填挖交界路基病害及處置方法研究

李 鋒

（中鐵十四局集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

修建在山區(qū)的公路，由于受到施工條件的限制，采用全斷面填方路基不僅會導(dǎo)致工程量增加、工程投資加大，而且也不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。因此，半填半挖路基是理想的路基形式，即在山體中挖出一半路基，用挖出來的巖土體填筑另一半的路基[1]。采用半填半挖路基有以下優(yōu)勢：減少了挖方工程量；不需要遠(yuǎn)距離運(yùn)輸填料；不需要專門設(shè)置棄土場。但半填半挖路基也存在較多問題，如受到水的影響比較大，又如由于填方路基與挖方路基在固結(jié)程度上存在著很大的差異，容易發(fā)生失穩(wěn)破壞。因此，針對填挖交界路基容易發(fā)生的病害及處置方法進(jìn)行研究具有很重要的意義。

1 填挖交界路基病害及形成原因

1.1 填挖交界路基分類

根據(jù)形式的不同可將填挖交界路基分為橫向填挖路基與縱向填挖路基兩種。當(dāng)沿路線方向原地面橫坡較大時，路基橫斷面與原地面相交叉，形成橫向填挖交界路基；當(dāng)沿路線方向原地面的縱坡較大時，路基縱斷面與原地面相交叉，形成縱向填挖交界路基，如圖1所示[2]。

圖1 填挖交界路基

1.2 填挖交界路基病害

（1）裂縫。作為填挖交界處常見的一種病害，裂縫根據(jù)出現(xiàn)的位置以及形狀主要包括以下形式：①橫向裂縫。橫向裂縫主要在縱向填挖交界處出現(xiàn)，這種裂縫最長可橫向貫穿整個路基。②縱向裂縫?？v向裂縫主要出現(xiàn)在橫向填挖交界處，其長度一般是比較大的。③塊狀或者網(wǎng)狀裂縫。這種裂縫主要是由于施工原因所導(dǎo)致的。路基在填挖交界處產(chǎn)生裂縫最主要是由其特點(diǎn)導(dǎo)致的，填方路基使用的填料是從挖方處開挖而來的，填料的強(qiáng)度不一，導(dǎo)致易發(fā)生不均勻的變形。挖方路基與填方路基由于固結(jié)程度的不同，在結(jié)合處會形成一個臨界面，為裂縫的產(chǎn)生提供了條件。

（2）不均勻沉降。填方路基與挖方路基在工程性質(zhì)上存在差異，導(dǎo)致在填挖交界處易產(chǎn)生不均勻沉降。填方路基的固結(jié)沉降是一個漫長的過程，包括主固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降，而挖方路基則基本不存在這個問題。但挖方路基會由于上部土體的挖除而出現(xiàn)輕微的彈性變形導(dǎo)致體積變大。輕度的不均勻沉降會導(dǎo)致路面出現(xiàn)細(xì)微的裂縫，水通過裂縫滲入路基中，會導(dǎo)致不均勻沉降進(jìn)一步變大，甚至出現(xiàn)錯臺現(xiàn)象，嚴(yán)重影響行車安全。

（3）路基滑動。路基滑動是填挖交界路基處發(fā)生的一種非常嚴(yán)重的病害，即填方路基沿著填挖交界面發(fā)生局部或者整體滑動，導(dǎo)致路基與路面發(fā)生破壞，完全失去通行能力。不均勻沉降、地下水以及人為因素都會導(dǎo)致這種嚴(yán)重病害的發(fā)生。

1.3 填挖交界路基病害形成原因

（1）填方路段存在不良地基。路基填筑在不良地基上時，地基中的不良土層受到荷載的作用產(chǎn)生附加應(yīng)力而發(fā)生變形，甚至出現(xiàn)側(cè)向的擠壓變形，對路基的整體穩(wěn)定性造成很大的影響；并且在附加應(yīng)力的作用下地基產(chǎn)生固結(jié)變形，導(dǎo)致其上部的填方路基整體發(fā)生沉降，從而導(dǎo)致其與挖方路基之間產(chǎn)生不均勻變形。

（2）水的影響。不論是大氣降水還是地下水都會對路基的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。大氣降水會通過路面存在的裂縫滲入填挖交界處路基中，導(dǎo)致路基進(jìn)一步發(fā)生破壞，路面裂縫進(jìn)一步變寬。地下水位上升會導(dǎo)致路基中的含水率變大，路基填料發(fā)生軟化，抗剪強(qiáng)度變小，更容易發(fā)生變形。

（3）施工影響。壓實(shí)度作為填方路基質(zhì)量的主控項目，在施工過程中若控制不好，會導(dǎo)致明顯的工后沉降，尤其是在運(yùn)營期間受到來自路面的荷載影響下會更加明顯，沉降過大會導(dǎo)致填方路基失穩(wěn)，對路基以及路面的整體性造成嚴(yán)重的破壞。在填方路基施工過程中，碾壓機(jī)具組合、松鋪厚度、碾壓遍數(shù)以及含水率都會對壓實(shí)度產(chǎn)生非常明顯的影響。

（4）原地面坡度。填挖交界處原地面的坡度大，會導(dǎo)致原地面與填方路基之間的約束力不足以對填方路基產(chǎn)生的下滑力進(jìn)行抵消，導(dǎo)致填方路基沿著原地面整體產(chǎn)生滑動。挖方路基經(jīng)過長時間的固結(jié)，一般不會發(fā)生滑動。填方路基由于固結(jié)時間短、穩(wěn)定性差，加之路基填筑過程中的質(zhì)量控制要求不嚴(yán)格，當(dāng)原地面坡度較大時就容易出現(xiàn)整體滑動。填方路基發(fā)生整體滑動首先會導(dǎo)致路面開裂，受到重力以及水等其他因素的長期影響，路面會出現(xiàn)斷裂、錯臺以及板下脫空等嚴(yán)重病害，對行車安全造成嚴(yán)重威脅。

