路基質量病害成因分析及處理對策研究

盧海鋼

（北京住總集團有限責任公司，北京 102300）

1 路基質量病害與成因分析

1.1 路基質量病害

1.1.1 路基沉陷

路基沉陷是常見的城市道路路基質量病害類型之一，主要表現(xiàn)在局部路基區(qū)域存在顛簸、凹凸不平等、不均勻沉陷問題；路面的平整度不夠、路面時常出現(xiàn)坑坑洼洼等現(xiàn)象，行車穩(wěn)定性較差。城市道路路基沉降多發(fā)生于軟土區(qū)域，軟土的土壤含水量較大、地基強度不高、抗剪強度偏低，在高荷載條件下易出現(xiàn)沉陷[1]。在軟土層上實施路基工程，若對軟土層的處理不到位，雨水的侵蝕與滲透使得地基愈加不穩(wěn)，并在路基以下形成塌陷型空洞，誘發(fā)路基沉陷，影響路基的穩(wěn)定性與安全性。

1.1.2 路基變形或裂縫

路基變形或裂縫是指城市道路路基出現(xiàn)物理形變，或者路基出現(xiàn)橫向、縱向等不規(guī)則開裂現(xiàn)象。如果施工單位在路基工程實施時未能有效控制部分工程參數(shù)，如路基壓實度、分層填筑厚度、材料壓縮系數(shù)、材料含水量等，即會誘發(fā)路基變形。在長時間行車高荷載環(huán)境下，路基變形程度將會進一步加重，進而導致路面出現(xiàn)橫向或縱向不規(guī)則裂縫，影響路基的結構完整性。

1.1.3 路基翻漿

路基翻漿現(xiàn)象是季節(jié)性冰凍地區(qū)城市道路路基的常見質量病害類型。在雨季，大量的雨水通過地表漫流與徑流滲入路基，由于城市道路瀝青路面透水性差，導致路基內的水難以蒸發(fā)揮發(fā)。在冬季，氣溫驟降使得路基內的水出現(xiàn)凍結現(xiàn)象，及至春季凍結水融化，導致路基土壤含水量過飽和，路基強度急劇下降，車輛經(jīng)過時容易出現(xiàn)路面破裂、翻漿等問題，嚴重者會導致路基路面倒置、結構混淆[2]。路基翻漿多發(fā)生在季節(jié)性冰凍地區(qū)，土壤類型多為鹽漬土或沼澤地。

1.1.4 邊坡滑塌

城市道路路基邊坡滑塌包括溜方、滑坡、風化剝蝕等多種質量病害。其中，溜方是指在流水沖刷或重力作用下，路基兩側邊坡的土體沿著側面方向向下整體性移動的現(xiàn)象；滑坡是指路基上邊坡在自然或者人為影響因素的帶動下，沿著斜坡向下滑動并形成滑動面的現(xiàn)象；風化剝落是指城市道路路基兩側邊坡的巖石長期暴露在自然環(huán)境下，受到強風、暴雨等天氣條件影響而出現(xiàn)片狀化剝落的現(xiàn)象。城市道路路基出現(xiàn)邊坡滑塌質量病害會增加城市道路行車的風險性，影響行車安全。

1.2 路基質量病害成因分析

1.2.1 施工現(xiàn)場地質條件

城市道路工程施工現(xiàn)場的地質條件是誘發(fā)路基沉陷、路基變形等質量病害的重要成因。例如，工程施工現(xiàn)場的巖體土質為沼澤性土質等軟土層，在此基礎上實施路基填筑工序會出現(xiàn)施工質量不達標、路基穩(wěn)固性與耐久性不足等問題，需要對軟土層區(qū)域進行換土與回填加固處理。若地基的回填與加固處理不到位，會導致施工后的路基易出現(xiàn)壓縮性沉陷，或者擠壓式位移等現(xiàn)象。此外，施工現(xiàn)場的地形地貌與地質水文狀況也會加劇路基質量病害癥狀，例如，施工現(xiàn)場的地形崎嶇、地質復雜、溝壑縱橫。對途經(jīng)溝壑處的路基應大幅度增加填土量，同時對路基橫跨的溝壑邊緣應減少填土量，以保證路基的平整度[3]。若是工程施工中對不同地理位置的填土厚度把控不精準，容易導致城市道路路基在使用后期出現(xiàn)不均勻沉降問題，影響行車的安全性。

