公路路基工程防護與加固淺析

張小斌

（中鐵十二局集團第四工程有限公司，陜西西安，710021）

路基是路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，同時也是整個道路工程非常重要的組成部分。路基工程數(shù)量較大，例如丘陵地區(qū)的三級公路，土石方工程量約為（0.8~1.6）×104m3/km，山嶺地區(qū)的三級公路可達（2~6）×104m3/km，對于高速公路，數(shù)量則更為巨大。因此保證路基的各項使用性能滿足要求，具有十分重要的意義。隨著時間的推移，路基填土強度逐漸降低，巖體會漸漸風化，受地表水和地下水侵蝕、沖刷產(chǎn)生路基病害，軟弱地基產(chǎn)生路基沉陷等。因此須提前采取防護措施，預防可能產(chǎn)生的各種路基方面的病害。

一、路基防護

路基防護要遵循因地制宜、綜合治理、預防為主以及防治結(jié)合等原則。對于那些有較大隱患、軟弱地基、地下水源情況等問題，應遵循先治患后修路的原則；而附屬設(shè)施如坡面防護或路基用地范圍等防護和加固設(shè)施等問題，要按照輕重緩急的措施來分期實施，然后逐步完善；對于造較價高、工藝復雜的工程技術(shù)措施，應作方案比較分析，追求經(jīng)濟適用的原則[1]。同時應注意保護環(huán)境，增進道路的美容，加強與環(huán)境的協(xié)調(diào)。

（一）坡面防護

路基邊坡表面的防護，主要注重防止地面水流的沖刷。也可能涉及到坡面封閉隔絕等問題，以避免坡面與大氣直接接觸，進一步阻止巖土風化造成的破壞。沿河路基的一些坡面的防護問題，尤其是浸水部分的坡面與其坡腳防護等方面的加固問題，如果處理得當，可在一定程度上防止水流引起的沖刷、沖擊和淘空?；诟珊档貐^(qū)的可能出現(xiàn)的路基坡面防護問題，主要防止風蝕或積沙的出現(xiàn)，植物防護和工程防護是常用的防護措施。

1. 植物防護

植物的防護，在一定程度上可以起到美化和協(xié)調(diào)環(huán)境的作用。適用于較平緩、坡高不大的土質(zhì)，或嚴重風化的巖質(zhì)邊坡。其原理是：① 植物的根系發(fā)達，深入土層，使表層土固結(jié)；② 植物莖葉覆蓋坡面，可以調(diào)節(jié)表層土的濕度，保持濕潤，防止揚塵風蝕；③ 植被阻滯地面逕流，阻止沖刷，有利水土保持。植物防護有植草、鋪草皮和植樹三種方法。

種草防護對短時間內(nèi)浸水或不浸水邊坡，坡度≤1:1，邊坡滿足地面徑流速度≤0.6m/s時較為適用。當邊坡陡峭，坡面受到較為嚴重的沖刷時，應具體情況具體分析，采用平鋪水平疊置草皮、垂直疊置草皮和采用網(wǎng)格式鋪置草皮。植樹適用于坡度≤1:1.5的邊坡及以外的河岸、漫灘。

2. 工程防護

當考慮就地取材或路基工程不適宜采用植物防護時，坡面防護也可以采用石灰、砂石、水泥等材料，其主要采用隔離原理防止風化。防護形式主要有灌縫、砂漿抹面、噴涂、石砌護坡及坡面墻等。灌縫是借助灰漿的粘結(jié)力，使坡面膠結(jié)成整體，防止巖塊墜落或坍塌[2]。抹面防護是將表面封閉，阻止面層風化，以防止邊坡剝落和零星碎落。抹面厚度視坡面狀況和材料而定，通常為2~10cm。護面墻就是漿砌片石坡面覆蓋層，其不承受墻后土壓力，也不承受除自重外的其他荷載，其高度一般≤10m。

（二）沖刷防護

由于水位漲落與河道歷史變遷，沿河路基經(jīng)常受到流水沖刷作用，因此需要對路基進行防護。水流沖刷作用包括動水壓力、波浪壓力和冰體壓力等許多因素，在設(shè)計時均需予以計算與分析，據(jù)此選擇相應的防護措施。因水流性質(zhì)變化較大，防止沖刷的方法可以大致歸納為直接防護和間接防護兩大類。