2 處置方法

避免填挖交界處路基出現(xiàn)病害的方法主要分為兩個方面：事前預(yù)防，即在設(shè)計與施工中采取措施提高填挖路基的結(jié)合強(qiáng)度；事后控制，即在公路運(yùn)營期間注重養(yǎng)護(hù)管理，對出現(xiàn)的病害及時進(jìn)行處理，防止其加重。

（1）開挖臺階。在路基填筑過程中，原地面的坡度大于1∶5時，需要對原地面進(jìn)行開挖臺階處理，如圖2所示。處理后可增大填挖路基的搭接面積，提高交界處的摩阻力以及抗剪強(qiáng)度，可提高路基的整體性，在一定程度上能降低不均勻沉降的發(fā)生。通常采用的做法是將原地面邊坡開挖成寬度不小于2m，內(nèi)傾2%～4%的臺階，臺階寬度與內(nèi)傾角過大則會導(dǎo)致交界處易出現(xiàn)裂縫。

圖2 開挖臺階

（2）結(jié)合處鋪設(shè)土工格柵。土工格柵可對土體變形進(jìn)行有效控制，而且其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對孔隙水壓力的消散也具有積極作用，能夠保證填挖交界路基的抗剪強(qiáng)度與整體性，使其之間的結(jié)合變強(qiáng)，對填挖路基之間的不均勻沉降能夠起到一定的抑制作用，尤其適合與開挖臺階配合使用[3]。為了保證土工格柵的穩(wěn)定性，在挖方段采用U型鋼筋對其進(jìn)行錨固，土工格柵的搭接寬度要大于10cm，采用鋼絲進(jìn)行捆綁。

（3）填方地基處理。填方路基下方存在不良地基會導(dǎo)致路基填筑之后地基在重力的作用下發(fā)生變形，填方路基相對于挖方路基會產(chǎn)生較大的沉降。為此，需要對地基進(jìn)行清表，將樹根、腐殖質(zhì)土壤等清理干凈。通過對填方路基的地基進(jìn)行處理，提高地基的承載力與強(qiáng)度，對填方路基的地基沉降進(jìn)行控制，從而減小填挖路基之間的不均勻沉降。對于淺層存在的不良地基土，可采用換填與摻加石灰、水泥等進(jìn)行穩(wěn)定處理，當(dāng)不良地基土深度大、范圍廣時，可采取復(fù)合地基法進(jìn)行加固，常用的有CFG樁、PHC管樁以及旋噴樁等。

（4）做好防排水。水是導(dǎo)致路基發(fā)生變形的一個重要的因素，做好防排水工作，將路面的水及時排出路基范圍，防止路面積水是關(guān)鍵。由于填挖交界處的路面易產(chǎn)生裂縫，一旦路面出現(xiàn)積水，就會順著路面的裂縫滲入路基中，通過在基層下設(shè)置排水墊層可將滲入的水及時有效地排出路基。同時，還要防止地基土中的毛細(xì)水進(jìn)入到路基中，路基填料選擇透水性好的材料，設(shè)置滲溝、盲溝、橫向排水管道等將路基中的水及時排出，同時在挖方路基的邊溝中做好防滲措施，防止邊溝中的水滲入。

（5）控制施工質(zhì)量。施工質(zhì)量控制主要體現(xiàn)在兩個方面：①加強(qiáng)材料控制。對路基填料要嚴(yán)格控制，杜絕使用不合格的材料，填料的含水率要嚴(yán)格控制，比試驗確定的最佳含水率高1%～2%。②加強(qiáng)施工工序控制。做好地基處理，嚴(yán)禁在地基處理未到位的情況下填筑路基；施工中的碾壓機(jī)具組合、碾壓遍數(shù)以及松鋪厚度等施工參數(shù)要嚴(yán)格按照試驗段確定的參數(shù)來執(zhí)行，確保碾壓到位，不留死角。

（6）加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。公路在運(yùn)營期間受到的動載荷是引起填挖交界處路基出現(xiàn)不均勻沉降的直接因素，隨著不均勻沉降的出現(xiàn)與逐漸發(fā)展，將導(dǎo)致其他一系列病害的產(chǎn)生。因此，在運(yùn)營期間需要對養(yǎng)護(hù)工作重點(diǎn)關(guān)注，當(dāng)路面出現(xiàn)車轍以及裂縫等現(xiàn)象時要及時進(jìn)行修補(bǔ)，防止病害逐漸加重影響路基安全；當(dāng)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的病害時，需要及時對路基進(jìn)行開挖換填和加筋處理。

3 結(jié)束語

由于挖方路基與填方路基工程性質(zhì)上的差異，公路填挖交界處路基是路基工程中的重點(diǎn)與難點(diǎn)工作，也是運(yùn)營期間產(chǎn)生病害的重災(zāi)區(qū)，做好病害的控制與處置是一項重要的工作。文章對填挖交界路基進(jìn)行了分類，并對其產(chǎn)生的病害進(jìn)行分類研究，從四個方面對病害產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，并從事前預(yù)防和事后控制兩個方面對病害的處置方法進(jìn)行了研究，提出了一些具體的措施和做法，能夠?qū)μ钔诮唤缏坊『Φ奶幹锰峁﹨⒖寂c建議，具有一定的工程實(shí)踐意義。