淺析公路特殊土路基的病害及防治措施

古家文

(重慶交通大學(xué)，重慶 400074)

0 前 言

特殊土是指相比較普通土而言，具有某種特殊性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的土體，包括軟土、濕陷性黃土、鹽漬土、膨脹土、凍土等。由于這類(lèi)土體在一些性能上表現(xiàn)出不足，因而會(huì)對(duì)公路路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性造成一定的影響，產(chǎn)生一系列的路基病害問(wèn)題。為了保證公路工程的運(yùn)行能力達(dá)到正常水平，必須對(duì)特殊土體導(dǎo)致的病害進(jìn)行深入探究，及時(shí)采取相應(yīng)的治理措施，解決病害問(wèn)題或者預(yù)防病害產(chǎn)生。這樣才能確保公路工程質(zhì)量，大大減少后期的維修工作。

1 特殊土路基病害分析

1) 軟土路基。軟土是指天然孔隙比大于或等于1.0，天然含水量高于液限的細(xì)粒土。軟土在工程施工中尤為常見(jiàn)，其路基病害的原因由兩個(gè)方面造成，一方面是自身原因，由于軟土地基含有足夠的含水量,導(dǎo)致地質(zhì)松軟，承載能力薄弱。當(dāng)有水侵入路基的底部時(shí)，路面底下就會(huì)出現(xiàn)大面積虧空，坡腳的硬度難以支撐路基上方壓力,從而致使出現(xiàn)路面坍塌和沉降等情況發(fā)生。另一方面則是施工原因，因?yàn)樵谑┕こ跗?，工作人員未能全面考察當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)情況，缺乏針對(duì)性的施工條件和施工技術(shù)。在面對(duì)長(zhǎng)期的雨水季節(jié)時(shí)，施工單位要做好應(yīng)對(duì)措施，阻止雨水進(jìn)入土層中去。如果沒(méi)有有效的處理好，不但對(duì)施工留下比較大的隱患，而且無(wú)法保證公路工程的質(zhì)量，從而造成公路路基沉陷，邊坡滑塌等現(xiàn)象[1]。

2)膨脹土路基。膨脹土受水的影響特別大，導(dǎo)致其性質(zhì)極不穩(wěn)定。常見(jiàn)的病害有：①塌陷變形，在最初階段，膨脹土不僅強(qiáng)度高，而且不易破碎，但有水浸入之后，由于膨脹土自身物理特性就會(huì)發(fā)生體積膨脹或收縮變化，此時(shí)土體承載強(qiáng)度快速降低導(dǎo)致崩塌瓦解；②滑坡，當(dāng)路堤被雨水浸潤(rùn)后，相鄰?fù)练蛛x產(chǎn)生剪切裂縫，由于存在高低落差，上方土體沒(méi)有支撐就會(huì)向下發(fā)生牽引式的滑坡，呈現(xiàn)出巨大的扇形狀的滑床[2]，滑體的厚度一般在6 m以下，大多數(shù)為1～3 m；③縱裂，在對(duì)路基進(jìn)行壓實(shí)時(shí)，若機(jī)器碾壓程度不夠，則會(huì)使密度偏低，導(dǎo)致填土質(zhì)量達(dá)不到規(guī)定要求，再加上路堤本身寬幅較大，隨之會(huì)有一大片區(qū)域發(fā)生不均勻沉降，長(zhǎng)期的日曬雨淋和風(fēng)化作用使其土體經(jīng)常在干濕狀態(tài)下交替。由于路肩的收縮性比較大，所以常常出現(xiàn)幾十米長(zhǎng)的縫隙。

3)濕陷性黃土。指在被水浸濕的同時(shí)受外部壓力的作用下，土層結(jié)構(gòu)容易被瓦解，使土層下方失去支撐而迅速發(fā)生下沉的土體，稱(chēng)濕陷性黃土。濕陷性黃土的病害類(lèi)型常見(jiàn)的有路塹邊坡容易產(chǎn)生變形 、路堤容易產(chǎn)生下沉 、路堤邊坡在雨水作用下容易產(chǎn)生沖蝕 、產(chǎn)生陷穴 。在對(duì)黃土路基進(jìn)行壓實(shí)時(shí)，一定要按照規(guī)范選用合適的機(jī)械，根據(jù)黃土濕陷性、孔隙多的特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行來(lái)回多次碾壓，保證其壓實(shí)度達(dá)到施工要求，同時(shí)要把路堤邊坡嚴(yán)密遮擋起來(lái)，否則在多雨季節(jié)的時(shí)候會(huì)使雨水往地基下滲，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的雨水浸濕后，地表下的水會(huì)越積越多，最終導(dǎo)致土層結(jié)構(gòu)遭到損壞，在水流的涌動(dòng)下，會(huì)把土顆粒沖走，從而形成暗穴，致使路堤下沉。導(dǎo)致路堤無(wú)法維持一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài)的因素很多，其中影響最大的還是地基和人為兩種因素，也是構(gòu)成路堤沉陷變形的關(guān)鍵因素。地基的影響是首要的，地基的好壞是路基自身質(zhì)量的保障，特別是對(duì)于有軟土性質(zhì)的地基來(lái)說(shuō)，承載能力比較差，如果遇上水分，就很容易破壞地基結(jié)構(gòu)，最終黃土在疏松多孔的情況下與水分離，迫使路堤沉降變形。人為因素主要是施工人員現(xiàn)場(chǎng)對(duì)施工質(zhì)量的把控，是否嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求執(zhí)行，包括路堤施工時(shí)采用的壓路機(jī)械型號(hào)、碾壓的次數(shù)、攤鋪厚度等碾壓措施，如果沒(méi)有嚴(yán)格控制施工順序和監(jiān)督檢測(cè)施工質(zhì)量，就會(huì)導(dǎo)致碾壓質(zhì)量不符合要求。因此，為了防止路堤變形，必須采取有針對(duì)性的治理措施，才能提高工程質(zhì)量。