1. 直接防護

直接防護是指對河岸或路基邊坡所采取的直接加固措施。適用場合如下：① 在水流速度較緩，流向與堤岸接近平行，寬闊的河灘、凸岸、臺地邊緣等水流破壞作用較弱的地段。②不得不采取直接防護措施的情況，此時須重點考慮防護體的堅固穩(wěn)定[2]。堤岸直接防護措施，包括植物防護、石砌防護或拋石與石籠防護，以及必要時設(shè)置的支擋措施。

2. 間接防護

采用導流或阻流的方法，改變水流性質(zhì)或者迫使主流流向偏離被防護的路段，也可減小流速，減緩和消除流水對堤岸的直接破壞，改變河槽中沖刷和淤積部位，以及必要時改變河道等。

導流結(jié)構(gòu)物的布置，應綜合考慮，避免過多壓縮河道，同時應考慮水流方向、河道寬窄、防護要求、地質(zhì)條件、施工條件、材料來源和工程經(jīng)濟等因素，避免水流改向和水位提高，對河岸及附近地面建筑物、農(nóng)田水利造成危害。

二、軟土地基加固

土木工程中，地基是最終承受荷載的部分，所以地基的好壞直接影響工程質(zhì)量。地基需具有足夠的承載力、穩(wěn)定性，同時應保證在某些自然因素的不利作用下路基不產(chǎn)生有害變形。

（一）軟土地基概述

公路路基在軟土地基上的設(shè)計內(nèi)容包括三部分：路基沉降量計算，路基穩(wěn)定性驗算和軟土地基處理方法設(shè)計[3]。軟土的鑒別依據(jù)如下表：

土質(zhì)類別天然含水量（%）天然孔隙比直剪內(nèi)摩擦角（°）十字板剪切強度（kPa）壓縮系數(shù)（MPa）粘質(zhì)土、有機質(zhì)土≥35 ≥液限 ≥1.0 ＜5 ＜35 ＞0.5粉質(zhì)土 ≥30 ≥0.9 ＜8 ＞0.3

在軟土上修建路基時，會產(chǎn)生較大的沉降及側(cè)向位移，這種位移須控制在容許范圍之內(nèi)。路面設(shè)計使用年限內(nèi)的剩余沉降即為容許工后沉降，我國的容許工后沉降標準如下表：

項目橋臺與路相鄰處涵洞或箱型通道處一般路段

（二）軟土地基處治

1. 處理方法種類及選擇

在進行路基設(shè)計時，應考慮以下兩點：① 對于天然地基，或者對于路基的承載力以及穩(wěn)定性問題能否有保證；② 壓縮性土固結(jié)容易引起的路基沉降方面的問題（包括相應的沉降量和沉降速率）是否影響路正常的道路的問題。因此在路基范圍內(nèi)有軟土時，需要對軟土地基進行處理。

軟土地基處理的方法有沉降處理和增加穩(wěn)定性兩類，沉降處理方法包括加載預壓法、豎向砂井（插塑料板）和擠密砂樁法等。增加穩(wěn)定性包括換填土法、反壓護道法、加石灰樁法等[4]。對于選擇哪種處理方法應具體問題具體分析，著重從以下幾個方面考慮：① 道路等級、路基深度和寬度；② 考慮地質(zhì)條件、地基土質(zhì)情況和土層結(jié)構(gòu)分布；③ 考慮施工工期、材料供應情況、水文條件和施工機具實力?？傊畱C合考慮，確定幾種可行的處理方法，然后從技術(shù)、經(jīng)濟以及施工工期等幾個方面進行綜合比較，選擇最合理的處理方案。

2. 砂墊層法

砂墊層法就是在軟土地基上直接鋪設(shè) 0.5~1.2m厚的墊層，材料宜為透水性良好的砂或砂礫。此種處理方法適用條件如下：軟土層（不包括膨脹土和濕陷性黃土）不太厚；施工工期不緊迫；工程所在地有砂材料且運距不太遠。其作用有以下幾種：① 砂墊層作為路基底部的排水層，可以使路基內(nèi)水位得到降低，同時也可以增加路基內(nèi)的干燥程度；② 同時輔助其它排水措施，砂墊層也可作為上部排水層，滿足軟土層固結(jié)的需要；③ 當軟弱土層較薄時，可直接單獨作為固結(jié)排水這種地基處理措施。

