談高填方路堤沉降病害及預(yù)防

王 勇

(山西省朔州高速公路有限責(zé)任公司，山西 朔州 036000)

談高填方路堤沉降病害及預(yù)防

王 勇

(山西省朔州高速公路有限責(zé)任公司，山西 朔州 036000)

簡述了高填方路堤的定義及病害形式，從設(shè)計(jì)、施工、填料三方面分析了高填方路堤沉降的原因，并提出了針對(duì)性的預(yù)防措施，以減少路堤不均勻沉降現(xiàn)象的發(fā)生，確保公路交通的正常運(yùn)行。

路堤，不均勻沉降，病害，壓實(shí)度

0 引言

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)向西部地區(qū)的不斷延伸和擴(kuò)展，出現(xiàn)了大量的高填方路基。在我國，填方路基是山區(qū)高等級(jí)公路路基的主體結(jié)構(gòu)。在公路投入使用后，高填方路基受自然環(huán)境的影響，同時(shí)由于自重和行車荷載的共同作用，使得路基出現(xiàn)的沉降對(duì)路用性能造成影響。在高填方地基中，路基出現(xiàn)沉降是特別突出的。地基產(chǎn)生局部變形，不能有效的進(jìn)行工后路基沉降量控制，將會(huì)影響路面結(jié)構(gòu)。在我國投入使用的部分高速公路路基高填方路段中，受各種因素的影響，出現(xiàn)了不同程度的不均勻沉降病害，使得路面出現(xiàn)過早破壞，提高了公路養(yǎng)護(hù)和維修成本，對(duì)交通的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。

1 高填方路堤的定義及病害形式

高填方路堤沒有一個(gè)明確的定義，只是一個(gè)籠統(tǒng)說法，指填方較高的路堤。在我國頒布的JTG D30—2004公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范中要求“進(jìn)行個(gè)別勘察設(shè)計(jì)，對(duì)重要的路堤進(jìn)行穩(wěn)定性監(jiān)控”，指的是邊坡高度超過20 m的路堤，還有地面斜坡坡率陡于1∶2.5的路堤，以及不良地質(zhì)、特殊地段的路堤。在施工中，將上述的三類路堤統(tǒng)稱為高填方路堤(見圖1)，與低填方路堤是一個(gè)相對(duì)概念。

在我國，高填方路堤病害發(fā)生主要處于地質(zhì)地形變化處、水文影響較大處、橋涵結(jié)構(gòu)物臺(tái)背回填段及路基結(jié)合處等部位，出現(xiàn)的路基整體或局部沉降。特別是在填挖交界處，由于填筑土體和原地面土體的密實(shí)度和沉降量不同，在荷載作用下出現(xiàn)不均勻沉降。由于路基的不均勻沉降導(dǎo)致路面開裂、路基滑動(dòng)及邊坡坍塌等嚴(yán)重病害的發(fā)生。

大量的工程實(shí)踐表明，高填方路堤是否穩(wěn)定，其影響因素較多，不僅僅是邊坡高度，與路基填料、所處地的水文地質(zhì)情況、路基施工中的方法和工藝等都有關(guān)系。高填方路基出現(xiàn)的不均勻沉降，輕的使得路面縱向線形不連續(xù)，造成行車舒適度差，車輛出現(xiàn)顛簸，嚴(yán)重的造成路面結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

2 高填方路堤沉降原因分析

填方路基出現(xiàn)沉降，地質(zhì)地形、水文氣候、設(shè)計(jì)施工是最主要的影響因素。大量的工程實(shí)踐表明，確保高填方路堤穩(wěn)定性的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)理念、施工水平及填料質(zhì)量。

2.1 設(shè)計(jì)方面

1)在通過不良地質(zhì)路段時(shí)，一般選擇采用高填方路基。在不良地質(zhì)路段，一般存在著土基強(qiáng)度低、承載力差的情況。當(dāng)設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致完工后的路基出現(xiàn)壓縮沉降或擠壓移位，路面容易出現(xiàn)裂縫等病害。

2)在設(shè)計(jì)中，在路基與橋梁銜接處填土比較高，且填土與橋梁材料的彈性模量值差異較大。當(dāng)設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)，將易導(dǎo)致在兩者銜接處形成不均勻沉降，導(dǎo)致行車橋頭跳車病害。

3)在一些公路設(shè)計(jì)中，高邊坡路堤的坡腳防護(hù)和加固由于設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致病害的發(fā)生。如抗滑樁起止點(diǎn)設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致填方路基由于抗滑性能不足而出現(xiàn)路基下滑現(xiàn)象。

4)在一些填方路段排水設(shè)計(jì)中，由于排水設(shè)計(jì)不當(dāng)造成積水而導(dǎo)致路基承載力降低，在載荷作用下出現(xiàn)沉降變形。

