濕陷性黃土路基常見病害及處治

惠 琳

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西晉中 030600)

濕陷性黃土對建筑的破壞極大。濕陷性黃土，土質疏松，存在大孔隙和裂隙，透水性好，遇水就呈現出松散狀態，在土壤含水率接近飽和狀態下，地基完全喪失了均勻的承載力，對房屋和道路、構筑物造成不均勻下沉，導致基礎和建筑主體裂縫，甚至結構上的破壞。隨著新修公路承受的載荷越來越重，作為直接承受行車及路基荷載作用的土基，產生的病害造成的不利影響就非常突出。在濕陷性黃土地區修筑公路時，黃土的不良工程地質特性會造成公路邊坡剝落、沖刷、流泥、沉陷、滑塌以及路面裂縫等病害。本文對黃土路基中的最常見病害進行了分析，針對性的提出解決措施。

1 陷穴

在黃土地區修筑的路基，雨季時大面積匯集的雨水沿著黃土的垂直節理和大孔隙向路基內部滲透，破壞了黃土結構。隨著土體不斷崩解，水流帶走黃土顆粒，形成暗穴。在水的浸泡和沖刷作用下，洞壁坍塌，逐漸擴大形成大體積的暗穴或出露于地表的其他形態的陷穴，見圖1。黃土陷穴的產生是受到黃土濕陷性和水流侵蝕共同作用的結果。研究表明，黃土的濕陷性是導致黃土陷穴產生的內因，水流侵蝕是外因。陷穴多發生在一些地形多變、地表徑流容易匯集的地方。在一些土質比較松散，垂直節理較多的新黃土中，在一定條件下，也容易形成陷穴。在養護中，重視和加強路基路面排水是預防陷穴產生的重要手段。通過日常養護，將路面坡面整平，減少坑洼，以減少水分在路基路面的積聚和滲透。通過采取合理的植被保護措施，可有效防治水土流失，提高路基的防滲防漏性能。建立重點地帶巡查制度，對容易發生陷穴位置開展定期檢查工作。對施工中發現的陷穴病害，按照預防和處治相結合的原則進行有效的防治，區分不同情況采取不同的處治方法。關鍵在于查明陷穴的位置和導致其產生的流水來源，分別采用灌漿、開挖回填等措施進行有效處治。陷穴較小的，可采用明挖法進行原土夯填。對發現較大的陷穴采取泥漿灌注法，應分兩次進行，待第一次灌滿泥漿干燥收縮后再進行第二次灌漿塞空。

2 路堤或基底沉陷

路堤沉陷變形是濕陷性黃土路基最常見的病害之一，其形成主要受人為因素和地基因素影響。人為因素。在路堤施工中，路堤自身壓實度不足是導致路堤沉陷變形的主要原因之一。研究發現，在濕陷性黃土地區進行路基填筑時，要顯著降低路堤自身沉降，應確保路基壓實干密度在16.5kN/m3以上。地基因素。公路投入使用后，在路堤自身重量和行車荷載的共同作用下，路基會發生一定的固結沉降。對于濕陷性黃土，則是浸水后路基出現的大幅度的濕陷變形。要對黃土路堤沉陷變形進行有效控制，采取特殊的加固措施減輕或消除其濕陷性尤為重要。在施工中，根據工程性質以及路堤高度等因素采取相應措施，如換土法、強夯法、擠密法、預浸法、化學加固法等因地制宜進行處理。近年來，在施工中利用土工合成材料加筋路堤，對防治路堤沉陷或濕陷變形效果顯著。

3 土橋病害

黃土橋是指跨越溝谷的高填路堤，坐落于崾峴或沖溝之上。土橋會對原有的水文、地質和地貌產生極大的改變。同時，路面行車的動荷載作用，會使得土橋與周圍環境處于一種動態的平衡。當受到某些因素的影響，該動態平衡被打破時，隨之產生土橋病害(見圖2)。大量的工程實踐表明，水是引起土橋病害的最根本原因。

圖1 陷穴病害

圖2 土橋病害造成路面塌陷

水流對土橋的破壞作用主要表現如下:1)土橋頂面水對土橋坡面的沖刷作用。在雨季，由于土橋頂面及坡面排水設施缺乏或者難以發揮作用時，導致水流只能沿著坡面漫流。由于土橋的填土較高，使得土橋坡面沖刷加大，輕的造成坡面沖溝縱橫，嚴重的造成坡腳水土流失，或者出現崩塌，導致路基失穩。2)水分對土橋體的直向溶蝕和潛蝕。在公路工程中，主要在崾峴及沖溝上修筑土橋。這就會造成在雨季時，水分特別容易在土橋頂面橋面形成積聚。該部分水分主要是通過下滲和蒸發排除掉的，會對橋體產生溶蝕和潛蝕。3)在雨季，洪水沖刷會加劇土橋的破壞。在我國大部分黃土地區，植被覆蓋率差，在降雨集中的季節，由于地面徑流量很大，水土流失十分嚴重。4)地下水對橋基的水平溶蝕、潛蝕以及水對土體的凍融作用。不同黃土地區的土橋病害特征各異。土橋中涵洞病害率高，是土橋最主要的病害，因此排水系統對于土橋來說是十分重要的。