3. 換填土法

也就是指用強度較高而且透水性較好的土全部或者部分替換現(xiàn)狀軟土的一種通常使用的方法，換填材料一般是選用那些承載能力高和排水性能好的，而且平常是處于地下水以下的砂、砂礫或者其它粗粒料。此種處理方法可以分為全部開挖換填、部分開挖換填和強制換填法三種。全部開挖換填是指先將路基全寬范圍內(nèi)需要處理的軟土挖除，隨后換填為強度高且透水性好的土。全部開挖換填適用于軟土層厚度小于3m，路基的施工工期處于非常緊迫的情況下。一般來說，部分開挖換填主要是針對那些挖除軟基表層的最軟弱的部分，然后換填為強度高且透水性好的土，使沉降量滿足要求，此種方法適用于填挖深度小于2m的情況。強制換填法也就是利用路基填土的重力，把下方的軟土向前方和兩側(cè)適當?shù)臄D出一部分，或者把炸藥埋入軟土層，通過爆破等方法將部分軟土擠出。

4. 擠密樁法和加固土樁法

擠密樁。用振動或者沖擊的方法，將砂、碎石等粒料合理地、按照一定比例的擠入軟土地基內(nèi)，以形成較大直徑的樁體，這些樁體和原有的地基一起形成復合地基，稱為砂樁。砂樁的作用有以下幾種：① 使樁體四周土體變的密實；② 路基重量的一部分由樁體來承擔；③ 可以加速樁體周圍軟土的固結(jié)速度；砂樁與砂井有明顯的區(qū)別，主要如下：① 雖然形狀相同，但作用不同；② 砂井井徑較小，井間距較大，主要作用是排水，但砂樁間距則較??；③ 砂樁適用于松散砂、亂填土、普通軟粘土等地質(zhì)條件，而砂井則適用于過濕軟土層。

石灰樁。通常采用石灰樁的方法來加固土樁，即用螺旋鉆在軟土層內(nèi)開孔，或者將末端閉合式的套管壓入軟土層內(nèi)，然后在孔內(nèi)灌入加固材料（生石灰、水泥和粉煤灰等）。石灰樁通常采用旋轉(zhuǎn)噴漿法施工，樁的直徑一般為A 0.3～0.5m，間距為0.75～1.5m，最大深度可達 30m。石灰樁通過化學反應原理起作用，其利用加固材料的吸水消解和生成水化物，降低樁體周圍粘性土的含水量，從而提高地基的強度和減小沉降量[5]。

5. 其他方法

除以上介紹的幾種處理方法外，還有豎向排水固結(jié)法、反壓護道法、分階段施工法、超載預壓法、重錘夯實法、化學加固法、加筋法等許多加固方法，此處不再一一詳細介紹?？傊畱裱夹g(shù)水平可行、經(jīng)濟效益合理、工期滿足要求等原則，綜合考慮，選擇最佳的處理方案。

三、結(jié)語

各級公路應當根據(jù)當?shù)厮?、氣候、地質(zhì)、地形條件及筑路材料分布情況，采取坡面防護及河岸防沖刷防護相結(jié)合的綜合措施，防治路基病害，并在軟弱地基處采取相應的處理方案，保證路基的穩(wěn)定，并與周圍的環(huán)境相協(xié)調(diào)，保證公路在設(shè)計使用年限內(nèi)具有良好的使用性能。

[1]中華人民共和國行業(yè)標準.公路路基設(shè)計規(guī)范（JTG D30-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]中華人民共和國行業(yè)標準.公路路基施工技術(shù)規(guī)范（JTJ F10-2006）[S].北京：人民交通出版社，2006.

[3]方左英.路基工程[M].北京：人民交通出版社，1987.

[4]鄧學均.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社，2005.

[5]申康.天牧山林區(qū)公路邊坡病害類型及機理研究[D].長安大學碩士學位論文，2005.