1.2.2 施工現(xiàn)場氣候條件

波動變化的氣溫、季節(jié)性強降水、強風振動等局部區(qū)域的特殊氣候條件也是誘發(fā)路基質量病害的關鍵因素。例如，氣溫日變化較大，會使得路基內的水反復凍結與融化，影響路基的穩(wěn)定性；短時間內降雨量過大，會使得地表徑流增加，若是路基周邊的排水系統(tǒng)布設不到位，大量的雨水滲入路基，會導致路基出現(xiàn)濕軟現(xiàn)象，誘發(fā)路基翻漿、路面倒置等質量病害。除城市道路工程所處局部區(qū)域的氣候條件外，施工過程中的天氣變化也會增加路基質量病害發(fā)生的概率，例如，在低溫環(huán)境或暴雨環(huán)境下，對軟土層進行換填與加固處理，會在一定程度上影響軟土層換土與加固的實際成效，導致施工后的路基易出現(xiàn)沉陷或位移。

1.2.3 施工材料質量

城市道路路基工程施工中會使用碎石、砂土、防滲材料等施工材料，通過對施工材料進行分層填筑與壓實，可以提高城市道路路基的承載力與穩(wěn)定性，再通過在路基表面鋪設防滲材料，提高城市道路路基的防滲與排水能力，可以更有效地防止城市道路路基因水土流失造成的穩(wěn)定性下降、路基塌陷、路基翻漿等質量病害。作為施工要素體系的重要構成部分，施工材料的質量也是誘發(fā)城市道路路基質量病害的重要因素之一。例如，在對施工現(xiàn)場的軟土層進行換土與回填時，若選用的回填礫石與砂土規(guī)格達不到質量標準，地基的強度與穩(wěn)固性將受到影響，進而影響路基的穩(wěn)定性以及行車的安全性。

1.2.4 施工組織設計方案

施工組織設計方案是城市道路路基工程實施的主要參照，用于指導城市道路路基施工前準備工作、排水系統(tǒng)工程布設與施工、路基填筑與壓實等施工工序的有序開展。因此，施工組織設計方案的合理性與科學性直接關系到路基工程實施質量以及路基質量病害發(fā)生概率。例如，施工組織方案設計與編制時，排水系統(tǒng)布設不貼合實際、路基兩側邊坡結構尺寸與參數(shù)存在偏差、路堤結構的穩(wěn)固性核算不準確等都會誘發(fā)路路基質量病害，影響城市道路路基的使用安全。

2 路基質量病害處理對策研究

2.1 做好施工前準備工作

2.1.1 施工現(xiàn)場勘察

工程地質勘察是城市道路路基工程施工重要的前期準備工作，施工單位需全面且詳盡地對城市道路途經(jīng)區(qū)域與路段的地形地貌條件、巖土體與地質條件、局部氣候條件等進行調研與勘察，對可能誘發(fā)路基質量病害的特殊巖土體、不良地質狀況所在的路段進行精準標注，為施工組織設計提供精細的工程地質勘察結果參考。例如，對于工程地質勘察過程中發(fā)現(xiàn)的軟土層，可將其標注為不良路段，并在施工組織設計時，通過換土回填法或者在軟土層中添加白灰與水泥等施工材料對地基進行加固處理，提高路基施工的質量。同時，施工單位要認真審閱設計文件，對照施工現(xiàn)場實際條件，綜合研判與分析城市道路各路段路基的填土情況、挖土情況、土方調配情況，以便施工過程中統(tǒng)籌調配土方資源。

2.1.2 施工組織設計

施工單位要通過科學、合理編制施工組織設計提高城市道路路基工程施工的有序性，保證各項工序高效、高質開展，從施工層面有效控制路基質量病害的出現(xiàn)。施工單位在編制施工組織設計方案時，應根據(jù)城市道路路基施工的工序合理安排施工內容，包括地面清理、路基填筑、路基壓實等。在每一項工序中，需給出具體的施工工藝、機械設備、規(guī)格尺寸等，例如，施工組織設計方案編制時，需通過模擬邊坡結構尺寸與截面尺寸等參數(shù)動態(tài)分析路堤結構的穩(wěn)固性，優(yōu)化路基工程參數(shù)，提高路基工程施工組織設計方案的合理性與可行性。

