山區(qū)公路高填路堤病害分析及其處理措施

李 杰

(山西省公路局臨汾分局，山西臨汾 041000)

隨著我國公路網(wǎng)的不斷延伸和完善，目前公路建設的主場地已從平原區(qū)轉(zhuǎn)移至山區(qū)。山區(qū)公路的路基工程面臨的主要問題就是高填路堤的不均勻沉降和深挖路塹的邊坡失穩(wěn)。對于高填路堤，一旦出現(xiàn)路基病害，如不能分析清楚病害機理并對其進行及時治理，則路堤在地表匯水和荷載的作用下，不斷加劇路基變形，從而使得路基進入了一個雨水不斷浸入又不斷加劇變形的惡性循環(huán)，導致路堤病害進一步加劇。

1 高路堤路基病害的表現(xiàn)形式

根據(jù)對我省已建公路中高填路基的廣泛調(diào)查得知，目前高填路堤的主要病害形式為:

1)路基不均勻沉降引起的路面局部凹陷。由于高填路堤的不均勻下沉，導致路面局部凹陷，從而引起行車顛簸、并且容易造成路面匯水的聚集，在影響行車安全的同時，也加速了路面的早期破壞。

2)路基不均勻沉降引起的路面開裂。對于高填土路基，工后沉降大，在路基尚未完成沉降情況下，路面就已施工完成，從而使路基沉降引起路面開裂，路面匯水通過路面裂縫進入路基體而難以排出，經(jīng)過春融冬凍，使得路基體變形，削弱了路基體本身的強度和穩(wěn)定性。

3)路基地基承載力不足，引起路基局部或整體垮塌。由于地表附加應力的增大，若基底承載力達不到路堤本身所需要的承載力值，則路基體極易發(fā)生由于基底失穩(wěn)引起垮塌。

4)路堤邊坡受地表匯水沖刷嚴重，局部出現(xiàn)沖坑，尤其是在填方路堤的坡腳處，受匯水沖刷，造成坡腳局部失穩(wěn)。

2 高路堤病害形成的原因

高填路堤產(chǎn)生病害的原因可大致歸類為:路堤基底承載力不足，造成地基變形過大;施工質(zhì)量難以控制而造成路基體工后沉降大;路堤邊坡防護不完善導致地表匯水對路基體的破壞。

1)基底承載能力不足造成地基變形過大。

公路作為條帶狀構(gòu)造物，地區(qū)跨越性大，經(jīng)常會經(jīng)過各種不同地形與地質(zhì)條件的區(qū)域。尤其山區(qū)公路經(jīng)過覆土層較厚的低洼地帶和坡積體路段。該類地質(zhì)的土質(zhì)天然密實度較低，加壓時具有較大的變形和可壓縮性，其地基承載能力大多較低，在100 kPa以下。以填土高度為8 m，路基寬度為12 m的二級路為例，路基填土壓實后的密度在19 kN/m3左右，地基附加應力值達到101 kPa，則地基附加應力值更高。

若在路基的實際施工過程中，對地基承載力未進行路基填筑前的測定，也未對承載力達不到要求值的路段進行處理，就可能導致成型后的路基發(fā)生不均勻沉降，引起路面的早期損壞。

2)路基填料性質(zhì)及壓實度不均勻。

由于高填路堤填土方量較大，要求整個路基體采用同一性質(zhì)、同一力學性能的填料進行填筑困難很大。因此，路基填料性質(zhì)的不均勻?qū)е铝寺坊痪鶆虺两档谋厝话l(fā)生。

同時由于路基壓實度檢測具有以點代面的局限性，無法保證路基整體壓實度的統(tǒng)一性，尤其是在路基邊緣地帶。另外土體含水量的不一致，也是路基不均勻沉降的一個重要因素。

3)水對路堤破壞作用。

路基排水及邊坡防護工程設施的不完善是造成高路堤路基和路面破壞的一種常見因素，也是工程中未引起重視的一個常見現(xiàn)象。高填土路堤尤其是填土路堤，由于路基排水不暢導致路基體浸水，路基土體抗剪強度的c，ψ值下降，導致路基整體內(nèi)形成軟弱結(jié)構(gòu)面，引起路基垮塌。

同時，即使排水通暢，但由于路基邊坡坡面防護工程不完善，匯水漫流，沖刷坡體，導致邊坡局部形成大型沖坑，削弱了邊坡體的自身穩(wěn)定性，也極易引起路基的局部沉陷。

3 高填土路基病害處理措施

3.1 對于基底承載力不足的處理措施

在設計階段，針對高填路堤應進行必要的地質(zhì)勘探，探明地基承載力及是否存在軟弱下臥層。同時，依據(jù)地基承載力進行高填路堤的承載力驗算。

在施工階段，路基清表后應對高填路堤處的地基承載力進行實測，并進行地基承載力的驗算，滿足要求后，方可進行路基體的填筑。

對于地基承載力不足或存在軟弱下臥層的地段，必須進行必要的地基處理。主要處理方法有:

