淺談西藏公路路基沉陷、翻漿病害防治措施

李小琮

西藏天地工程建設(shè)有限公司 西藏 拉薩 850000

路基常見(jiàn)的病害有：路基沉陷、邊坡病害、路基水毀、路基沙毀、公路翻漿等，其中水毀、路基沙毀、邊坡病害等屬于外在因素，基本受氣候、地域等限制。路基沉陷、公路翻漿病害受施工工藝、填筑材料等內(nèi)在因素制約，本文作者從路基沉陷進(jìn)行分析，減少因設(shè)計(jì)、施工、填筑材料等因素造成的公路路基沉陷病害。

1 路基沉陷產(chǎn)生原因及防治措施

1.1 公路路基沉陷原因分析

在自然條件以及外界荷載影響下，公路路基持續(xù)變形，最終受到破壞，其是路基常見(jiàn)病害表現(xiàn)。路基病害類(lèi)型多樣，發(fā)生原因不同，主要受到以下因素影響。

第一，自然因素，具體包括沿線地形地貌、海拔、植被等地理因素；沿線土壤類(lèi)型、含水量、可溶性鹽等地質(zhì)因素；沿線降水、雨型、降雪、冰凍等氣候因素；沿線洪水位、常水位、河岸沖刷、淤積等水文河道因素；沿線地下水位及其移動(dòng)變化、層間水等水文地質(zhì)條件。這些自然因素都是路基出現(xiàn)沉降現(xiàn)象的主要原因之一。

第二，其他因素。路基沉降是發(fā)生在路基局部垂直方向上的大沉陷，出現(xiàn)的一種坑塘、裂紋等問(wèn)題，或是由于地基沉降導(dǎo)致路基下沉。在路床地面界線基礎(chǔ)上，路床上的路基路面不僅承受了車(chē)輛荷載同時(shí)也受到外部溫濕度變化所產(chǎn)生的影響。路床下，路基在自重和地下毛細(xì)水上升浸濕共同作用下容易出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象。路基具有充足強(qiáng)度和穩(wěn)定度可以保證路面穩(wěn)定。在公路病害中，路基沉降變形現(xiàn)象比較常見(jiàn)，其對(duì)公路運(yùn)行效率產(chǎn)生了較大影響。因此，公路工程施工時(shí)，需要控制好軟土路基處理工作、施工質(zhì)量，同時(shí)綜合分析路基強(qiáng)度以及穩(wěn)定性因素，并采取有效措施穩(wěn)定路基，避免變形。

1.1.1 水入侵

公路地表水或是自然降水不斷進(jìn)入路基基底中，水的變化導(dǎo)致動(dòng)水壓力出現(xiàn)，進(jìn)而出現(xiàn)土質(zhì)松動(dòng)現(xiàn)象，帶走了細(xì)粒土，遷移了毛細(xì)管水，需要重新分配路基結(jié)構(gòu)周邊的受力情況，并降低了土質(zhì)粘結(jié)性，使路基強(qiáng)度也隨之下降。而在自重和車(chē)輛荷載影響下，路基土結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了變化，進(jìn)而引發(fā)路基沉降。

1.1.2 軟弱地基處理不當(dāng)

公路中，有些地方地面比較軟弱，地質(zhì)條件不佳，承載力不符合規(guī)定，特別是流沙、泥沼等不良地質(zhì)區(qū)域，若是填筑前壓實(shí)施工不當(dāng)，并未采取有效措施或是地基處理不當(dāng)，或是地基壓實(shí)度不符合規(guī)定，這些現(xiàn)象都會(huì)導(dǎo)致地面土壤在持續(xù)受力后出現(xiàn)下沉、位移現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)路基沉陷病害。

1.1.3 填筑材料不標(biāo)準(zhǔn)

公路建設(shè)時(shí)使用的土壤中含有劣質(zhì)土，例如泥沼土或是腐殖土、大塊土、凍土等，同時(shí)，所用填石材料規(guī)格、大小存在差異，性質(zhì)不均，堆放混亂，彼此之間空隙過(guò)大，傾向約束力不佳。在出現(xiàn)荷載時(shí)會(huì)有土顆粒物產(chǎn)生傾向性移動(dòng)，結(jié)構(gòu)被破壞導(dǎo)致其強(qiáng)度削減甚至逐漸失去，進(jìn)而時(shí)路基沉降。

1.1.4 設(shè)計(jì)不當(dāng)