5)路基排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善(見圖2，圖3)，在路基范圍內(nèi)排水不良會(huì)引起路基填土含水量大、土質(zhì)松軟，使得路基強(qiáng)度降低，出現(xiàn)邊坡坍塌、堤身沉陷或滑動(dòng)及產(chǎn)生凍害等病害。

6)在通道、涵洞鋪砌設(shè)計(jì)中，防水設(shè)計(jì)的缺陷使得地表水對(duì)路基滲透浸泡，導(dǎo)致路基承載力下降并發(fā)生沉降變形。

2.2 施工方面

1)原地面處理不到位。

在施工前，未對(duì)原路面的草根、樹根、淤泥等不良土壤進(jìn)行徹底清理，這會(huì)導(dǎo)致地基壓實(shí)度不足。對(duì)已發(fā)生沉降變形的不良地質(zhì)路段未予以處理或處理不當(dāng)。

2)在路面施工中，臨時(shí)排水設(shè)施與永久性排水系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合。否則，會(huì)導(dǎo)致填方路基由于排水不暢，從而形成積水長期浸泡影響路基的承載性能。

3)填筑順序不當(dāng)。

在高填方路堤施工中，嚴(yán)格按照施工要求，落實(shí)“分層填筑、分層碾壓”是確保施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。否則，會(huì)造成路基壓實(shí)度不足。同時(shí)，一些工程在全斷面范圍內(nèi)，采用“先填半幅，后填另半幅”時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致路基出現(xiàn)不均勻沉降。

4)在施工中分層填筑時(shí)，未按規(guī)范要求進(jìn)行鋪筑。

在一些工程中，在施工中隨意增加鋪筑厚度、降低壓實(shí)機(jī)具等級(jí)或是減少碾壓遍數(shù)等情況，這些都會(huì)對(duì)路基壓實(shí)度產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致完工后的路基在載荷作用下出現(xiàn)下沉。

5)填挖交界處接合部銜接不良。

如在施工中，未按規(guī)范要求挖臺(tái)階，或因腐殖土等未清除等導(dǎo)致的壓實(shí)度不足，銜接不良易導(dǎo)致路基出現(xiàn)不均勻沉降。

6)在路橋過渡段施工時(shí)，在橋涵臺(tái)背回填和路橋過渡段填筑時(shí)容易導(dǎo)致壓實(shí)度不足。

在進(jìn)行臺(tái)背回填作業(yè)時(shí)，一般是路橋先成形，后填筑過渡段，由于空間狹小，存在著大型機(jī)械作業(yè)不便的情況，而小型機(jī)具受各種因素的影響造成路基壓實(shí)度不足。

7)施工組織安排不當(dāng)。

在施工中，高填方路堤施工完畢后，路基沒有足夠的時(shí)間固結(jié)，就立即鋪筑路面，從而使得路面投入使用后不久就遭到破壞。

2.3 路基填料

在施工時(shí)，填料是影響施工質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素。在一些路段施工中，一些劣質(zhì)土混入填料中，如種植土、腐殖土或泥沼土等。劣質(zhì)土的抗水性差、強(qiáng)度低，混在填料中會(huì)降低填料質(zhì)量，使得完工后的路堤出現(xiàn)變形。在填料中混入未經(jīng)打碎的大塊土、凍土塊時(shí)，在冰凍或季節(jié)性凍土地區(qū)，會(huì)導(dǎo)致路堤出現(xiàn)凍融翻漿病害。在填石路堤施工中，石料規(guī)格是影響路基質(zhì)量的一個(gè)因素。當(dāng)石料大小不一、性質(zhì)不勻時(shí)，會(huì)造成填筑路基空隙率高，在載荷作用下出現(xiàn)顯著下沉。

3 高填方路堤不均勻沉降的預(yù)防

在設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)等各個(gè)方面認(rèn)真面對(duì)高填方路堤沉降變形問題，采取切實(shí)有效措施防止出現(xiàn)不均勻沉降，確保填方路基承載力、壓實(shí)度等方面符合設(shè)計(jì)要求。

3.1 設(shè)計(jì)方面

1)在施工前切實(shí)加強(qiáng)擬建線路的工程地質(zhì)勘察工作，特別是對(duì)地質(zhì)、水文等會(huì)對(duì)路基沉降造成影響的因素進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。在線路選擇中，因地形、地質(zhì)環(huán)境布設(shè)路線，盡量避讓不良地質(zhì)地段。按照路基設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡量避免高填方路堤和陡坡路堤設(shè)計(jì)，否則提出工后沉降量要求。

2)擬建設(shè)的公路線路在通過較陡的橫坡和溝谷地等不良地質(zhì)路段時(shí)，通過特殊設(shè)計(jì)以提高路基的承載力和水穩(wěn)性，以確保公路投入使用后路基沉降量符合設(shè)計(jì)高程。如在一些不良地質(zhì)路面設(shè)置縱橫向臺(tái)階，確保填筑路基和原地面形成良好的結(jié)合。

