魏全成
( 重慶交通大學 土木工程學院, 重慶 400047 )
隨著中國的交通運輸業的快速發展以及路網的不斷完善,公路的修建正在大幅度的增加,在一些特殊地區,而現在經常報道某某道路沒有修建幾年就出現了大面積沉降,凹槽等路面破壞,影響行車的舒適度和安全性。從而不得不進行修理,浪費人力、物力、財力。造成此結果很大部分是修建道路時路基沒有處理好。
當路面在垂直方向產生了不可逆轉的變形時,那么路基就發生了沉陷。路基沉陷[1]產生的原因一般有以下幾種:
(1)路基土質不良。土基承載能力的高低與土質有很大的關系。不良土質的存在導致土基承載能力降低。而施工的的時候又沒有經過處理,直接用其作為填料。時間久了,土基被大幅度的壓縮,路基開始慢慢或突然產生沉陷。
(2)地下水的影響。道路施工時,經常會遇到有地下水的情況,通常方法就是把地下水排出路基范圍外。但如果地下水的排出沒有處理好,路基也會產生沉陷,因為源源不斷的地下水通過流動把路基填料里的細小顆粒帶走,從而掏空了路基,導致路面結構失去了支撐,路基沉陷就產生了。
(3)施工不當。當施工不當時,路基隨著時間的變化,也會產生沉降。如填筑路基時,不清除表土,因為表土多是腐質土或有樹根,草根等,其會腐爛變化后,路基就產生了空隙。導致路基沉陷。還有路基壓實度不達標,新舊路基結合處處理不規范也會產生路基沉陷。
施工作業時,遇到腐質土,換填較好的路基填筑材料,如砂性土。遇到大面積的軟土,泥沼時,可采用水泥攪拌樁,排水固結法等特殊的施工方法。遇到地下水時,可以考慮修筑盲溝來引導地下水。
(1)坍塌[2]。山坡沉積物在自身的重力作用下,沿著坡面有不同大小的塌陷現象。陡峭的山坡是坍塌的基本條件。當巖層的各種結構面或軟夾層傾向于面向空平面和陡傾角時,往往會形成一個崩塌的滑動面。氣候和滲水也是坍塌的重要因素。溫差大,降雨量大,凍融和強烈的干濕變化,經過大雨或長時間雨水后,水分沿著裂隙滲入巖體,減少巖體裂隙間的內聚力和摩擦力,增加巖體的重量促進 崩潰產生。
(2)崩塌。巨大的巖體失去與下伏巖體的接觸,在重力的作用下,突然劇烈地從陡坡下降現象。在高陡的天然山坡上可能會發生塌陷,也可能發生在陡峭的人造斜坡上。物體突然崩塌一般是巖石,但有些山體滑坡會塌陷。崩塌體基本穩定后,沒有滑動面,但表面弱。
(3)滑坡。路基山坡或巖石受地表水或地下水活動的影響,其結構完整性被破壞,逐漸失去支撐力,在自重的作用下,沿著一定軟弱面整體的、緩慢的,有時先緩后急地向下滑移的現象。滑坡成因復雜,種類多。常見發生的滑坡主要有堆積層滑坡、黃土滑坡、巖層滑坡。滑坡是一種危害性很大的自然災害,不僅對道路有所損害,對人的生命、財產也具有危害性。
2.2.1 坍塌和崩塌的防治
(1)引導地表水和地下水。很多坍塌都是由于水的因素引起的,如連續暴雨,地下水滲出等。所以施工時注意修建引導地表水和地下水的構筑物,如截水溝,盲溝等,將水排到土體之外,降低土體自重,減少坍方事故。
(2)削坡減載。當山體土層覆蓋厚,巖土分界線明顯,這種狀況很容易發生坍塌事故,通過削坡,減輕山體的自重,從而達到防治坍塌的目的。需要注意的是削坡之后的廢棄物處理情況。
(3)條件允許的情況下,可以在可能出現的坍塌的位置設置一些防護結構物,維持土體的平衡。2.2.2滑坡的防治
(1)排除地下水和地表水。防治地下水和地表水進入滑坡體范圍內,導致土體抗剪強度下降。
(2)種植花草樹木。花草樹木的根系可以牢牢抓住松散的土壤,防止坡體的下滑,很多滑坡都是由于土壤表面的植被破壞造成的。
(3)修建防護結構物。一般結構形式有重力式擋土墻、抗滑樁、預應力損失錨索、預應力錨桿土釘墻等支護結構物,在不同的情況下,選擇的結構形式施工不同的。修建的時候要注意基礎要在基巖上,滑動面之下,才能達到防治的目的。
在凍土區,入冬以后,大氣溫度驟降,路面結冰。路基土中的自由水凍成冰晶。氣溫越低,凍結線越深,在凍結線范圍內的自由水都會結成冰。自由水結冰后,土顆粒結合水膜變薄,這使得水膜較厚的結合水向上移動。上移后,由于溫度低又會結冰,在結合冰達到一定程度后,路基就會脹裂,從而引起路面開裂。氣溫上升,冰融化后,路基工作區之間有大量的自由水,經過車輛碾壓,就出現了翻漿[3]。
凍脹、翻漿的防治措施:
凍脹、翻漿引起的主要原因有土質、水、溫度及行車荷載等。一般有以下防治措施:
(1)增加路基填土的高度。通過增加路基填土,減少了地下水,毛細水的上移,減弱了凍脹的程度。
(2)合理的選擇路基填料及提高路基的壓實度。合理的路基填料可以防治毛細現象的發生,從而減少了路基土中水的含量。壓實度的提高,不僅增加了路基的強度,還減小了土顆粒間的間隙,間接的減少了水分的空間,這樣可以防止路基凍脹發生。
水毀。由于我國地大物博、氣候變化多樣,在某些山區的公路,經常出現路基水毀[4]的現象。當公路沿線設施受到水作用而產生損壞而影響到行車安全的時候,就叫水毀。一般由強降雨及洪水都可能造成水毀。也有可能是河水沖刷路基,導致整個路基垮塌而造成水毀。對于強降雨和洪水這種公路水毀,是可以預防的。通過查閱歷史的降雨量來設計排水結構物。對于沿河路基來說,一般都是修建擋土墻來防止路基被沖刷。需要注意的是:擋墻材料一般采用抗滲能力強的混凝土,其抗沖刷能力高;擋墻的基礎的埋深一定要達到抗沖刷的要求,不然當基礎被掏空后,擋墻容易產生側翻。
這些路基災害不僅影響公路的質量,還威脅著廣大人民群眾的生命財產。所以在設計、施工的時候,一定要考慮其因素。不然之后的道路整修費時、費錢、費力。
[1]李永平.淺析路基的主要病害及防治辦法.[J] 科技視界,2015(1).
[2]勒軍.淺談路基主要病害及防治.[J] 黑龍江交通科技,2011(6)
[3]田永全.凍土地區路基翻漿的原因及防治措施.[J] 交通標準化,2013(19).[]唐澤斌。山區公路水毀的成因與防治技術.[J]交通世界,2016(28).