公路路基沉陷原因分析及處治措施

張愛玲

(太原路橋建設(shè)有限公司，山西太原 030012)

路基是公路工程結(jié)構(gòu)的主要部分，它是在天然地表面按照我們在進行公路工程建設(shè)時設(shè)計的線形(位置)和設(shè)計的橫斷面(幾何尺寸)要求開挖或填筑而成的巖土結(jié)構(gòu)物。路基長期裸露在大氣中，承受土體的自重、行車的荷載和各種的自然因素作用，會發(fā)生各種變形，嚴重影響行車質(zhì)量和安全。公路路基沉陷是指路基表面在垂直方向產(chǎn)生的較大沉落。路基沉陷經(jīng)常是不均勻的，極易造成路面結(jié)構(gòu)破壞，影響路面平整度，嚴重時會局部破壞路段，造成交通中斷。它是一種很常見的公路工程質(zhì)量通病，從我們的實際施工中來看，在一定程度上可以避免出現(xiàn)，但又很難杜絕。所以，對于公路路基沉陷的原因分析并及時地提出預防和處治措施，是非常有必要的，它對公路工程質(zhì)量起著重要的作用。

1 路基沉陷的原因分析

路基沉陷的原因主要從路基設(shè)計和施工兩個方面分析。

1.1 路基設(shè)計方面

1.1.1 地形、地質(zhì)因素

一般來說，建設(shè)工程所在地的地形、地質(zhì)這些因素都會影響路基。如:地質(zhì)情況復雜，地基軟弱，承載力要求達不到，特別是在流沙，泥沼等特殊地段，公路設(shè)計時，一定要嚴格控制設(shè)計承載力、專業(yè)施工技術(shù)等，若設(shè)計沒有考慮這些，公路的斷面尺寸不合理，排水系統(tǒng)不穩(wěn)妥，防護系統(tǒng)不牢靠等，就會造成路基的沉陷。如果路基土壤中含有腐殖土、流沙、泥沼土等劣質(zhì)土，或者夾雜部分塊狀土，凍土等，抑或是石方路基的填料有大有小，規(guī)格尺寸不勻，性質(zhì)不均，在堆積時混亂，石塊間的空隙過大，都會造成側(cè)向傾斜。當有荷載作用時，會產(chǎn)生土顆粒傾向移動，結(jié)構(gòu)損壞，減弱結(jié)構(gòu)的強度，公路路基強度大幅度的降低，最終也會造成公路路基沉陷。

1.1.2 水文、氣候因素

一般來說，建設(shè)工程所在地的水文、氣候這些因素也會影響路基。如:所在地降雨量的大小，洪水干旱，冰凍積雪等自然災害，若排水不暢，極可能導致積水，這些極端的氣候條件，也會造成路面以下溫差過大，從而導致土壤結(jié)構(gòu)的破壞，強度下降，使得路基沉陷。

1.1.3 排水設(shè)計因素

路基的排水設(shè)計因素是很重要的，排水如果不及時，水滲入到路基，路基填料含水量增加，會降低路基的強度和穩(wěn)定性。因而，水對路基的危害很大，從一定程度上，通俗點說，水是路基的敵人。排水設(shè)計不合理，最容易造成路基的下沉，形成路基沉陷。

1.2 路基施工方面

1.2.1 施工因素

路基工程施工時，施工人員沒有嚴格按照規(guī)范及標準進行施工，如:填土材料、路基土質(zhì)不良未進行基底處理、結(jié)合部處理不當、壓實工藝等諸多施工管理因素都會影響公路路基工程的質(zhì)量問題。如:我們在施工過程中，因路基施工填料不好，或者在同一層內(nèi)鋪筑土方的厚度未進行嚴格控制，使其在壓實機械實際的壓實范圍之外，層鋪厚度超過路基壓實機械有效壓實范圍，因而，路基填土工程達不到施工壓實度規(guī)范要求，使路基下沉。

1.2.2 施工地質(zhì)、氣候等客觀因素

在路基實際施工時，如遇特殊地質(zhì)條件，填筑時壓實情況不好，沒有換土，對地基的處治不到位，地基壓實度達不到工程要求，都會造成路基的沉陷。如遇極端惡劣的強降雨天氣，路基排水不暢通，就會造成路面下毛細水上升，破壞土壤結(jié)構(gòu)，使得公路路堤產(chǎn)生不均勻的下沉。

1.2.3 行車荷載因素

伴隨著公路事業(yè)的發(fā)展，公路行車量也隨著時間而逐漸增多，公路超載的情況也如影隨形地嚴重起來，在大量的超載車輛和公路自身的重量作用下，路基填料密實度會逐漸的增大，而空隙率會逐漸的減小，勢必造成公路路基沉陷。

1.2.4 路基填料

路基沉陷與填料的質(zhì)量、含水量、壓實時的厚度有很大的關(guān)系。一般，選用穩(wěn)定性較差的路基填料，比如采用高液限黏土、粉質(zhì)土或者使用腐質(zhì)含量較高的土料填筑路堤，會使路堤發(fā)生局部變形。

2 路基沉陷的處治措施

2.1 加鋪路面法

根據(jù)規(guī)范標準進行超載預壓，表面銑刨拉毛后直接加鋪路面，對沉降引起的裂縫應先采取鉆孔壓漿處理。

2.2 換土復壓法

由于路基填筑土不符合規(guī)范要求，路基出現(xiàn)下沉，但面積不大且深度不深時，可采用換土復壓法，此法方便施工，將原有路基出現(xiàn)病害部分的土挖去，一般更換級配較好的砂礫土，采用塑性指數(shù)滿足規(guī)范要求的亞黏土為宜。碾壓時應根據(jù)壓實機械的壓實能量，控制碾壓土的含水率符合最優(yōu)百分比，選擇適當?shù)哪雺悍謱雍穸群湍雺罕閿?shù)。