3)原地面點(diǎn)的壓實(shí)度和承載力應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。在一些工程中，在自重和車輛荷載作用下，由于原路面地基承載力不足而導(dǎo)致填方路基出現(xiàn)沉降。對(duì)原路面壓實(shí)度和承載力不足的路段，應(yīng)采取有效工程措施進(jìn)行處治。

4)做好路基排水系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)。在路基施工設(shè)計(jì)中，通過排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確保臨時(shí)排水和永久排水設(shè)施相結(jié)合，確保路基不會(huì)產(chǎn)生積水。在涵洞通道的底部設(shè)計(jì)中，要充分考慮防水設(shè)計(jì)，杜絕由于積水浸泡產(chǎn)生的沉降變形。

5)在路橋過渡段設(shè)計(jì)中，為緩解由柔性路基到剛性路基導(dǎo)致的病害問題，可考慮采用半剛性路基過渡的方式。

3.2 施工方面

1)做好施工前的準(zhǔn)備工作。如清除地表植被、樹根、垃圾和種植土等。對(duì)原地面進(jìn)行處理，以確保其能夠承受填筑土體的自重。做好路基臨時(shí)排水工作等。

2)施工組織是確保質(zhì)量的前提。重視施工組織設(shè)計(jì)，通過各工段先后順序合理安排，確保路堤施工和沉降留有足夠時(shí)間，以保證投入使用后的公路不會(huì)出現(xiàn)較大的工后沉降。

3)嚴(yán)格控制路堤填筑工藝。在施工前，通過試驗(yàn)確定不同填料、不同施工機(jī)械的組合，通過試驗(yàn)段的鋪設(shè)，獲得最佳的施工流程及組合。在采用分層填筑時(shí)，應(yīng)嚴(yán)控填層厚度。在高填方路段，壓實(shí)質(zhì)量要求高，應(yīng)合理選擇壓實(shí)機(jī)具，宜選用重型輪胎壓路機(jī)和振動(dòng)壓路機(jī)效果較好。

4)做好特殊部位，如橋涵臺(tái)背回填處、路橋過渡段填方以及填挖結(jié)合部等的施工質(zhì)量控制。

5)做好壓實(shí)度的檢測(cè)工作。

3.3 填料方面

在施工中，路基填料應(yīng)嚴(yán)格選取，做好填料質(zhì)量控制。根據(jù)路基質(zhì)量要求，綜合考慮地形、水文、地質(zhì)等因素，選擇水穩(wěn)性能高、干密度較大的路基填料，以確保路基具有較高的承載力。通過篩分程序，將填料中的劣質(zhì)土、大塊土等影響路基壓實(shí)度的雜質(zhì)予以清除。在分層填筑施工時(shí)，嚴(yán)格控制填料粒徑及含水量，確保路基密實(shí)均勻。

3.4 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)

為確保路基的使用功能，養(yǎng)護(hù)必不可少。在公路投入使用后，通過路基路面養(yǎng)護(hù)是一種延長路面使用壽命的有效手段。隨著車輛載荷的反復(fù)碾壓，路基路面出現(xiàn)不同程度的破損是不可避免的，及時(shí)對(duì)出現(xiàn)的缺損進(jìn)行修補(bǔ)，確保路基路面正常使用是養(yǎng)護(hù)的中心。

在填方路基養(yǎng)護(hù)中，應(yīng)重視路基的水損壞，加強(qiáng)對(duì)防水、排水結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)，確保路基路面排水通道的暢通。在發(fā)現(xiàn)的沉降量較大的路段，可通過注漿加固等工程措施進(jìn)行加固。做好坡面的植被防護(hù)，穩(wěn)定路基邊坡，對(duì)出現(xiàn)的邊坡?lián)p壞等情況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)加固。

[1] 韋金龍.淺析公路高填方路堤常見病害及預(yù)防治理措施[J].中國科技博覽，2013(33)：46.

[2] 化憶川，陳 磊.公路高填方路堤中常見病害及治理措施的探討[J].科技致富向?qū)В?013(29)：32.

[3] 路基病害的綜合整治與防護(hù)[J/OL].http://wenku.baidu.com/view/d82b1cf389eb172ded63b733.html，2014-07-12.

Discussion on disease and prevention of high embankment settlement

Wang Yong

(ShanxiShuozhouHighwayLimitedLiabilityCompany,Shuozhou036000,China)

This paper briefly introduced the definition and diseases types of high embankment, from design, construction, packing three aspects analyzed the causes of high embankment settlement, and put forward targeted preventive measures, to reduce the uneven settlement phenomenon of embankment, to ensure the normal operation of highway traffic.

embankment, uneven settlement, disease, compaction degree

2014-08-29

王 勇(1971- )，男，工程師

1009-6825(2015)08-0160-02

U416.12

A