高填方路基沉降病害原因及防治措施
2015-07-02
1、概述
隨著山區(qū)高速公路的修建，高填方路基不斷增多，給公路路基設計與施工提出了一些新問題。由于多方面的原因影響，高填方路基會產生一系列的病害，例如整體下沉或局部沉降、路基不均勻沉降引起的縱橫向開裂以及路基滑動或邊坡坍塌等，其中以沉降病害最為廣泛，輕則路面縱向線形不連續(xù)，視覺不良，行車不穩(wěn)；重則路面開裂、松散形成坑槽，導致路面破壞，影響行車安全。
2、高填方路基沉降的原因分析
2、1路基設計方面
首先高填方路基應采取標準格式圖進行設計，設計時需掌握地質土質條件、土工試驗資料的真實性，從而進行路基穩(wěn)定性分析與驗算。若按照一般路基進行設計，套用路基標準橫斷面圖，且未進行穩(wěn)定性驗算完工后路基無法達到預期的沉降和變形，從而影響其正常使用。其次在路線設計時，若前期的地質勘察不夠仔細，對不良地質地段沒有進行合理的避讓，則將會那么會大大削弱路基的承載能力，導致路基極易產生壓縮沉降，產生沉降變形。最后是排水問題，若高填方路基縱向排水、橫向排水坡度設計不合理，導致路基兩側積水不能排出，使路基長時間處于浸泡環(huán)境中也會降低路基的承載力，因而也會產生沉降。
2、2路基施工方面
施工的質量也決定著路基穩(wěn)定性，不合理的施工對于路基的穩(wěn)定性會產生嚴重影響。很多高填方路基沉降病害都是由路基施工問題而引起的。從實際出發(fā)，由于施工而產生路基沉降的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
填筑順序不當。高填方路基在施工過程中， 應按照《施工規(guī)范》要求進行鋪筑，即要進行分層填鋪、分層碾壓（按規(guī)定厚度）施工。如果在施工過程中填層過厚，即使壓實機具按規(guī)定的碾壓遍數(shù)壓實時, 壓實度也達不到《規(guī)范》規(guī)定的要求；若高填方路堤不按規(guī)定進行分層填筑和碾壓作業(yè)，都會削弱路基的穩(wěn)定性，勢必會出現(xiàn)局部地段壓實不足而導致整個路基的不均勻沉降。
碾壓工藝未按要求。在高填方路基施工中, 應按要求配備相應的整平碾壓機具并嚴格按操作規(guī)程規(guī)定的碾壓遍數(shù)、行駛速度進行碾壓施工，保證壓實度達到規(guī)范要求。若未按要求的壓實工藝進行碾壓, 路基的壓實強度不均勻, 壓實度達不到規(guī)定要求, 將會導致高填方路段產生較大的沉降變形。
原路基的處理不妥。高填方路段，往往位于山嶺重丘區(qū)和峽谷地區(qū)，地形地質條件復雜，施工難度也相對較大。而且，這些地區(qū)的土質一般是山體蝕物的沉積土，土壤密度小，承載力低，易使路基發(fā)生不均勻沉降。如果對松軟的沉積土和雜草、樹根等有機物沒有清除干凈就進行回填壓實，那路基的后期沉降量就會較大。
施工人員及施工組織的問題。在施工階段， 施工人員應按《公路路基施工技術規(guī)范》（JTG F10-2006）的規(guī)定，從施工準備、一般路基施工、特殊路基施工以及交工驗收等路基施工的各個環(huán)節(jié)一步步進行施工。若工地現(xiàn)場人員的責任心不強，僅憑施工人員的經驗，技術管理力度不夠，施工現(xiàn)場混亂，盲目的趕工期、催進度，就會導致工程質量降低，造成施工過程中的隱患，甚至造成大的質量事故，危及路基的穩(wěn)定性。
防排水工作不到位。如果施工過程中未設置臨時排水設施，當下暴雨或冬季凍融后，路基范圍內大量積水，無法排出。晴天施工時，也未排除積水就繼續(xù)施工，留下后患。
在填挖交界處沒有挖臺階，導致交界處發(fā)生不均勻沉降。原地面與填料結構不同，二者密度、承載能力不同，如填挖交接處軟土、腐質土等未清除干凈或填筑方式不對及壓實不足，就會出現(xiàn)接合部沉降病害。
2、3路基填料方面
填料是路基工程的基礎，也是導致路基使用過程中發(fā)生沉降的一大原因。填料問題導致沉降發(fā)生主要由于以下幾個方面的原因。第一軟弱土料的大量應用。如果在高填方路基填料中混有大量的種植土、腐殖土或泥沼土等劣質土，由于這類土壤中有機物含量多、抗水性差、強度低等特性的作用，路堤將出現(xiàn)塑性變形或沉陷破壞。第二，大量不均勻塊石的應用。石料規(guī)格不一、性質不勻，就地爆破后堆積直接使用，這時填料中空隙較大，導致路基的穩(wěn)定性較差，使得路基使用過程中產生沉降；第三，季節(jié)性填料問題。例如在冬季使用過多未破碎的大塊凍結土，當穩(wěn)定上升冰凍融化之后，就會減少路基的承載力，導致路基自然沉降。
