六寨至河池高速公路路基病害特征與處治技術(shù)

鄧勝?gòu)?qiáng)　謝東

【摘要】路基病害類型多樣，機(jī)理復(fù)雜，本文通過總結(jié)六寨至河池高速公路施工中路基病害的處治經(jīng)驗(yàn)，對(duì)路基病害進(jìn)行了分類，并具體分析了不同路基病害的特征、破壞機(jī)理及原因，針對(duì)不同的路基病害形式提出了處治方案及建議。

【關(guān)鍵詞】路基病害；軟基；斜坡軟土；高填方；路基巖溶お

Six village to Hechi expressway roadbed disease characteristics and technology of treatment

Deng Sheng—qiang，Xie Dong

（Guangxi Communications Planning Surveying and Designing InstituteNanningGuangxi530011）

【Abstract】Roadbed disease types， complex mechanism， this paper summarizes six village to Hechi expressway construction road foundation disease treatment experience， on subgrade diseases were classified， and analyzes the different subgrade disease characteristics， failure mechanism and the reason， in view of the different diseases of subgrade treatment scheme and suggestion form put forward.

【Key words】Subgrade diseases；Soft foundation；Slope soft soil；High fill；Subgrade in Karstお

1. 概述

六寨至河池高速公路（以下簡(jiǎn)稱六河路）是國(guó)家規(guī)劃的“四縱四橫”八條西部開發(fā)省際公路通道之一的阿榮旗至北海公路的組成路段，也是《國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》中第8縱蘭州至?？诟咚俟返闹匾范?。路線處于云貴高原向廣西丘陵的過渡地帶，地貌多樣，地形復(fù)雜，山嶺綿亙，工程地質(zhì)十分復(fù)雜，路基修筑時(shí)也遇到了各種難題，本文在總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，著重對(duì)路基病害的類型、機(jī)理及處治方法進(jìn)行分析探討。

2. 路基病害類型及特點(diǎn)

2.1軟基。

軟基是指清表后地基天然承載達(dá)不到設(shè)計(jì)值，或者天然含水量大于液限的細(xì)粒土等不良土路段。六河路軟基主要是一些積水的低洼地段或地下水位較高的地方，如溝、塘、水田及洼地等，厚度1～4m不等，一般2～2.5m，局部超過4m，其下一般為灰?guī)r基巖或硬塑狀粘土。對(duì)于其下為灰?guī)r的路段，由于巖土透水性差異，在靠近巖土界面上部20～30cm厚土層通常呈軟～流塑狀，旱季時(shí)這種路段覆蓋層呈“上硬下軟”，在這種路段進(jìn)行軟基調(diào)查時(shí)須特別注意。

2.2半填半挖。

六河路路線長(zhǎng)，穿越的地形復(fù)雜，半填半挖的地段較多。按照填挖交界延伸的方向分為縱向填挖交界和橫向填挖交界。當(dāng)填挖方向與公路縱向一致時(shí)，即稱為縱向填挖交界問題 [1]。

2.3斜坡軟土。

（1）斜坡軟土為坡麓相斜坡軟土的簡(jiǎn)稱，是指在氣候濕潤(rùn)多雨，降雨量豐富， 沉積巖建造的煤系地層（如炭質(zhì)頁(yè)巖、泥質(zhì)頁(yè)巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r等軟質(zhì)巖地層）地區(qū)， 位于山麓斜坡、斜坡臺(tái)地、山前平原、山間洼地或盆地周邊坡麓地帶的軟塑狀粘土 [2]。

（2）六河路斜坡軟土分布區(qū)地層巖性為泥盆系中統(tǒng)郁江階（D2y）、東崗嶺階（D2d）泥巖、頁(yè)巖夾炭質(zhì)泥巖、砂巖，上統(tǒng)同車江組（D3t）灰黑色頁(yè)巖、泥巖夾硅質(zhì)巖、粉砂巖及炭質(zhì)泥巖，以及石炭系下統(tǒng)巖關(guān)階（C1y）砂巖、頁(yè)巖夾灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r [3]。其典型特征為上部為軟塑狀粘土，含水量大，一般為水田或者玉米地，下部為中～強(qiáng)風(fēng)化碳質(zhì)巖。這種斜坡軟土對(duì)工程的危害極大， 上部土體被擾動(dòng)或者加載，很容易導(dǎo)致整個(gè)土體產(chǎn)生滑動(dòng)。路基經(jīng)過這種斜坡軟土?xí)r常發(fā)生基底滑移、路堤沉陷，路塹邊坡滑坡與坍塌，橋涵地基承載力不足、基坑邊坡溜坍等嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害或工程病害問題。由斜坡軟土產(chǎn)生的破壞一般滑面深度不大，但其影響范圍往往很大，距路線上百米的地方都能有影響，整治難度較大。