公路斷面存在尺寸不科學(xué)，排水系統(tǒng)不夠穩(wěn)妥以及防護(hù)系統(tǒng)不夠牢靠等問(wèn)題，這些問(wèn)題導(dǎo)致路基出現(xiàn)沉陷。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，路基排水設(shè)計(jì)十分重要，若是水進(jìn)入路基會(huì)導(dǎo)致其中的填料充滿(mǎn)水，含水量上升，進(jìn)而使路基強(qiáng)度以及穩(wěn)定性下降，這對(duì)于路基會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重危害，也就是說(shuō)，水對(duì)于公路路基而言的危害巨大。若是排水設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)影響公路排水，進(jìn)而導(dǎo)致水滲入路基中，引起路基下沉，引發(fā)路基沉陷。

1.1.5 施工因素

未按要求進(jìn)行規(guī)范進(jìn)行分層壓實(shí)，高填方路基填筑未按照規(guī)范要求進(jìn)行填筑、壓實(shí)施工，由于路基自重及車(chē)輛荷載作用易形成路基沉陷；填挖交界、陡坡路段施工不規(guī)范也易造成路基沉陷；涵洞、擋墻、橋梁等結(jié)構(gòu)物墻背填筑不規(guī)范也是造成路基沉陷的原因之一。

1.2 公路路基沉陷處理相關(guān)措施

1.2.1 保證勘察和設(shè)計(jì)工作科學(xué)

通過(guò)科學(xué)的公路勘察和設(shè)計(jì)保證工程建設(shè)質(zhì)量，地質(zhì)勘察、土質(zhì)分析可以明確全路段范圍建設(shè)情況，了解不良地質(zhì)路段的范圍、特性,做出妥善處理，了解路線范圍內(nèi)的氣候因素對(duì)道路的影響，對(duì)路線通過(guò)濕陷性黃土段落、季節(jié)性?xún)鐾炼温?、腐殖土段落等不良地質(zhì)路段設(shè)計(jì)具有針對(duì)性的路基處理方案。修路會(huì)導(dǎo)致原地形地貌變化，使地質(zhì)水文變化，容易引發(fā)公路病害，因此需要完善排水系統(tǒng)設(shè)計(jì),可以加大排水溝,設(shè)置盲溝、滲水排水井等。

1.2.2 選擇符合要求的土進(jìn)行填筑

路基填筑時(shí)，填方路基應(yīng)優(yōu)先選用級(jí)配較好的礫類(lèi)土、粗礫土等作為填料。在填筑路基之前，需要開(kāi)展CBR試驗(yàn)，所用填料強(qiáng)度需要符合路基對(duì)填料強(qiáng)度的最低要求。填筑過(guò)程中，不可使用泥炭土、淤泥土、凍土、強(qiáng)膨脹土等劣質(zhì)土進(jìn)行填筑，同時(shí)在路床以及浸水路堤部位不可使用粉質(zhì)土進(jìn)行填筑，選用滲水性良好的材料填筑路基。

1.2.3 加強(qiáng)路基施工質(zhì)量的管理

(1) 不良地質(zhì)路段地基的處理

路基工程施工前，需要提前移植或砍伐周邊的各種植物，砍伐的植物在用地范圍外進(jìn)行規(guī)范堆積，并專(zhuān)門(mén)做好處理工作。路基范圍內(nèi)所產(chǎn)生的垃圾、有機(jī)物殘?jiān)筒萜ぁ⑥r(nóng)作物根系等都需要做好清理，同時(shí)在棄土場(chǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行堆放。在清理完場(chǎng)地之后進(jìn)行全面的碾壓作業(yè)，確保密實(shí)度符合規(guī)定。路基范圍內(nèi)所用樹(shù)根需要全部挖除干凈，同時(shí)夯實(shí)填平路基用地內(nèi)坑穴。

軟弱地基根據(jù)要求開(kāi)展相應(yīng)施工，并采取科學(xué)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行配置，根據(jù)要求開(kāi)展施工利用換填進(jìn)行軟基處理時(shí)，不同材質(zhì)的材料不能混填，施工時(shí)按照施工規(guī)范要求進(jìn)行分層填筑壓實(shí)[1]。