2 公路特殊土路基的治理措施

2.1 軟土路基病害處理方法

軟土路基常見(jiàn)病害包括：遇水發(fā)生不均勻沉降，路堤產(chǎn)生大面積側(cè)向開(kāi)裂、承載能力差導(dǎo)致地基下沉，進(jìn)而破壞工程質(zhì)量。治理軟土路基的措施有排水固結(jié)法和水泥深層攪拌樁法。排水固結(jié)法就是在軟土路基里安置排水管，與此同時(shí)在土層上方施加壓力使其水分能有效的從軟土中排出，將土體分塊有效進(jìn)行開(kāi)展，土壤之間的間隙能夠充分?jǐn)D密壓實(shí)，這樣能有效避免施工時(shí)軟土地基出現(xiàn)沉降變形的情況。除此之外，還要考慮壓力來(lái)源對(duì)軟土地基造成的影響，工程上，通常采用袋裝砂井對(duì)地基進(jìn)行排水固結(jié)處理，不僅工藝簡(jiǎn)單而且排水效果顯著。水泥深層攪拌樁法是在軟土地基里加入一定量的水泥，利用攪拌機(jī)使其混合均勻，這樣不僅能夠大大改善土體強(qiáng)度，增強(qiáng)承載能力，而且能起到固結(jié)土體，阻止沉降變形的作用。

2.2 膨脹土邊坡變形與失穩(wěn)治理措施

膨脹土邊坡變形主要體現(xiàn)在路基路面危巖、位移、傾斜等情況。為了保證路基的穩(wěn)定性，必須對(duì)路基邊坡變形與失穩(wěn)路堤關(guān)鍵防護(hù)措施：①膨脹土改良：為了改善膨脹土的結(jié)構(gòu)特征，可對(duì)其加入化學(xué)物質(zhì)，調(diào)整壓實(shí)機(jī)械組合，或摻入石灰等方法；②設(shè)置護(hù)坡：為了保證邊坡的穩(wěn)定，防止路堤坡腳浸水，可對(duì)其設(shè)置片石護(hù)坡、擋土墻護(hù)坡或植被護(hù)坡。單一的防護(hù)措施對(duì)膨脹土邊坡維護(hù)效果不佳，多采用組合的工程防護(hù)措施；③擋土墻加固：考慮到膨脹土吸水有向外的脹力作用，為了增強(qiáng)路基整體穩(wěn)定性，常采用重力式擋土墻或雙排的預(yù)制樁布置在路基兩側(cè)，除此之外，在樁體之間增加冠梁、橫向支撐等多種結(jié)構(gòu)措施，可大幅度提高支擋的效果[3]。

2.3 濕陷性黃土路基病害治理措施

1)完善防排水設(shè)施。在治理濕陷性黃土?xí)r，首先要隔斷四周的水流路徑，疏通內(nèi)在的排水通道，因此，路基排水工程必須在施工過(guò)程中得到足夠的重視。在進(jìn)行路基施工時(shí)，要先設(shè)置截水溝，布置在挖方地段，使水繞開(kāi)黃土地基，避免被水流沖刷造成路基變形。再把排水溝布設(shè)在填方路段。此外，要做好臨時(shí)排水設(shè)施，嚴(yán)格把控排水溝的質(zhì)量，為確保水溝無(wú)裂縫出現(xiàn)，應(yīng)對(duì)路基坡度進(jìn)行嚴(yán)格把控。在對(duì)涵洞展開(kāi)施工時(shí)，要確保洞口外部的排水通暢和地基土不滲水等。

2)地基加固處理。地基加固的方法有很多，而適用于濕陷性黃土的地基處理方法常采用強(qiáng)夯法和換填(淺層處置)的方法。強(qiáng)夯法就是利用起重設(shè)備提起一個(gè)150 kN左右的重錘，然后提升到一定高度，讓其自由下落，這樣能對(duì)地基產(chǎn)生一定的沖擊夯實(shí)的作用，不僅可以減小土體孔隙率增大密實(shí)度，而且能提高地基承載力，消除黃土濕陷病害的作用。換填法是先往黃土里添加石灰使其均勻混合，改善整體結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)穩(wěn)定性，然后添加水分控制在最佳的含水量，最后進(jìn)行分層攤鋪、分層碾壓，使其達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)度。

3 結(jié) 語(yǔ)

特殊土路基的病害問(wèn)題一直是道路工程施工過(guò)程中的重難點(diǎn)，消除路基路面問(wèn)題不僅對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與安全都意義重大，而且推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展，同時(shí)保障了人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。如果不提前對(duì)地質(zhì)信息進(jìn)行全面探究，就無(wú)法有針對(duì)性的對(duì)其進(jìn)行整治。因此，要做好完備的地質(zhì)環(huán)境勘測(cè)，選擇最佳路線，在遇到特殊土路基時(shí)，要采用恰當(dāng)合理的措施進(jìn)行治理，從而確保公路工程質(zhì)量。

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