土方路基工后沉降分析

劉探勤

(山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理總公司，山西太原 030012)

0 引言

路基在公路建設(shè)里程中的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于橋涵隧道，尤其是城市道路路基所占比例會(huì)更高。路基施工建造線長、面廣、地質(zhì)情況復(fù)雜，施工情況復(fù)雜，施工不當(dāng)很容易造成路基工后沉降發(fā)展結(jié)果有不同的形式，有的形成反射裂縫拉裂路面、有的形成大坑突然塌陷、有的整體沉降影響路面車轍，不管哪種形式破壞結(jié)果，都會(huì)給公路造成巨大損失，影響使用功能，造成安全隱患，影響行車舒適性。現(xiàn)從以下幾方面探討土方路基工后沉降防治。

1 設(shè)計(jì)與施工不符

由于公路路基建設(shè)從勘察設(shè)計(jì)到施工有很長的間隔時(shí)間，中間進(jìn)行施工監(jiān)理招投標(biāo)、征地拆遷等工作，在這段時(shí)間人們生產(chǎn)生活及自然環(huán)境都可能導(dǎo)致路基工程開工前與勘察設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)生變化。如果仍按原設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，就會(huì)給工程質(zhì)量留下安全質(zhì)量隱患。

1)如附近礦產(chǎn)企業(yè)在勘察設(shè)計(jì)完施工前正好進(jìn)行地下開采作業(yè)，導(dǎo)致地下形成空洞、空穴。雨水沖開的暗溝、暗渠，施工前未能探明，仍按原設(shè)計(jì)施工，導(dǎo)致路基工后沉降或塌陷。在施工過程中或者通車后，由于荷載的長年累月不斷擾動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)沉降或者塌陷。在開工前施工現(xiàn)場(chǎng)有礦區(qū)的應(yīng)進(jìn)行一定深度的二次鉆探，以探明地質(zhì)情況有無變化。根據(jù)地質(zhì)情況采取一定措施如注漿、開挖并分層回填。

2)施工時(shí)原地面標(biāo)高與勘察設(shè)計(jì)時(shí)的標(biāo)高不一樣，導(dǎo)致路床填筑超出路基外地面規(guī)定的高度，引起土中毛細(xì)水上升至路床，經(jīng)凍融循環(huán)改變和破壞土體結(jié)構(gòu)，而引起路基工后沉降。施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格保證路床高出路基外或者排水溝頂規(guī)定的高度，以保證路基不受毛細(xì)水上升改變路基結(jié)構(gòu)而引起路基沉降。

2 施工監(jiān)理人員質(zhì)量責(zé)任意識(shí)差，參建人員數(shù)量多，素質(zhì)參差不齊

1)《路基施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定每層填土最小和最大厚度，具體根據(jù)試驗(yàn)段確定，而施工過程中有的層次填筑過厚有的過薄，同一層及不同層厚度不均勻。而檢測(cè)到的壓實(shí)度數(shù)據(jù)偏差大、離散大、沒有代表性，不能準(zhǔn)確反映路基壓實(shí)度。

2)對(duì)平整度不重視，很多施工人員和監(jiān)理人員認(rèn)為平整度只是面子工程，而忽視了對(duì)平整度的控制。平整度差，在當(dāng)層壓實(shí)度檢測(cè)中能達(dá)到合格，但高低不平，層層累加，低的地方就會(huì)影響上一層下部的壓實(shí)度。

3)現(xiàn)在檢測(cè)壓實(shí)度時(shí)，灌砂法檢測(cè)大都只檢測(cè)填筑層上部或中部，而對(duì)填筑層下部檢測(cè)的少之又少，很可能上部和中部壓實(shí)度剛合格，而填筑層下部卻不合格，也給路基質(zhì)量留下了安全隱患。

以上三種情況在公路建成通車后，由路基本身自重的靜載和路面?zhèn)鱽淼膭?dòng)載不斷的擾動(dòng)作用下，壓實(shí)薄弱環(huán)節(jié)的土結(jié)構(gòu)重新排列，導(dǎo)致路基下沉。路基施工中施工人員應(yīng)盡量使路基每一層厚度一樣。重視路基平整度，嚴(yán)格按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求控制。檢測(cè)壓實(shí)度時(shí)嚴(yán)格按規(guī)程操作，選取有代表性的，薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測(cè)。以避免壓實(shí)度不均勻，導(dǎo)致路基工后沉降。

3 施工技術(shù)人員知識(shí)水平存在薄弱地方

如土質(zhì)發(fā)生變化而施工技術(shù)人員未能準(zhǔn)確及時(shí)地發(fā)現(xiàn)并判別土的種類，將特殊土未經(jīng)改良直接進(jìn)行路基填筑施工。

1)膨脹土含有豐富的親水性礦物蒙脫石、伊利石土、高嶺土，它是一種有較高承載力的高塑性黏質(zhì)土，具有吸水膨脹、失水收縮、反復(fù)脹縮、浸水承載力衰減、干縮裂隙發(fā)育等特性，性質(zhì)極不穩(wěn)定。

由以上性質(zhì)可以看出膨脹土的破壞主要來自含水量變化所引起。含水量不變的環(huán)境使用膨脹土則不會(huì)產(chǎn)生破壞，而路基工后內(nèi)部土體的濕度不是保持不變的，這樣就使含水量大的膨脹土，會(huì)因?yàn)槭ニ之a(chǎn)生收縮，含水量小的膨脹土，則會(huì)吸水后產(chǎn)生膨脹，且反復(fù)脹縮，最后破壞路基穩(wěn)定性、整體性。膨脹產(chǎn)生裂縫，流進(jìn)雨水加快路基內(nèi)土體干濕變化，加大了土體的膨脹潛勢(shì)和膨脹力，加重加快路基破壞，使路基發(fā)生沉降。