3、高填方路基沉降病害預防措施
3、1進行合理科學的設計
認真做好工程地質和環(huán)境的勘察工作。工程地質勘察是路基設計和施工的基礎，因此，必須嚴格按照工程地質勘察規(guī)程開展工作，詳細調查路線的地質水文地質情況，對原地面明確提出壓實度和地基承載力的要求，對承載力低的路段，采取必要的工程處理措施，以保證施工路線地質條件的基本穩(wěn)定性。
選擇合適的施工路線。在實際的路基設計工作中，應當在堅持路線總體走向通過主要控制點的原則下，因地形、地質環(huán)境布設路線，盡量避讓不良地質地段，充分考慮高填方路基的優(yōu)缺點，做到線形指標合理搭配，努力做出科學合理的決策，以減少地質條件引起的路基沉降可能。
除此之外，還要注意選用合理的設計控制工藝。如做好路基排水系統(tǒng)綜合設計，及通過特殊設計來應對特殊地形的影響。高填方路基的邊坡應根據(jù)填料種類、邊坡高度的基底工程地質條件確定。
3、2強化路基施工
在高填方路基施工過程中，不同的填料，應水平分層分段填筑，逐層壓實。同一水平層路基的全寬應采用同一種填料，不得混合填筑。當原地面縱坡大于12％的地段，宜采用縱向分層填筑施工，填筑至路基上部時，仍應采用水平分層法填筑。路基施工過程應針對不同性質的填料及場地選用不同輾壓工具，并嚴格控制其壓實厚度，如輕型鋼輪壓路機適用于各種填料的預壓整平；重型鋼輪壓路機適用于細粒土、砂類土和礫石土；重型輪胎壓路機適用于各類土，尤其是細粒土；羊足碾則需與鋼壓路機配合使用，對細粒土的壓實效果較佳；振動壓路機則宜于用作砂類土、礫(碎)石土和巨粒土，若用于細粒土的輾壓則效果相對較差。每種填料的填筑層壓實后連續(xù)厚度不宜小于500mm。填筑路床頂最后一層時，壓實后的厚度不小于100 mm。
3、3加強路基的養(yǎng)護
為盡可能使路基有完好的使用功能，就需進行路基養(yǎng)護工作。因為諸多影響因素及設計和施工過程中或多或少存在著一些不足，道路在長期使用后會表現(xiàn)出不同程度的破損，從而影響行車。因此及時的養(yǎng)護與修補，可以保證道路正常使用。第一，加強對防水、排水構造物的養(yǎng)護工作，確保路基范圍內縱橫向排水設施暢通無阻；第二，對沉降量大形成跳車的路段，應分析原因采取注漿加固等有效措施穩(wěn)定路基，及時修補破損路面保證車輛安全行駛；第三，對風蝕、水蝕的路基邊坡，要及時修補加固，確保路基安全。
4、高填方路基沉降治理措施
4、1換圖復填法
這種方法適用于治理因填筑材料不符合要求而引起的下沉面積較小且深度較淺的路基沉降。此法是將原路基出現(xiàn)病害部分的土挖去，更換符合規(guī)范要求的土。一般采用級配較好的砂礫土，塑性指數(shù)滿足規(guī)范要求的亞粘土為宜。在回填時，應擴大挖補面積，由下而上挖成臺階狀，然后填筑符合要求的材料，最后再碾壓整平，壓實度要求高出原路基壓實度1～2個百分點為宜。
4、2灌漿法
當路基下沉深度及面積都較大、情況較嚴重時， 宜采用灌漿法。灌漿法是利用液壓、氣壓或電化學原理，通過對路基下沉部分鉆孔把漿液均勻地注入地基中，以充填、滲透和擠壓等方式灌入填料的空隙，經一定時間后，漿液將原來松散的填料膠結成一個高強度，防水的穩(wěn)定固結體。高填路堤是山區(qū)高速公路的一大特點，而填料多取自于路基附近的挖方段，常以碎石土為主。由于受多種因素的影響，高填方路堤路基邊緣的壓實度往往難以達到標準要求，隨時間的增長勢必影響路基的穩(wěn)定性，繼而影響行車安全。用灌漿法使水泥漿液在適當壓力下充分填充于路基孔隙，形成新的結石體，這對于提高路基的強度將起到良好的作用。
4、3粉噴樁法
當處理10 m以內路基下沉病害時，可采用粉噴樁加固技術。粉噴樁處理軟基土是通過專門的機械將粉體固化劑噴出后在地基深處就地與軟土強制攪拌，利用固化劑和軟土之間新發(fā)生的一系列物理、化學反應，在原地基中形成強度與剛度較大的樁體，同時也使樁周土體性質得到改善，樁體與樁間土體形成復合地基共同承擔外荷載，它對提高地基承載能力、減少地基的沉降量有明顯效果。使用粉噴樁加固路基應認真調查路基病害的情況，認真做好粉噴樁施工的設計，施工中要嚴格掌握固化劑摻入量、粉噴樁齡期、土樣含水量、混合料攪拌的均勻性。
5、結語
總的來說，高填方路基從設計、施工到投入，使其產生沉降的因素眾多，而我們能做的就是盡量減少高填方路堤的病害帶來的負面影響，這就要求我們做到早預見、早防護，發(fā)現(xiàn)問題及時采取有效的補救措施，并同時在施工中不斷地積累經驗，把病害減小到最低限度，確保高填方路堤有足夠的穩(wěn)定性和耐久性。
