黃土地區(qū)公路路基病害成因及養(yǎng)護(hù)對策

張國華

（甘肅省定西公路局，甘肅 定西 743000）

0 引言

甘肅省定西市位于甘肅的中部，通稱“隴中”，下轄6縣1區(qū)。定西地處黃土高原和西秦嶺山地交匯區(qū)，受秦嶺、祁連褶皺、六盤山支脈及黃土高原等影響，地貌比較復(fù)雜，地勢起伏較大，山脈縱橫，丘陵起伏，形態(tài)各異。北部的安定、隴西、通渭、臨洮、渭源5縣，由于自然地域?qū)冱S土丘陵溝壑區(qū)，黃土地貌特征明顯。

定西公路局管養(yǎng)著定西境內(nèi)的主要國、省干線和部分主要縣道1814公里，其中高速公路267公里，一、二級公路746公里，三、四級公路801公里。這些路段除岷縣全境和漳縣、渭源縣的部分路線外，大部分屬于典型的黃土高原地貌區(qū)，受黃土自身的影響很大，最明顯的就是黃土的濕陷性特征。

由于受濕陷性黃土的影響，路基病害受雨水的影響很大，每年都需要投入大量的資金來解決路基病害和水毀，近年來，定西公路局積極探索黃土地區(qū)路基病害和水毀問題的對策，通過探索，摸索出了相關(guān)問題的對策，取得了一定的成效。筆者結(jié)合近幾年從事公路養(yǎng)護(hù)管理的經(jīng)驗，通過對病害的種類、成因、對策及應(yīng)用中成功案例的分析總結(jié)，形成定西公路局的養(yǎng)護(hù)指南，以指導(dǎo)今后的養(yǎng)護(hù)工作。

1 病害的種類

黃土是第四紀(jì)的一種特殊堆積物，其主要特征是顏色以黃色為主，有灰黃、褐黃等色，含有大量粉粒，一般在55%以上，在公路路基土分類中，為特殊土，在塑性圖上屬于低液限黏土。黃土具有肉眼可見的大孔隙，孔隙比1左右，無層理，垂直節(jié)理發(fā)育，具有濕陷性和易溶性，一旦遇水，其天然結(jié)構(gòu)容易發(fā)生崩解破壞，小則形成路基沉陷，大則邊坡塌陷，導(dǎo)致路基路面破壞，更甚則中斷交通。

路基病害主要有路基沉陷、路基翻漿、排水設(shè)施破壞、邊坡坍塌、水毀沖溝。

2 成因分析

結(jié)合養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗，形成病害的主要原因，主要有以下幾種。

2.1 黃土自身的原因

由于黃土具有濕陷性，一旦遇水，其天然結(jié)構(gòu)就會發(fā)生破壞，形成沉陷或陷穴、邊坡塌陷、路基沉陷等路基病害。

2.2 設(shè)計方面的原因

設(shè)計方面，主要是對排水系統(tǒng)設(shè)計得不完善。

2.3 施工方面的原因

在一些高填方路段，由于施工中的不足，給以后的養(yǎng)護(hù)帶來了很大的麻煩。境內(nèi)北部的一條二級公路，由于修建年代較早，受當(dāng)時施工壓實機具的影響，加之路線穿過黃土地區(qū)，路線穿越“V”型沖溝的路段較多，形成了填方超過20米的高填方路堤，這些路堤通車后，路基逐年沉降，基層養(yǎng)護(hù)單位年年補沉陷，局部路段十年后路基還在沉降。

2.4 排水構(gòu)造物的原因

當(dāng)初修建公路時，設(shè)計的邊溝、排水溝、急流槽等排水設(shè)施，大多數(shù)都是漿砌片石或混凝土，這些排水設(shè)施施工后，地基會發(fā)生沉降，導(dǎo)致排水設(shè)施發(fā)生變形，一旦下雨，雨水從伸縮縫下滲，逐漸使邊溝地基形成陷穴，導(dǎo)致邊溝塌陷破壞，從而造成路基破壞。

2.5 養(yǎng)護(hù)中的原因

養(yǎng)護(hù)中的原因，主要是以下幾方面：一是養(yǎng)護(hù)不及時，對于一次降雨形成的小病害，沒有發(fā)現(xiàn)或及時處理，導(dǎo)致再次降雨后病害擴大；二是養(yǎng)護(hù)投入不足，對于一些病害，要徹底處理，有時需要投入的資金較多，而日常養(yǎng)護(hù)中的養(yǎng)護(hù)資金有限，缺口較大，對于一些病害的處理，只好頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳，導(dǎo)致病害反復(fù)發(fā)生；三是養(yǎng)護(hù)中的一些處理措施不合理，導(dǎo)致無法對一些病害徹底處理。

3 養(yǎng)護(hù)對策

近幾年，在公路養(yǎng)護(hù)中，針對不同的病害采用不同的措施處理，取得了一定的成效，逐漸形成了一套行之有效的辦法。下面針對具體的病害處理方法，做一些簡單的論述。

3.1 路基沉陷

對于填方路基沉陷，加強養(yǎng)護(hù)調(diào)查，查明原因，采取不同的處置方法。對于一些低矮路基沉降形成的沉陷，采取回填、加厚路面等方法一次性處理。對于較高的填方路基，根據(jù)路基工作區(qū)深度，采取換填的方法處理。由于換填淺了沒有作用，換填深了影響交通，一些地方無法中斷交通施工，因此采取注漿加固、碎石樁加固等措施，尤其是高速公路路基沉降，碎石樁加固取得了很好的效果。