1)采用表層處理法。

對于軟弱土層較淺的路段，軟弱土層在0.5 m以內(nèi)?？稍谲浲翆禹斆驿伾皦|層、反壓護坡道或者土工聚合物進行處置。

2)采用換填法處理。

對于軟弱土層較淺的路段，軟弱土層在0.5 m～3.0 m之間?？蓪④浲翆尤炕虿糠智宄螅匦禄靥顝姸?、透水性較好的材料，并保證壓實度不低于93%。當軟弱土層為淤泥時，也可采取拋石擠淤或者爆破排淤法進行處理。

3)采用復合地基處理。

對于軟弱土層厚度大于3 m，則可根據(jù)實際地基承載力以及路基體要求的地基承載力對原地基進行地基處理。復合地基包括旋噴樁、粒料樁以及灰土擠密樁等。

4)采用重夯或強夯處理。

對于地基孔隙率大的非飽和土，可采用重夯或強夯對其進行處理，以提高其地基承載力。

3.2 路基填料及壓實不均勻的處理措施

1)高填路基增設土工格柵。

在設計階段，為防止路基填料不均勻?qū)е侣坊膯挝粫r間沉降量不一致引起的路面反射裂縫，應在高填路基中鋪設土工格柵，以增強路基體的整體性。土工格柵每1 m填土鋪設一層，并全幅鋪設。經(jīng)過理論分析及工程實踐證明，使用土工格柵后的高填路堤，路基整體性明顯提高，并且每層土工格柵間距越小，效果越明顯。

2)同一層施工填筑層應采用相同的填料，并進行填料壓實度和含水率的雙控指標。

對于同一施工填筑層應確保填料性質(zhì)及各項力學指標一致，以減小路基體由于填料不一致引起的不均勻沉降。同時對于填土路堤，應采用壓實度和含水率雙重指標控制路基施工質(zhì)量。其壓實度應滿足規(guī)范要求，而含水率則需為路基填料最佳含水率增加2%，以增強路基土體的水穩(wěn)性。

3)合理安排施工工期，確保高填路基在路面鋪筑前能有至少一年的固結(jié)期，并進行必要的超填預壓。

大量的土工試驗研究及工程實踐證明，高填路基即使在按設計要求壓實度完成施工后，可完成總沉降量的70% ～80%，但仍然有20%～25%的沉降量需在路基填筑成型后一年內(nèi)完成，導致路基發(fā)生一定的沉降變形，路基成型一年后的沉降變形量可達到總沉降量的95%。因此，高填路基成型后不宜過早鋪筑路面。

4)路基填土并進行重夯補強。

由于工程工期安排等原因，如無法保證高填路堤的一年固結(jié)期，可通過對按施工要求完成施工的路基采用重夯補強的手段加快路基沉降固結(jié)。一般路基可按每填土2 m～3 m進行一次重夯補強，重夯補強夯擊能為300 kN·m。在長大距離高填路基段落，可采用沖擊碾壓進行必要的補強。

5)對于橋頭路基以及高填深挖結(jié)合部，可采用注漿預處理措施。

對橋頭路基和高填深挖結(jié)合部，由于兩側(cè)路基材料性質(zhì)的不同，在結(jié)合部由于沉降不均勻形成的高差，從而引起這些部位的路面開裂和跳車現(xiàn)象?？刹捎米{預處理措施，快速固化路基填料，減少不同材料間的差異沉降。

3.3 加強防、排水措施

高填路堤無論在設計階段、施工階段還是在公路運營后的養(yǎng)護階段，都必須確保其防、排水設施的完善。

在設計階段，應通過設置截、排水設施將地表匯水、路面匯水及時排離路基體。同時，加強高填路堤的邊坡坡面防護，尤其是邊坡中間部位和坡腳地段。

在施工階段，施工前必須做好臨時防、排水設施，保證路基在施工過程中不受匯水浸泡，并在路基施工成型后及時完善排水設施并保證其施工質(zhì)量。

在養(yǎng)護階段，對高填路堤的排水設施和坡面防護設施應加強巡視檢查力度，及時清理排水設施淤塞，及時修補坡面防護，并在條件允許的情況下，對高填路堤進行必要的變形觀測。

4 結(jié)語

對于山區(qū)公路而言，高填路堤是一種較為常見的路基形式。但由于高填路堤一旦出現(xiàn)病害，治理費用高，且往往事倍功半。因此，公路建設初期，從設計、施工階段將高填路堤常見病害的源頭進行遏制，能有效減少高填路堤病害，提高公路行駛的舒適性和安全性。

［1］趙進友.淺談公路軟土路基處理［J］.科技信息(學術(shù)研究)，2008(26)：106.

［2］張國華.談高填方路堤沉降的原因和防治措施［J］.山西建筑，2012，38(3)：152-153.