2.1.3 基底地面與土壤性質處理

在城市道路路基工程填筑之前，需將基底地面的雜草、樹根、零散雜土等徹底清除。清除順序為由上至下，采用橫挖法從基底表層開始向下挖，確保將基底表面存在的浮土、樹根、鹽漬土或膨脹土等不良土質全部清除干凈。若是基底地面清除過程中遇到特殊性質的土壤，如沼澤地、鹽漬土或者特殊的軟弱地面如泉眼、水塘等，則可選擇適宜的處理方法，如回填、換填、石灰等，對土壤性質進行特殊處理。

2.2 做好路基施工

2.2.1 路基填筑

路基填筑首先要選擇適宜的填料，施工單位要根據(jù)城市道路級別以及路基填高等選擇適宜強度與粒徑規(guī)格的填料。通常，路基填料多選用砂礫，以及塑性指數(shù)和含水量等參數(shù)均符合填料要求的砂土，禁止凍土、腐殖質土、淤泥等土體被用作為填料。砂礫通常作為路床的填料，砂土或細粒土通常作為路堤底部的填料。路基填筑應分層進行，填筑與壓實應交叉進行。路基填筑的寬度與厚度均有一定要求。在寬度方面，應控制填料寬度超過鋪路堤300 mm，以便路基壓實與修正后的邊緣壓實度滿足設計標準；在厚度方面，應控制每層填料的填筑厚度在500 mm 以上，不僅可以減少填筑的層數(shù)，還可以通過填料的厚鋪提高路基填筑的質量。

2.2.2 路基壓實

填料不同、城市道路等級不同，路基壓實工藝以及相關參數(shù)不同。例如，對于砂礫土而言，適宜選擇振動壓路機作為路基壓實機械，充分利用其滾壓與振動雙重作用提高路基壓實成效。施工單位需要根據(jù)路基施工相關技術標準與規(guī)范要求，通過路段試驗與對照分析，研究并確定路基填料壓實所使用的壓實機規(guī)格、壓實機碾壓遍數(shù)、碾壓速度等。路基壓實工序與填筑工序交叉開展，通過逐層填充與壓實，可以確保路基壓實高度符合技術標準。例如，普通城市道路的路基壓實高度應控制在30 cm 以內。壓實過程中，應動態(tài)觀察填料的含水量，確保壓實機壓實作業(yè)下的填料含水量為最優(yōu)值。路基壓實的情況可通過壓實度檢測進行量化評價，施工單位需嚴格按照壓實度規(guī)范要求調整優(yōu)化壓實作業(yè)的相關參數(shù)，確保路基壓實工序的實施質量，以免路基壓實不到位導致路基強度不足、穩(wěn)定性較差，誘發(fā)路基沉陷等質量病害產生。

2.3 做好路基排水系統(tǒng)施工

為了保持路基能經(jīng)常處于干燥、堅固和穩(wěn)定狀態(tài)，必將對影響路基穩(wěn)定的地面水予以攔截，并排除到路基范圍之外，防止漫流、聚積和下滲。同時，對于影響路基穩(wěn)定的地下水，應予以阻斷、疏干、降低水位，引導到路基范圍以外，使全線的溝渠、管道、橋涵構成完整的排水體系。例如，施工單位需在村屯路段設置排水邊溝，在平坡路段邊溝須設有縱坡，確保排水通暢。高填方路段應采用集中排水措施，并與警示樁、防撞墻統(tǒng)籌考慮，要求在每20～40 m 及主要變坡點處設置簡易或永久性泄水槽；挖方段應根據(jù)上邊坡的匯水面積開挖截水溝，并考慮邊坡土質和邊坡，設置擋墻防止塌方；路基較低路段可以采取加設砂礫層及滲水盲溝，并加大、加深邊溝等排水措施，避免造成路基兩側長期積水浸泡路基，使路基承載力下降面發(fā)生沉降變形。

3 結語

對路基質量病害的形成原因進行多維度、深層次分析，立足施工單位的視角探討路基質量病害處理對策，研究路基施工質量控制要點與技術應用注意事項，對于減少路基質量病害的發(fā)生概率、延長城市道路的實際使用壽命、提高城市道路行車的安全性具有重要意義。在城市道路路基施工過程中，施工單位應充分認識到施工質量對路基病害的影響，認真做好現(xiàn)場勘察、基底清理、土質處理、填料選擇、分層填筑、逐層壓實等工作，并巧用當?shù)氐匦蔚孛?、結合周邊環(huán)境做好路基排水工作，切實降低城市道路路基病害發(fā)生概率。