(2) 高填方路段施工

公路工程高填方路基施工過(guò)程中，需要按照設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行分層填筑和壓實(shí)操作。而路堤的填土寬度每側(cè)需要超過(guò)填層的設(shè)計(jì)寬度，壓實(shí)寬度不可低于設(shè)計(jì)寬度，之后進(jìn)行削坡。路基填筑過(guò)程中，可以實(shí)行水平分層填筑法進(jìn)行施工。例如，若是原地面不夠平整，可以從最低分層進(jìn)行填筑，每填筑一層就進(jìn)行壓實(shí)檢查，在滿(mǎn)足規(guī)定后繼續(xù)填筑一層，如此往復(fù)。原地面縱坡若是超過(guò)12%，那么可以實(shí)行縱向分層施工方法，順著縱坡進(jìn)行分層，并逐層進(jìn)行填壓密實(shí)。對(duì)于山坡路堤而言，地面橫坡不超過(guò)1：5同時(shí)基底與要求相符，這種情況下路堤能夠直接在天然土基上建設(shè)，若是超過(guò)1:5則需要在原地面上挖筑臺(tái)階，其寬度不可低于1m，同時(shí)采用小型夯實(shí)機(jī)進(jìn)行夯實(shí)。填筑施工一般從最低層開(kāi)始逐層填筑，進(jìn)行分層夯實(shí)，之后逐臺(tái)向上進(jìn)行填筑，并分層夯實(shí)，填筑萬(wàn)全部臺(tái)階之后可以根據(jù)一般填土開(kāi)展施工，按設(shè)計(jì)要求，規(guī)范放置土工格柵。

(3) 結(jié)構(gòu)物墻背填筑施工

回填材料均應(yīng)是透水性材料或設(shè)計(jì)規(guī)定的材料；操作過(guò)程中需要搭接挖填方路基，縱橫方向上的接縫需要設(shè)置臺(tái)階。而結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度需要超過(guò)75%才能夠進(jìn)行回填，回填材料應(yīng)分層攤鋪，松鋪厚度小于20cm。壓實(shí)度指標(biāo)合格率在100%左右?；靥畈课皇┕r(shí)需要做好及時(shí)排水工作，如果無(wú)法及時(shí)排出積水需要使用砂礫進(jìn)行回填，同時(shí)在水中分薄層進(jìn)行鋪筑，直至回填到水分全部被砂礫掩蓋且已經(jīng)充分壓實(shí)為主，之后進(jìn)行夯實(shí)?；靥畈僮鬟^(guò)程中，需要注意設(shè)置反濾層，并在結(jié)構(gòu)物兩邊和相同標(biāo)高部位開(kāi)展，尤其是避免單側(cè)施壓結(jié)構(gòu)物。在結(jié)構(gòu)物臨近部位需要使用小型夯實(shí)機(jī)進(jìn)行夯實(shí)。

(4) 截水溝、盲溝、邊溝等施工

路基穩(wěn)定性及其承載力受到水破壞影響，因此，路基工程施工管理過(guò)程中需要做好排水工程管理工作，確保路基排水順利。具體操作時(shí)，首先在施工前根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)自然條件和地理?xiàng)l件、施工圖紙分別制定臨時(shí)性和永久性的排水規(guī)劃 ，并將二者結(jié)合起來(lái)。其次，科學(xué)選擇排水方式和排水位置，確保降水能夠排除出去防治基層穩(wěn)定性受到影響，并控制邊坡質(zhì)量，防治出現(xiàn)邊坡坍塌現(xiàn)象，導(dǎo)致排水受到阻礙。最后，地質(zhì)不良路段在施工時(shí)需要注意盡可能避開(kāi)雨季施工。

截水溝能夠有效排出地表水，防止地面水進(jìn)入路基，進(jìn)而對(duì)土方路基造成破壞；盲溝能夠有效排出路基范圍內(nèi)的滲水，防止路基因滲水造成路基沉陷；邊溝能夠有效排出路基范圍內(nèi)的雨水、地表水。地表水沉積或滲透到路基土體內(nèi)造成路基沉陷。