3.2 路基翻漿

路基翻漿的主要原因是水，特別是邊溝的水。這幾年，通過將土質(zhì)邊溝用混凝土或漿砌片石加固，減少雨水下滲進(jìn)入路基，尤其將一些進(jìn)行灌溉的邊溝和排水溝加固，取得了一定的效果，大大減少了路基翻漿病害，翻漿處置逐年減少。

3.3 加強養(yǎng)護(hù)

對于一些在養(yǎng)護(hù)中能夠及時解決的小病害，盡量及時處理，避免病害的擴大，也取得了一定的效果，尤其加強雨天巡查，將一些病害隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

3.4 合理設(shè)計養(yǎng)護(hù)維修方案

在設(shè)計方案時，查明路基范圍內(nèi)的各種隱患，針對不同隱患，采取不同的處置措施，取得了一定的效果。在設(shè)計中，一是對于排水構(gòu)造物的基礎(chǔ)，采用換填、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料處理，減小地基沉降變形，二是改變以往的維修方法，采用PVC管、UPVC管、HDPE管等管材維修完善排水設(shè)施。

根據(jù)以往的經(jīng)驗，對于排水設(shè)施損壞后，往往原樣修復(fù)，比如混凝土邊溝、急流槽破壞，采用混凝土修復(fù)，漿砌片石邊溝、急流槽破壞，采用漿砌片石修復(fù)。修復(fù)之后，新修復(fù)的地方好了，舊的地方又壞了。后根據(jù)實際情況，采用PVC管、波紋管等修復(fù)急流槽，則修復(fù)一處，成功一處。

4 成功的典型案例

G312線從定西市安定區(qū)的北部穿過，定西公路局養(yǎng)護(hù)著其中的75.6公里，路線所經(jīng)地區(qū)在定西境內(nèi)是黃土濕陷性最嚴(yán)重的地區(qū)。從公路建成以來，邊溝、排水溝、急流槽等排水設(shè)施多有毀壞，以往的方法就是原樣修復(fù)，但是會再次發(fā)生毀壞。后來對于急流槽，采用PVC管修復(fù)，則修復(fù)一處，成功一處，逐步解決了急流槽二次修復(fù)的問題。目前這一成果已經(jīng)在全市范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。最初時由于經(jīng)驗不足，加上受當(dāng)時PVC材質(zhì)的影響，也存在一些問題，比如PVC管壁較薄，在埋置較淺時，容易受到破壞，有些地方的管子還不得不外露時，容易受到人為破壞。后采用UPVC管、雙壁波紋管、HDPE管等，由于這些管材強度高、抗變形能力強，施工簡單，而且價錢也越來越便宜，因此急流槽的修復(fù)，盡可能地用管材，這種管材有如下幾大好處。

4.1 抗變形能力

由于管材都是柔性結(jié)構(gòu)，變形能力大，能夠隨著地基的沉降而變化，與地基的變形協(xié)調(diào)性好，不會開裂，尤其修建在填方邊坡的急流槽。這就解決了剛性結(jié)構(gòu)遇到地基變形時，不能夠和地基協(xié)調(diào)變形、自身開裂破壞的問題。

4.2 接頭密封

管材一般4米或6米一節(jié)，接頭處有橡膠密封圈，或是采用防水密封膠及熱熔接頭，因此能夠保證接頭處不漏水，解決了剛性排水設(shè)施的伸縮縫變形漏水的問題。

4.3 施工容易

這種管材急流槽甚至不需要基礎(chǔ)，或者施工時對原來松軟的邊坡，通過人工夯實即可，施工完成后，不需要養(yǎng)生，安裝重量遠(yuǎn)小于混凝土管。

4.4 進(jìn)出口處理簡單

這種管材進(jìn)出口如果和涵洞相接，應(yīng)采用鋼筋混凝土跌水井和消力池，避免單純混凝土跌水井容易變形開裂的問題。這種鋼筋混凝土的跌水井和消力池，大多數(shù)尺寸較小，根據(jù)構(gòu)造要求配筋即可，對于一些大的消力池和跌水井，以及管材需要轉(zhuǎn)彎、不好直接連接時，設(shè)置一些跌水井過渡，可按照受力要求配置鋼筋。配置箍筋增加的造價不多，但是效果很明顯。

采用上述管材修建排水設(shè)施，尤其是急流槽，在管徑選擇方面，要充分考慮暴雨匯水面積的大小和重現(xiàn)期，否則會造成管徑偏大、浪費材料或管徑偏小、排水能力不足的問題。這方面可參考市政排水的相關(guān)設(shè)計施工規(guī)范，對設(shè)計和施工有詳細(xì)的要求。

從最初使用到目前，定西干線公路用UPVC管、雙壁波紋管、HDPE管等管材維修急流槽1000余處，這些急流槽除最初有少數(shù)發(fā)生局部維修外，沒有出現(xiàn)二次損壞，節(jié)約了資金，也減輕了公路養(yǎng)護(hù)人員的養(yǎng)護(hù)工作，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

通過多年的公路養(yǎng)護(hù)實踐和總結(jié)，可以得出，對于黃土地區(qū)的路基病害，最根本的原因是黃土本身的遇水失陷性，只有將水的問題解決，才能從根本上治理黃土地區(qū)的路基病害。應(yīng)全面考慮所處自然環(huán)境、氣候條件、路線路況等諸多因素，正確選擇全面合理的防排水設(shè)施及適合的材料，切實預(yù)防黃土遇水失陷的發(fā)生，避免路基病害的二次發(fā)生，從而降低養(yǎng)護(hù)費用，延長公路的使用壽命。