2.3 砂石樁法

砂石樁適用于擠密松散砂土、粉土、黏性土及雜填土等地基。在飽和黏土地基上對變形控制要求嚴格的工程，不宜單獨采用砂石樁處理，宜結(jié)合剛性樁長樁形成復合樁處理。此法施工機械類型很多，常用振動式砂石樁機和錘擊式砂石樁機。

2.3.1 振動沉管成樁法

為了保證樁身的完整連續(xù)，根據(jù)試驗確定拔管速度，一般拔管速度控制在3.5 cm/s。當填砂石量未達到設(shè)計要求時，樁徑偏小，宜采用停拔留振和反插等工藝施工控制。電機的工作電流能直觀地反映樁身的密實程度，當密實程度達不到要求時，增加擠壓次數(shù)和停拔留振時間。為了保證樁端不出現(xiàn)夾泥斷樁現(xiàn)象，先在管內(nèi)投入砂石料復打樁端。

2.3.2 錘擊沉管成樁法

有效地控制好錘擊內(nèi)管貫入度，可保證砂石樁體的連續(xù)性、密實性和樁周土的擠密均勻性。

2.4 水泥土攪拌法

水泥土攪拌法適用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水率較高且地基承載力標準值不大于120 kPa的黏性土等。此法的加固深度取決于施工機械的效率。

一般來說，為使攪拌樁基本垂直于地面，要特別注意深層攪拌機的平整度和導向架對地面的垂直度，應控制機械的垂直度偏斜不超過1%。布樁位置與設(shè)計誤差不得大于2 cm，而成樁樁位偏差不應超過5 cm。

2.5 灌漿法

灌漿法通過注漿管將漿液均勻地注入地層中，利用液壓、氣壓或電化學原理，以漿液趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣，占據(jù)其空間，我們通常控制到規(guī)范規(guī)定時間后，漿液將原松散的土粒或裂縫膠結(jié)成一個整體，形成一個結(jié)構(gòu)新、強度大、防水性能好和化學穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”。采用此法，應該根據(jù)工程實際情況，進行方案的選擇。對孔隙較大的砂礫石層和裂隙巖層一般采用滲入性注漿法，在砂層中灌注粒狀漿材宜采用水力劈裂法，在黏性土層中可采用水力劈裂法或電動硅化法，為了矯正不均勻沉陷則可采用壓密灌漿法。我們在選擇灌漿方案時，必須把技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟上的合理性全面考慮進來。在進行灌漿時，我們要注意漿液凝固時間，應根據(jù)灌漿土層的體積、滲透性、孔隙尺寸和孔隙率、漿液的流變性和地下水流速等實際情況來確定。通常化學漿液的凝結(jié)時間可在幾秒鐘到幾小時之間調(diào)整，水泥漿為3 h～4 h，黏土水泥漿則更慢。水泥漿液在不同地質(zhì)條件和不同灌漿壓力條件下，漿液質(zhì)量會有所不同，要提前進行灌漿試驗來確定其注漿壓力與注漿量。采用灌漿法，宜選用小型潛孔鉆成孔，其優(yōu)點是進尺快、易搬動、操作簡單、鉆孔成本低。施工注漿結(jié)束后，所使用的注漿花管會很難拔出，如果強行拔出，會使路基破壞。所以，一般結(jié)束時將注漿花管作為非預應力錨桿留在路基內(nèi)，可以起到管架的作用，這樣對于路基強度的提高有很大的好處。

2.6 強夯法

強夯法是反復將很重的錘提到高處使其自由落下，使地基受到?jīng)_擊和振動。它不但能提高地基土的強度、降低其壓縮性，而且還能改善其抗振動液化的能力和消除土的濕陷性。

此法常用于處理可液化砂土地基和濕陷性黃土地基等。強夯施工前，我們一般應根據(jù)初步確定的強夯參數(shù)，通過進行試夯，最后確定工程所需采用的各項強夯參數(shù)，若符合設(shè)計要求，則可采用不同設(shè)計參數(shù)的方案，進行擇優(yōu)選用，反之，要及時改變強夯參數(shù)。施工時，必須先深后淺(先加固深層土，再加固中層土，最后加固表層土)，根據(jù)規(guī)定施工順序進行，按設(shè)計要求檢查每個夯點的夯擊次數(shù)和每擊的夯沉量，要高度重視表層土的夯實問題。

3 結(jié)語

隨著公路建設(shè)速度加快，里程增加，如何快速處治路基路面病害，保證公路安全暢通，提高公路使用效率，延長使用壽命，制訂切實可行的處治措施是擺在當前的緊迫任務。路基沉陷病害的防治，我們要準確把握其病害的產(chǎn)生原因，從源頭上加以防治，始終貫徹“預防為主，綜合治理”的原則，及時采取有效的處治措施，消除路基病害安全隱患，提高工程質(zhì)量。

［1］JTG F10-2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］JTJ 073-96，公路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］JTG D30-2004，公路路基設(shè)計規(guī)范［S］.

［4］交通部電視中專教材編審委員會.公路施工與養(yǎng)護［M］.北京:人民交通出版社，1998.

［5］張 勇，楊廣慶.高等級公路路基病害分析與防治技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2007.

［6］譚詩樵.高等級公路管理［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1992.

［7］譚詩樵，寇林田，周曉龍，等.高速公路養(yǎng)護管理手冊［M］.北京:人民交通出版社，2002.