4 路堤局部坍塌與邊坡滑動

黃土路基坍塌與邊坡滑動是一種危害極大的路基病害。通過對一些事故的分析，可以總結出一些產生路堤坍塌與邊坡滑動的主要原因，如路堤填筑質量較差，特別是壓實度不足時;邊坡設計存在缺陷，邊坡設計形式與路基實際不符，限制了邊坡支護作用的有效發揮;地基土較軟弱，當路堤高度較大時，容易導致路基出現整體滑動;邊溝或邊坡受到水流沖刷，造成坡腳被掏空，從而導致路堤坍塌與邊坡滑動的出現。黃土路塹邊坡變形破壞方式可分為剝蝕和滑塌(如滑坍、崩坍、坡腳坍塌等)。1)邊坡滑塌病害的發生與黃土層的構造特征密切相關，見圖3，圖4。研究發現，在具有構造節理的黃土邊坡，常呈現出沿節理面滑落的破壞方式。在具有垂直節理的黃土邊坡，常出現坍塌的破壞方式。在沒有構造節理的黃土邊坡，常出現的是滑坡的破壞方式。2)邊坡剝蝕是黃土路基最普遍的一種病害形式，包括剝落和沖刷，見圖5，圖6。該病害一般發生在各種黃土層中，并不是整體變形，但危害較大。坡面剝蝕嚴重，路塹邊溝淤積，影響了邊溝排水，雨水侵蝕進而可能造成邊溝兩側黃土濕陷，加劇路基破壞，從而導致更嚴重的變形或破壞。影響邊坡穩定的因素主要有坡度、坡長、土壤硬度、植被狀況和護坡工程等。

圖3 黃土路堤邊坡病害

圖4 路塹邊坡滑坡

圖5 路基邊坡沖刷崩坍

圖6 黃土路基邊坡剝蝕

1)坡度。在黃土地區路基中，流水的沖刷能力是影響邊坡穩定的重要因素。徑流沖刷能力越強，對邊坡的破壞越大，反之則小。研究表明，路基坡度是影響徑流沖刷能力的重要因素。在臨界坡度內，路基坡度越大，則徑流沖刷能力越強，對邊坡的侵蝕也越大。

2)坡長。研究發現，同等的降雨條件下，坡長越長，徑流量也越大，對邊坡的侵蝕也越大，從而對邊坡的穩定性影響也就越大。同時，邊坡長度的增加也會加大重力侵蝕。

3)土壤硬度。這是影響邊坡穩定的重要因素之一。土壤的透水性、抗蝕性、抗沖性都和土壤硬度有著極大關系。土壤硬度越大，則土壤的抗沖性能越大。良好的植被生長能有效保護黃土邊坡，而邊坡植物生長情況受土壤硬度的影響很大。

4)植被狀況。各種條件下的植被都能阻止水蝕和風蝕，良好的植被覆蓋對防止土壤侵蝕起著積極作用，有效提高邊坡的穩定性。同時，植物的機械效應能夠有效的固結土體、降低風速等。

5)護坡工程。在黃土路基中，合理的護坡工程可顯著提高路基的穩定性，防止出現崩塌、滑坡等病害，同時對減緩溝蝕也有一定效果。

在黃土地區，穿越溝谷除采用黃土橋外，不少地段采用建橋方案。由于溝壑縱橫、谷坡陡峻，在暴雨季節，橋臺護坡體往往受到雨水的強烈沖刷作用。在一些路堤邊坡上，由于表層土質松散，漿砌片石護坡與路堤往往難以實現緊密結合。當雨水滲入后，導致產生黃土濕陷、漿砌片石局部下沉等問題，從而出現護坡面凹凸不平，甚至出現開裂現象。對于橋臺基礎產生的不均勻沉降變形，往往導致局部護坡失穩出現整體滑塌。

5 結語

水是導致黃土病害的最重要的因素。在黃土地區進行工程建設，最重要的在于消除水對黃土濕陷性的影響。在工程設計和施工中，合理采取攔截、排除地表水的措施，采取切實有效的方法防止水分浸入，這對減少黃土地基濕陷下沉具有重要意義。地下排水構造物與地面排水溝渠相結合的綜合排水系統是降低路基病害的保證。在施工中，確保路基充分壓實能有效提高路基穩定性，確保路基具有足夠的強度和水穩定性，可有效防止路面病害的發生。保障路基的穩定性，可顯著提高路面的使用性能和耐久性，確保路基在行車荷載和自然因素的作用下的安全運行，以提高工程的綜合效益。

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