路基沉陷病害分析及防治

凌慶瑜　陳定國(guó)

摘要：隨著高等級(jí)公路修建的規(guī)模日益擴(kuò)大，工程界對(duì)工程質(zhì)量要求的日益提高，工程人員對(duì)路基的設(shè)計(jì)和施工給予了越來(lái)越多的關(guān)注，因此，明確路基沉降的過(guò)程及其變化規(guī)律顯得尤為重要。本文對(duì)造成路基沉陷的影響因素進(jìn)行原因分析，同時(shí)提出可行的對(duì)策和措施，提高路基使用耐久性確保公路交通安全。

關(guān)鍵詞：路基工程；路基沉陷；病害分析；防治

1前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，公路運(yùn)輸需求強(qiáng)勁增長(zhǎng)，公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)生了歷史性轉(zhuǎn)變，公路建設(shè)得到了中

央和地方各級(jí)政府的高度重視。特別是高速公路的蓬勃發(fā)展，公路運(yùn)輸已經(jīng)成為運(yùn)輸?shù)闹饕α?。在各等?jí)公路中，高速公路以其車(chē)速高，行車(chē)安全，通行能力大，運(yùn)輸成本低，貨物耗損低成為全國(guó)公路發(fā)展的首要目標(biāo)。我國(guó)于1988年10月建成我國(guó)第一條高速公路一滬嘉高速公路之后，修建了大量的高速公路，從以往的高速公路運(yùn)營(yíng)情況來(lái)看，高速公路在短時(shí)間內(nèi)己經(jīng)顯示出巨大的綜合效益，凡有高速公路通過(guò)的地方及周邊地區(qū)，興起了廠礦企業(yè)，高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)等經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)區(qū)，為地方的經(jīng)濟(jì)建設(shè)、發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)，尤其是那些革命老區(qū)，經(jīng)濟(jì)落后的區(qū)域由于高速公路的興建，使這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)得到了有力的發(fā)展和壯大。本文對(duì)剛性路基沉降的機(jī)理因素進(jìn)行分析，同時(shí)提出可行的對(duì)策和措施，提高剛性路基使用耐久性確保公路交通安全[1-2]。

2 路基沉陷的病害因素分析

2.1設(shè)計(jì)不當(dāng)造成。

主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)單位、主設(shè)計(jì)人員工作責(zé)任心不強(qiáng)或水平較低,經(jīng)驗(yàn)較少時(shí);或由于受投資等其他客觀外界條件限制,勘察不全面,設(shè)計(jì)方案不夠完善。如對(duì)高填方路堤地段范圍內(nèi)的地質(zhì)勘探、土質(zhì)分析重視不足,因而給工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)留下隱患和遺憾。較易被忽視的有以下幾方面:（1）路基結(jié)構(gòu)層的材料彈性模量不協(xié)調(diào)引起的的沉陷；（2）路線通過(guò)濕陷性黃土地區(qū),地基未做妥善處理,地表設(shè)施不完善,形成局部積水；（3）路堤原地面下較深層存在流動(dòng)軟臥層等；（4）路基擋土墻埋置深度的模糊設(shè)計(jì)導(dǎo)致路基沉陷。