2.4高填方。

（1）有關(guān)高填方路基的高度標(biāo)準(zhǔn)目前尚無統(tǒng)一的定量指標(biāo)?！豆仿坊O(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30—2004） 定義高邊坡路堤為邊坡高度超過20m的路堤。 原《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 033—95）的定義為：水稻田及常年積水地帶，用細(xì)粒土填筑的路堤，高度在 6m 以上，其他地帶填土或填石路堤高度在 20m 以上稱之為高路堤 [4]。

（2）六河路高路堤病害主要集中發(fā)生在碳質(zhì)巖出露地區(qū)，主要表現(xiàn)為三種類型的病害：（1）高路堤段下臥軟弱夾層在加載后的不均勻沉降及滑移；（2）高路堤填土沿路基原狀土出現(xiàn)側(cè)向滑移，尤其是斜坡凹槽地段特別容易發(fā)生；（3）高路堤段一般填土高度較大，填料及施工質(zhì)量如控制不好，也容易引發(fā)填土本身的破壞變形。

2.5路基巖溶。

路基巖溶主要是發(fā)生在灰?guī)r地區(qū)的路基病害。六河路路基巖溶病害表現(xiàn)為兩種形式：（1）是路基發(fā)育有巖溶溶洞，路基開挖后溶洞有的被揭露，有的則還保留一定厚度的頂板，溶洞規(guī)模大小不一；（2）是路基巖溶溶蝕發(fā)育，巖體較破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，多充填泥或無填充物。

3. 路基病害機(jī)理分析及處治技術(shù)

六河路全長(zhǎng)約108Km，地質(zhì)條件復(fù)雜，主線路基施工總共分成十一個(gè)標(biāo)段，施工條件也是十分復(fù)雜。處理出現(xiàn)的各種路基病害時(shí)，在處理方案的選擇上首先從路基病害的機(jī)理出發(fā)，綜合考慮方案的有效性、可行性及經(jīng)濟(jì)性等因素后選取。其中有效性是指根據(jù)出現(xiàn)的病害類型，選擇安全有效的處理方案；可行性則需考慮所選擇的方案在現(xiàn)有的施工條件及工期要求下能否順利的完成；經(jīng)濟(jì)性則是本著節(jié)省投資，從經(jīng)濟(jì)合理的角度來選擇處理方案。

3.1軟基病害分析及處治。

軟基的病害主要為承載力不夠、液塑限高，填土壓實(shí)時(shí)出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象，使地基很難壓實(shí)，局部含水量較高的軟基地段，在上部填土荷載下會(huì)發(fā)生固結(jié)作用，使路堤沉降量超過設(shè)計(jì)值。對(duì)于軟基路段，需要處治后才能進(jìn)行路堤填筑。六河路全線軟基厚度不大，對(duì)軟基進(jìn)行處理時(shí)，多采用換填法進(jìn)行處治，且六河路所在的河池地區(qū)素有大石山之稱，石料十分豐富，所以換填時(shí)多采用換填石的處治辦法。其中對(duì)地下水位較高段采用片石換填，對(duì)于石芽發(fā)育段用碎石換填。由于換填法施工工藝簡(jiǎn)單，容易控制質(zhì)量，并能有效的利用當(dāng)?shù)亟ú?，六河路軟基采用換填法處治對(duì)于全線路基質(zhì)量、施工進(jìn)度及投資等方面都起到了積極的作用。

3.2半填半挖病害分析及處治。

由于縱向填挖交界與橫向填挖交界填土所受的約束條件不一樣，通常這兩者的病害特點(diǎn)也不相同。對(duì)于縱向填挖，其病害主要表現(xiàn)為由于不均勻沉降導(dǎo)致沿路面縱向產(chǎn)生裂縫；而對(duì)于橫向填挖，由于路基不均勻的差異沉降常常導(dǎo)致沿路面橫向產(chǎn)生裂縫及錯(cuò)臺(tái)。填挖交界路基病害問題的主要原因是填方區(qū)的土與挖方區(qū)的土的性狀有差異，導(dǎo)致路基不均勻的差異變形和路基的不均勻沉降，使上覆路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞。半填半挖病害處治時(shí)須注意以下幾個(gè)方面：ィ1）對(duì)于挖方部分，須徹底清除不良土。ィ2）挖方部分須按規(guī)范要求設(shè)置反向臺(tái)階。ィ3）對(duì)于填方部分，填土前須對(duì)地基不良土進(jìn)行處理。ィ4）填土?xí)r，盡量選擇與挖方部分巖土性狀相近的填料。ィ5）加設(shè)土工格柵或其他加筋材料，減小不均勻沉降。