2 路基翻漿產(chǎn)生的原因及處置措施

2.1 路基翻漿產(chǎn)生的原因

西藏自治區(qū)位于大陸內(nèi)部，屬于季風(fēng)性冰凍區(qū)，氣候變化大，冬季十分寒冷，夏季比較炎熱，氣候變化大，對(duì)路基影響也比較大。路基內(nèi)部在地下水等因素影響下會(huì)出現(xiàn)一些水分，在冬季天氣寒冷時(shí)路基土質(zhì)中的水分會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，其是采用凍土層形式在路基內(nèi)部埋存，同時(shí)吸引周邊水分不斷擴(kuò)大自身體積。春季，天氣回暖，氣溫上升，地?zé)崤c路面太陽(yáng)反射影響下凍土層開(kāi)始逐漸融化，融化一般出現(xiàn)在路基頂面，深層凍土并不會(huì)被外界氣候所影響，也就是說(shuō)不會(huì)出現(xiàn)凍土融化現(xiàn)象，凍土仍然存在在路基深層中。而路基頂部融化的水由于內(nèi)部?jī)鐾劣绊憻o(wú)法下滲也無(wú)法用其他方式排除出去，只能夠向頂部蔓延，加之行車(chē)作用導(dǎo)致路基土毛細(xì)管被持續(xù)破壞，而無(wú)法及時(shí)排除水分會(huì)使路基土濕軟，出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象，并直接反映到路面結(jié)構(gòu)層中，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層被破壞。

上述分析可以發(fā)現(xiàn)，路基翻漿現(xiàn)象出現(xiàn)原因主要在于以下幾方面：第一，路基表層中的水和地下水滲入到路基內(nèi)部。第二，氣候變化導(dǎo)致表層凍土融化水分深入到路基中。第三，行車(chē)作用導(dǎo)致路基荷載過(guò)重出現(xiàn)沉降?？傊坊鶅?nèi)部若是沒(méi)有水分，那么咋天氣寒冷、溫度低的情況下并不會(huì)出現(xiàn)翻漿。此外，盡管路基內(nèi)部存留水分進(jìn)而產(chǎn)生了凍土層，但是若是并未受到高溫影響也不會(huì)導(dǎo)致路基內(nèi)部?jī)鐾脸霈F(xiàn)融合現(xiàn)象，更不會(huì)導(dǎo)致翻漿現(xiàn)象，原未融化凍土在路基內(nèi)部會(huì)永遠(yuǎn)留存，其不會(huì)對(duì)路集成在闡述較大影響，但是若是出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象會(huì)從路面中頂出，引發(fā)不良后果。有些路段地下水較多，但是路基比較矮，難以發(fā)生翻漿現(xiàn)象。因此，路基翻漿實(shí)質(zhì)上就是在路基內(nèi)部埋藏的水分與氣候發(fā)生綜合作用形成的一種現(xiàn)象。至于行車(chē)作用屬于次要因素，其只能夠破壞路基毛細(xì)管，進(jìn)而導(dǎo)致翻漿加重[2]。

2.2 路基翻漿病號(hào)處理措施

2.2.1 做好預(yù)防工作

(1) 路基排水，進(jìn)步路基

路基排水質(zhì)量決定了地上水或地下水對(duì)路基的影響程度。先讓路基土體枯燥，之后將凍住的水分聚流逐漸減輕，可以避免并處理地上水及其翻漿現(xiàn)象。

(2) 設(shè)置隔離層

在路基頂面下，隔離層設(shè)置在0.5-0.8m位置，主要是為了阻隔毛細(xì)水上升，保證上層土基干燥，防止出現(xiàn)翻漿。地下水位或是地面上積水比較多，且不適合進(jìn)步路基，則可以設(shè)置隔離層。

(3) 采用路肩盲溝或滲溝

一方面，采用路肩盲溝也就是在路肩設(shè)置橫向的盲溝，其可以及時(shí)將春融期間路基中出現(xiàn)的自在水掃除，直至疏干路基土體。該方法適合在透水性佳的路基中應(yīng)用。另一方面，排水滲溝為了降低路基地下水位一般在邊溝部位設(shè)置了盲溝、有管滲溝。同時(shí)，通過(guò)截水滲溝有效阻攔、掃除流入到路基上的層間水。

(4) 換土

若是路段土質(zhì)不良出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象，需要在路基上使用具有良好填水穩(wěn)定性、冰凍性和高強(qiáng)度的粗顆粒土，進(jìn)而增強(qiáng)并安穩(wěn)進(jìn)步土。