2.2施工不當(dāng)造成。

首先是在路基填筑前未對(duì)基底進(jìn)行處理。在路基填筑之前,原有地基上可能有大量的雜草、樹(shù)木、腐殖土等與施工不利的雜物,路基產(chǎn)生沉陷,就緣于對(duì)基底表面的這些有機(jī)土、種植土及垃圾等雜物沒(méi)有進(jìn)行清理,對(duì)耕地和土質(zhì)松散的基底在填筑前未進(jìn)行壓實(shí)。這種情況在過(guò)去的施工管理體制水平上占的比重較大,特別是在設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、驗(yàn)收為同一單位時(shí),在自身經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下,有意識(shí)的偷工減料行為,便會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。如填筑順序不妥,在標(biāo)段結(jié)合部、段落(含填挖)結(jié)合部、橋涵臺(tái)背部、半填半挖部、原地面與填土結(jié)合面上的局部坑洼部等處形成局部壓實(shí)度不足;如山嶺區(qū)的深、窄溝處由于機(jī)械運(yùn)作困難,成本高,極易發(fā)生傾填。盲目采用大爆破,不遵守施工操作程序,施工機(jī)械不配套,工程檢測(cè)、實(shí)驗(yàn)手段不完善,管理不嚴(yán)等因素。其次是路基填料應(yīng)選擇含水量適當(dāng)、容易壓實(shí)的土質(zhì),如果采用粉質(zhì)土或含水量過(guò)高的黏土等填料,均不易壓實(shí),也會(huì)導(dǎo)致路基產(chǎn)生沉陷。填土速度過(guò)快,對(duì)控制路基填土的臨界高度重要性認(rèn)識(shí)不足,在接近路基填土的臨界高度時(shí)沒(méi)有加強(qiáng)路基沉降觀測(cè),導(dǎo)致軟土地基強(qiáng)度接近臨界狀態(tài),路基出現(xiàn)承載力不足,導(dǎo)致基層失穩(wěn),出現(xiàn)沉陷或縱向開(kāi)裂 [3]。

2.3地質(zhì)資料不夠完善。

造成公路路基穩(wěn)定性的一個(gè)主要原因是設(shè)計(jì)不到位,缺乏深度與廣度。造成原因主要是業(yè)主為節(jié)省投資,建設(shè)單位沒(méi)有給設(shè)計(jì)單位提供沿線的地質(zhì)資料。由于沒(méi)有沿線地質(zhì)資料,對(duì)存在暗溝或暗塘等影響路基長(zhǎng)期穩(wěn)定性的地質(zhì)結(jié)構(gòu)了解不清楚,導(dǎo)致路基施工中出現(xiàn)沉陷等問(wèn)題。同時(shí)由于沒(méi)有沿線地質(zhì)資料使路基橫斷面擋土墻基礎(chǔ)埋置深度不合理。路基穩(wěn)定性在某種程度上與路基擋土墻的設(shè)計(jì)有很大的關(guān)系。擋土墻基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)按地基的性質(zhì)、承載力的要求、凍脹的影響、地形和水文地質(zhì)等條件確定。一般情況下,地表下不少于1m。巖石地基應(yīng)清除表面松散的風(fēng)化層?；A(chǔ)嵌入基巖的深度不少于0.15m～0.6m。因?yàn)閷?shí)踐表明，路基邊坡的不穩(wěn)定很大程度上是擋土墻的破壞引起的。故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)擋墻基礎(chǔ)埋置的條件作充分的調(diào)查,再確定基礎(chǔ)類(lèi)型和埋置深度。其主要的原因是由于沿線地質(zhì)資料的缺乏,大多數(shù)的勘測(cè)設(shè)計(jì)單位對(duì)一般公路橫斷面擋土墻基礎(chǔ)的埋置深度的設(shè)計(jì)缺乏深度,特別是用現(xiàn)有的公路軟件設(shè)計(jì)時(shí)一般都是采用同一埋置深度。

2.4沒(méi)有進(jìn)行沉陷觀測(cè)或沉陷觀測(cè)不嚴(yán)。

隨著高等級(jí)公路修建的規(guī)模日益擴(kuò)大，工程界對(duì)工程質(zhì)量要求的日益提高，工程人員對(duì)路基的設(shè)計(jì)和施工給予了越來(lái)越多的關(guān)注，因此，明確路基沉降的過(guò)程及其變化規(guī)律顯得尤為重要。另外，路基計(jì)算斷面的增加，需要一種實(shí)用而有效的計(jì)算方法，但目前很多工程項(xiàng)目?jī)H依賴沉降計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行施工控制,因此,對(duì)實(shí)際的沉降速度、沉降曲線、工后沉降的大小均沒(méi)有嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，導(dǎo)致施工結(jié)束后仍然有很大的沉陷速度和沉陷量。