沒有條件必須使用膨脹土?xí)r，應(yīng)從外因和內(nèi)因兩個(gè)方面著手。外因方面主要是減水路基內(nèi)土體干濕變化，路堤部分應(yīng)使用不透水材料封閉膨脹土或使用加筋纖維。路塹部分完工后及時(shí)做防護(hù)工程封閉，做好路面防水排水工程。內(nèi)因方面主要是改良土質(zhì)的穩(wěn)定性，如添加石灰、水泥、粉煤灰、表面活性劑或其他添加劑。

2)濕陷性黃土呈黃色、黃褐色。根據(jù)浸水濕陷時(shí)是否有外力，分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土。受水浸濕后，在上部飽和土重力作用下濕陷的稱為自重濕陷，需要外力作用而濕陷的稱為非自重濕陷。濕陷性黃土為第四紀(jì)大陸松散堆積物，含有大量的礦物質(zhì)，以碎屑礦物質(zhì)為主，結(jié)構(gòu)體系為骨架顆料，在形成時(shí)是極散的，靠少數(shù)水分和顆粒間的摩擦形成連接，在經(jīng)過反復(fù)干燥和雨水的作用下，大部分形成了骨架空隙結(jié)構(gòu)。除少數(shù)老黃土外，當(dāng)濕陷性黃土受水浸濕時(shí)，結(jié)合水膜增厚連接性消失，土中的鹽溶于水中等，致使骨架強(qiáng)度降低，土在結(jié)構(gòu)自重應(yīng)力和外在應(yīng)力作用下，土顆粒向孔隙大的地方移動(dòng)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)重新排列，最后路基內(nèi)土結(jié)構(gòu)被破壞，路基下沉。所以在干燥時(shí)具有較高的強(qiáng)度，遇水時(shí)濕陷。

為減少路基沉降，使用濕陷性黃土?xí)r必須要改良。濕陷性黃土主要是受水浸濕時(shí)土體連接減弱，結(jié)構(gòu)趨于緊密而導(dǎo)致的下沉。濕陷性黃土處理的主要目的是消除土的濕陷性，減小土受水浸濕時(shí)的沉降。濕陷性黃土改良方法有土或灰土墊層、土樁或灰土樁、強(qiáng)夯法、重錘夯實(shí)法、樁基礎(chǔ)、預(yù)浸水法等。對(duì)于Ⅱ級(jí)以上濕陷性黃土用重夯法可節(jié)約工程造價(jià)并加快工程進(jìn)度。具體方法根據(jù)施工條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)方法選取。

3)軟土主要是淤泥和淤泥質(zhì)土。軟土天然含水量大、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長、擾動(dòng)性差，且土層分布雜亂，各層物理性質(zhì)相差大。由于淤泥和淤泥質(zhì)土呈軟塑狀態(tài)，蠕變性和觸變性明顯，所以其一旦受到荷載擾動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生不均勻變形，且變形較大。

所以在路基施工中必須根據(jù)不同工程性質(zhì)對(duì)軟土進(jìn)行處理，否則路基建成后會(huì)使路基失穩(wěn)且產(chǎn)生過量沉降。具體處理措施從深層和淺層兩方面分析。對(duì)于淺層軟土可以選用換填法、墊層法、擠淤法、添加石灰水泥改良法，對(duì)于深層軟土則可以用樁基法。

4)鹽漬土包括鹽土和堿土以及各種鹽化、堿化土壤。由于鹽漬土含有鹽分，鹽漬土中鹽分遇水后溶解，最后濕陷，破壞路基結(jié)構(gòu)。而且在鹽漬土上種植，植物成活率低，生長速度慢，無法使路基達(dá)到設(shè)計(jì)的有效防護(hù)作用，造成地表水對(duì)路基破壞，最后發(fā)生路基沉降。

在施工中對(duì)于淺層的鹽漬可以進(jìn)行換填、提前溶解濕陷、鋪設(shè)隔離層等。而對(duì)于深層的鹽漬土換填有困難不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可以使用強(qiáng)夯、樁基礎(chǔ)等方法。

5)紅粘土是一種高塑性的粘土，顏色呈棕紅色和褐黃色。它雖然具有含水量高、孔隙比高、密度低、壓實(shí)性差等特性，但又具有強(qiáng)度高、壓縮性中等特性。上面硬下面軟，收縮性明顯，僅裂隙發(fā)育。

所以用紅粘土在填筑路基時(shí)，必須經(jīng)過改良，如拌石灰粉煤灰和鋪撒石子壓入。且施工時(shí)填筑層厚度要比普通土薄，且不得超過20 cm。填筑碾壓完后應(yīng)及時(shí)覆蓋，防止暴曬開裂以及雨水滲透。

4 結(jié)語

路基工后沉降后會(huì)拉裂路面形成反射裂縫破壞公路正常使用，且維修不便，尤其是高速公路還可能因?yàn)槁坊ず蟪两翟斐善秸炔睿瑢?duì)行車安全留下隱患。路基工后沉降原因很多，要根據(jù)不同的情況，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范施工，降低或消除路基工后沉降量。

［1］任建榮.公路軟土地基的處理方法［J］.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2007，17(32):296.

［2］殷志建.土力學(xué)與地基基礎(chǔ)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1990.