(5) 優(yōu)化路面布局層

一方面，鋪設(shè)砂礫墊層，主要由砂礫、粗砂、中砂共同構(gòu)成一層墊層。這種墊層空地較低，可以間隔毛細(xì)水上升，在化凍時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)蓄水、排水，而在凍融過(guò)程中，體積會(huì)縮小，可以降低路面凍脹、沉陷發(fā)生率。同時(shí)，該墊層也具有一定強(qiáng)度，能夠分散荷載，之后降低路基應(yīng)變力。另一方面，鋪設(shè)由水泥安穩(wěn)、石灰安穩(wěn)、石灰工業(yè)廢渣等構(gòu)成的墊層，這種墊層的板體性能、水溫性能、凍穩(wěn)性能普遍比較好，可以進(jìn)步路面整體強(qiáng)度，降低路面凍脹、翻漿發(fā)生率。但是，對(duì)于重冰凍區(qū)域而言，尤其是濕潤(rùn)路段的石灰土不可直接使用，需要結(jié)合其他方法共同使用，例如在石灰土下鋪設(shè)一層砂墊層。最后，在設(shè)置防凍層時(shí)，不僅需要讓高檔、次高檔路面布局厚度符合滿(mǎn)意強(qiáng)度，還需要符合防凍層厚度，防治路基內(nèi)部出現(xiàn)聚冰帶，之后防治發(fā)作導(dǎo)致路面開(kāi)裂，出現(xiàn)不均勻凍脹。

2.2.2 路基翻漿處理措施

路基翻漿處理方式比較多，但是處理時(shí)需要綜合考慮確定處理方案。以下介紹了我區(qū)公路翻漿常見(jiàn)幾種處理方式。

第一，換填土處理法。該方法當(dāng)前應(yīng)用比較普遍，符合我區(qū)公路使用要求，一般在翻漿嚴(yán)重地區(qū)應(yīng)用比較廣泛。施工時(shí)，先要全部挖出翻漿路段，之后單獨(dú)進(jìn)行晾曬，在路基中的水分徹底去除后回填晾曬完的填料，或是使用透水性能好的材料做好填筑壓實(shí)。第二，降水位處理法。由于路基高度不夠，排水不當(dāng)，進(jìn)而產(chǎn)生翻漿路段，對(duì)此，可以通過(guò)降低排水溝將地下水排除干凈。如果條件可以，需要基于適中的工程數(shù)量，采用透水性能佳路基材料處理抬高路基。第三，融離層處理法。路基排水比較困難，若是路基抬高首先需要在路基地下水位之上，也就是在路基頂面距離50-80cm位置采用粗集料鋪設(shè)10-20cm厚度的隔離層，并分別從路基中間部位向兩邊設(shè)置坡度為3%的橫坡，并使用土工布等材料鋪設(shè)隔離層。第四，隔溫層處理法。該方法可以避免路基土被凍結(jié)，也能夠避免路基土出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象，降低凍結(jié)層的深度。該方法可以應(yīng)用在西藏地區(qū)個(gè)別公路中。隔溫層的厚度通常不低于15cm，材料主要使用泥炭、爐渣和碎磚等，直接可以在路面下鋪設(shè)，兩邊可以加寬直至路面邊緣大約30-50cm范圍內(nèi)。

總之，我國(guó)公路根據(jù)設(shè)計(jì)和施工要求建設(shè)，但是也有些公路并未按照規(guī)范設(shè)計(jì)建設(shè)，進(jìn)而出現(xiàn)低等級(jí)公路，或是公路路段排水難度大，很難處理，甚至?xí)艿綏l件限制。盡管路基抬高可以解決翻漿問(wèn)題，但是由于高度、工程量受限，使用難度大。此外，有些問(wèn)題需要通過(guò)改建才能夠徹底解決，因此要想徹底解決路基翻漿問(wèn)題還存在很多困難，但是無(wú)論怎樣都需要及時(shí)采取措施防治，避免路基出現(xiàn)翻漿問(wèn)題，并減少養(yǎng)護(hù)工程量。

3 結(jié)語(yǔ)

路基沉陷、翻漿是公路的常見(jiàn)病害，詳細(xì)的地質(zhì)勘測(cè)能夠有效診斷出不良地質(zhì)的位置從而找到處理的方法；合理的防治措施設(shè)計(jì)，能夠有效減少沉陷及翻漿的發(fā)生；規(guī)范的施工能夠減少關(guān)鍵部位的沉陷、翻漿；合理的排水能夠避免水對(duì)路基的侵蝕，從而減小路基沉陷、翻漿的風(fēng)險(xiǎn)。公路建設(shè)是關(guān)乎民生的重要工程，加強(qiáng)勘察、設(shè)計(jì)、施工的管理能夠有效的減少公路病害的發(fā)生，增長(zhǎng)公路使用的壽命，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)防安全都具有積極的意義。