3路基沉陷防治對(duì)策

3.1設(shè)計(jì)中必須增加公路路基沿線地質(zhì)資料。

造成公路路基沉陷的一個(gè)主要原因是設(shè)計(jì)不到位,缺乏深度與廣度。造成原因主要是業(yè)主為節(jié)省投資,建設(shè)單位沒(méi)有給設(shè)計(jì)單位提供沿線的地質(zhì)資料。在沿線沒(méi)有地質(zhì)資料的情況下,作為勘測(cè)設(shè)計(jì)人員在勘測(cè)時(shí),只能憑借自己的經(jīng)驗(yàn)與判斷力來(lái)確定某一樁號(hào)的土石方比例分配。這樣,不同的勘測(cè)人員,即使是同一個(gè)勘測(cè)人員在不同的時(shí)候進(jìn)行勘測(cè)時(shí),其所確定的擋墻設(shè)計(jì)時(shí)往往采用同一標(biāo)準(zhǔn),擋土墻基礎(chǔ)的埋置深度采用一個(gè)固定的數(shù)值,從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)深度的不夠。設(shè)計(jì)人員也根本沒(méi)有辦法對(duì)擋土墻的基礎(chǔ)埋置深度進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)。因此，由于擋土墻埋置深度的模糊性設(shè)計(jì)，從而必定為路基埋下不穩(wěn)定的隱患，故作為設(shè)計(jì)單位控制橫斷面擋墻埋置深度的模糊性設(shè)計(jì)確保路基穩(wěn)定,首先要求業(yè)主增加沿線的地質(zhì)資料。有效地增加公路沿線工程地質(zhì)圖，使設(shè)計(jì)單位所勘測(cè)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目更加有深度。為確保高等級(jí)公路勘測(cè)設(shè)計(jì)的深度得以深入,業(yè)主盡可能以最節(jié)省的方式取得有效的地質(zhì)資料供給設(shè)計(jì)單位。這樣，設(shè)計(jì)人員在做出縱橫斷面設(shè)計(jì)時(shí),就有目的的選取典型的區(qū)段進(jìn)行沉陷技術(shù)設(shè)計(jì)。

3.2加強(qiáng)施工管理。

以國(guó)際通用的FIDIC土木工程合同條件為基礎(chǔ),形成建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位三方相互制約,以監(jiān)理單位為核心的管理模式。首先從體制上解決問(wèn)題。嚴(yán)格執(zhí)行公路工程施工技術(shù)規(guī)范,逐道工序不準(zhǔn)開(kāi)工。加強(qiáng)招投標(biāo)制度管理,確保中標(biāo)單位具有較強(qiáng)的實(shí)力和嚴(yán)格完善的內(nèi)部管理機(jī)制,因?yàn)槭┕て髽I(yè)界的管理水平、技術(shù)水平、員工素質(zhì)、裝備水平才是保證工程質(zhì)量的內(nèi)在核心，其中技術(shù)管理是關(guān)鍵[4]。

3.3路基沉陷的常用幾種處理方法及其特點(diǎn)。

3.3.1注漿加固路基法

灌漿法是利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理,通過(guò)注漿管將漿液均勻地注入地層中,漿液以充填、滲透和擠密等方式占據(jù)土粒間或巖石裂縫中的空間,經(jīng)人工控制一定時(shí)間后,漿液將原來(lái)檢散的土?；蛄严赌z結(jié)成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大的整體。注漿的機(jī)理主要有滲入性注漿、劈裂注漿和壓密注漿三種。注漿法加固臺(tái)(墻)背填土是滲入性注漿為主,利用注漿設(shè)備將配制好的水泥漿液通過(guò)注漿管注入沉陷的路基或臺(tái)(墻)背填料,漿液在壓力作用下滲入填土的孔隙中,與土體的土粒骨架產(chǎn)生固化反應(yīng),使路基或臺(tái)(墻)背填土的密實(shí)度進(jìn)一步提高,減少填土與臺(tái)(墻)之間的剛度差,消除填土的繼續(xù)沉降。灌漿施工主要包括灌漿壓力、漿液濃度、灌漿量、灌漿次序等內(nèi)容,如何選擇和控制灌漿壓力和漿液濃度等因素,是灌漿施工中首要解決的問(wèn)題。灌漿壓力是保證灌漿質(zhì)量重要因素之一。