3.3斜坡軟土病害分析及處治。

3.3.1六河路斜坡軟土的結(jié)構(gòu)特征可稱為“二元”結(jié)構(gòu)：即上部為軟塑狀粘土，下部為強(qiáng)～中風(fēng)化碳質(zhì)巖。上部土層含水量大，空隙、裂縫發(fā)育，透水性好，物理力學(xué)性狀差，下部碳質(zhì)巖透水性差，遇水極易軟化，容易在巖土交界面形成軟弱滑動(dòng)面。對(duì)于有斜坡軟土的地段，其上部土體在自身重力及地下水排泄時(shí)的滲透水壓力作用下，經(jīng)常沿滑動(dòng)面緩慢蠕動(dòng)，如有外部荷載干擾，更容易發(fā)生“連鎖式”滑動(dòng)破壞。

3.3.2鑒于斜坡軟土危害大、處治難，六河路在設(shè)計(jì)選線時(shí)以“避”為主，對(duì)于躲不過的地段，施工時(shí)針對(duì)斜坡軟土的特點(diǎn)，主要采取以下方法處治：ィ1）對(duì)于填方地段，先對(duì)路基范圍內(nèi)斜坡軟土進(jìn)行換填，換填時(shí)按照半填半挖地基來處治，地面橫向坡度較陡時(shí)，在路基斜坡下側(cè)設(shè)置抗滑樁或者防滑墩等支擋結(jié)構(gòu)，做好地面排水，保證路基安全。ィ2）對(duì)于挖方段，開挖前先在路基斜坡上方側(cè)設(shè)置抗滑樁或者防滑墩等支擋結(jié)構(gòu)，如上方斜坡軟土范圍不大，也可考慮采用清除斜坡軟土后對(duì)下部碳質(zhì)巖進(jìn)行封水的處治辦法。

3.4高填方路基病害分析及處治。

六河路高路堤病害究其原因，主要有三種：ィ1）填土前對(duì)下臥地層資料掌握不夠，或是地基處理不到位，路基填土后隨著外部荷載的增加，下臥的軟弱夾層因固結(jié)而不均勻沉降，導(dǎo)致上部路堤出現(xiàn)病害。對(duì)于這種原因引起的路基病害，就要求勘察設(shè)計(jì)時(shí)在有高填方路段布置適當(dāng)?shù)目碧焦ぷ?，查清工程地質(zhì)。ィ2）路基原狀土與上部填土物理性狀差異大，尤其是透水性差異較大，填土一般透水性較好，下部碳質(zhì)巖透水性差且遇水極易軟化，地表水下滲后極易在巖土交界面形成軟弱層，加之在斜坡地段，極易導(dǎo)致上部填土側(cè)向滑移。對(duì)于在斜坡地段的高填方，尤其基巖為碳質(zhì)巖時(shí)，填土前須對(duì)覆蓋層進(jìn)行換填，有條件時(shí)在基底設(shè)置反向臺(tái)階，做好地表排水，有必要時(shí)還須在斜坡下側(cè)設(shè)置抗滑樁或者抗滑墩。ィ3）填料及施工質(zhì)量控制不到位。針對(duì)這種情況，須加強(qiáng)施工管理，充分發(fā)揮監(jiān)理的工作職能，提高各個(gè)環(huán)節(jié)中管理及施工人員的職業(yè)素養(yǎng)。

3.5路基巖溶病害分析及處治。

路基發(fā)育有巖溶溶洞時(shí)，當(dāng)外部荷載超過巖溶溶洞頂板所能承受的極限荷載時(shí)，頂板斷裂、巖溶塌陷，從而導(dǎo)致上部填筑的路基土體出現(xiàn)塌陷坑，進(jìn)而破壞路基及路面結(jié)構(gòu)，這種路基病害具有突發(fā)性，危害性通常很大。若溶洞較深但規(guī)模小時(shí)，可采用蓋板形式通過；溶洞較大時(shí)，通常采取揭露后回填的辦法處治；對(duì)有些范圍大，揭露困難的溶洞，則可采用布孔灌砂或碎石的方法。對(duì)于巖溶溶蝕發(fā)育的地段，由于雨水對(duì)溶蝕裂隙中的充填物進(jìn)行洗刷、搬運(yùn)，使巖溶溶蝕發(fā)育段地基出現(xiàn)“鏤空”，在外部荷載下地基容易出現(xiàn)不均勻沉降，一般采取翻挖壓實(shí)或者換填處治。

4. 結(jié)束語

路基病害形式多樣，危害大，造成路基病害的原因也比較復(fù)雜，不僅與工程地質(zhì)條件關(guān)系密切，同時(shí)也與設(shè)計(jì)施工的不當(dāng)密切相關(guān)，為此，對(duì)于路基病害的防治工作，要遵循實(shí)事求是的原則，在查明場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，從設(shè)計(jì)施工兩個(gè)角度同時(shí)分析可能產(chǎn)生的病害問題，防患于未然，才能促進(jìn)公路工程的健康發(fā)展。

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