3.3.2換填法

換填法是指因填筑土質(zhì)的不符合要求,路基出現(xiàn)下沉但面積不大且深度不深,可以選擇采用換土復(fù)填法。即將原路基出現(xiàn)沉陷的填土挖除,更換新的、符合要求的土質(zhì)。一般采用級(jí)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。采用此法施工時(shí),回填土的挖補(bǔ)面積要擴(kuò)大,且逐層挖成臺(tái)階狀,由下往上,逐層填筑,碾壓密實(shí),壓實(shí)度要求高出原路基壓實(shí)度1%～2%為宜,如需要時(shí),可結(jié)合土工合成材料進(jìn)行施工。其特點(diǎn)是將整個(gè)下陷區(qū)進(jìn)行開(kāi)挖,重新進(jìn)行路基路面施工,優(yōu)點(diǎn)是有效可靠,缺點(diǎn)是路面及路基在施工開(kāi)挖后,直接影響車(chē)輛運(yùn)行。

3.3.3成樁加固法

成樁加固法主要有粉噴樁法、生石灰樁及灰土、碎石和干拌水泥碎石樁擠密法等，對(duì)于處理10m以內(nèi)路基下沉病害,采用粉噴樁加固技術(shù)是較為理想的一種方法。粉噴樁處理軟基土是通過(guò)專(zhuān)門(mén)的機(jī)械將粉體固化劑噴出后在地基深處就地與軟土強(qiáng)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(xué)反應(yīng),在原地基中形成強(qiáng)度、剛度較大的樁體,同時(shí)也使樁周土體性質(zhì)得到改善,樁體與樁間土體形成復(fù)合地基共同承擔(dān)外荷載。使用粉噴樁加固路基應(yīng)認(rèn)真調(diào)查路基病害的情況,認(rèn)真做好粉噴樁施工的設(shè)計(jì)[5]。

3.4路基沉陷的預(yù)防措施。

針對(duì)以上路基產(chǎn)生沉陷的原因,還需要做好預(yù)防的防治措施確保路基穩(wěn)定。在路基填筑前做好預(yù)防措施對(duì)維護(hù)路基沉陷也是一項(xiàng)重要的防治對(duì)策。在路基填筑前應(yīng)對(duì)基底進(jìn)行徹底的清理,挖除雜草根、樹(shù)根,清除基底表面的有機(jī)土、種植土和垃圾土等,對(duì)耕地和土質(zhì)松軟的基底應(yīng)進(jìn)行壓實(shí)處理,以達(dá)對(duì)各等級(jí)道路要求的壓實(shí)度。填筑材料要選擇級(jí)配較好的粗粒土、沙礫土等材料,當(dāng)采用細(xì)粒土?xí)r,如含水量超過(guò)最佳含水量?jī)蓚€(gè)百分點(diǎn)以上時(shí),應(yīng)采取晾曬或摻入石灰、水泥等固化材料的技術(shù)措施進(jìn)行處理.軟土地基的路面宜采用瀝青混凝土路面或其他宜翻挖的路面,路面的橫坡應(yīng)適當(dāng)?shù)靥岣?防止出現(xiàn)倒坡現(xiàn)象。對(duì)軟土地基應(yīng)視不同的情況采用不同的處理方法確保路基安全使用。

4結(jié)語(yǔ)

總之，防治路基沉陷應(yīng)遵循“因地制宜，合理選擇，預(yù)防為主，治養(yǎng)結(jié)合”的綜合防治原則，在設(shè)計(jì)、施工填筑材料、壓實(shí)機(jī)具、施工方法等方面進(jìn)行嚴(yán)格控制。只有這樣才能保證公路平坦、行車(chē)舒適，路基無(wú)顯著沉陷及跳車(chē)現(xiàn)象發(fā)生，才能取得防治較好的效果。對(duì)路基沉陷這種病害，首先在設(shè)計(jì)階段要做好典型高填土路基、軟土路基以及高擋墻路基等比較產(chǎn)生沉陷的路段進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)的防治路基沉陷設(shè)計(jì)，同時(shí)在施工過(guò)程中嚴(yán)格控制好質(zhì)量，加強(qiáng)檢測(cè)和檢驗(yàn)，采用適當(dāng)?shù)姆乐畏椒?，路基沉陷?wèn)題是可以預(yù)防和防治的。

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