黃土地區公路路基病害成因及養護對策

張國華

（甘肅省定西公路局，甘肅 定西 743000）

0 引言

甘肅省定西市位于甘肅的中部，通稱“隴中”，下轄6縣1區。定西地處黃土高原和西秦嶺山地交匯區，受秦嶺、祁連褶皺、六盤山支脈及黃土高原等影響，地貌比較復雜，地勢起伏較大，山脈縱橫，丘陵起伏，形態各異。北部的安定、隴西、通渭、臨洮、渭源5縣，由于自然地域屬黃土丘陵溝壑區，黃土地貌特征明顯。

定西公路局管養著定西境內的主要國、省干線和部分主要縣道1814公里，其中高速公路267公里，一、二級公路746公里，三、四級公路801公里。這些路段除岷縣全境和漳縣、渭源縣的部分路線外，大部分屬于典型的黃土高原地貌區，受黃土自身的影響很大，最明顯的就是黃土的濕陷性特征。

由于受濕陷性黃土的影響，路基病害受雨水的影響很大，每年都需要投入大量的資金來解決路基病害和水毀，近年來，定西公路局積極探索黃土地區路基病害和水毀問題的對策，通過探索，摸索出了相關問題的對策，取得了一定的成效。筆者結合近幾年從事公路養護管理的經驗，通過對病害的種類、成因、對策及應用中成功案例的分析總結，形成定西公路局的養護指南，以指導今后的養護工作。

1 病害的種類

黃土是第四紀的一種特殊堆積物，其主要特征是顏色以黃色為主，有灰黃、褐黃等色，含有大量粉粒，一般在55%以上，在公路路基土分類中，為特殊土，在塑性圖上屬于低液限黏土。黃土具有肉眼可見的大孔隙，孔隙比1左右，無層理，垂直節理發育，具有濕陷性和易溶性，一旦遇水，其天然結構容易發生崩解破壞，小則形成路基沉陷，大則邊坡塌陷，導致路基路面破壞，更甚則中斷交通。

路基病害主要有路基沉陷、路基翻漿、排水設施破壞、邊坡坍塌、水毀沖溝。

2 成因分析

結合養護經驗，形成病害的主要原因，主要有以下幾種。

2.1 黃土自身的原因

由于黃土具有濕陷性，一旦遇水，其天然結構就會發生破壞，形成沉陷或陷穴、邊坡塌陷、路基沉陷等路基病害。

2.2 設計方面的原因

設計方面，主要是對排水系統設計得不完善。

2.3 施工方面的原因

在一些高填方路段，由于施工中的不足，給以后的養護帶來了很大的麻煩。境內北部的一條二級公路，由于修建年代較早，受當時施工壓實機具的影響，加之路線穿過黃土地區，路線穿越“V”型沖溝的路段較多，形成了填方超過20米的高填方路堤，這些路堤通車后，路基逐年沉降，基層養護單位年年補沉陷，局部路段十年后路基還在沉降。

2.4 排水構造物的原因

當初修建公路時，設計的邊溝、排水溝、急流槽等排水設施，大多數都是漿砌片石或混凝土，這些排水設施施工后，地基會發生沉降，導致排水設施發生變形，一旦下雨，雨水從伸縮縫下滲，逐漸使邊溝地基形成陷穴，導致邊溝塌陷破壞，從而造成路基破壞。

2.5 養護中的原因

養護中的原因，主要是以下幾方面：一是養護不及時，對于一次降雨形成的小病害，沒有發現或及時處理，導致再次降雨后病害擴大；二是養護投入不足，對于一些病害，要徹底處理，有時需要投入的資金較多，而日常養護中的養護資金有限，缺口較大，對于一些病害的處理，只好頭痛醫頭腳痛醫腳，導致病害反復發生；三是養護中的一些處理措施不合理，導致無法對一些病害徹底處理。

3 養護對策

近幾年，在公路養護中，針對不同的病害采用不同的措施處理，取得了一定的成效，逐漸形成了一套行之有效的辦法。下面針對具體的病害處理方法，做一些簡單的論述。

3.1 路基沉陷

對于填方路基沉陷，加強養護調查，查明原因，采取不同的處置方法。對于一些低矮路基沉降形成的沉陷，采取回填、加厚路面等方法一次性處理。對于較高的填方路基，根據路基工作區深度，采取換填的方法處理。由于換填淺了沒有作用，換填深了影響交通，一些地方無法中斷交通施工，因此采取注漿加固、碎石樁加固等措施，尤其是高速公路路基沉降，碎石樁加固取得了很好的效果。

3.2 路基翻漿

路基翻漿的主要原因是水，特別是邊溝的水。這幾年，通過將土質邊溝用混凝土或漿砌片石加固，減少雨水下滲進入路基，尤其將一些進行灌溉的邊溝和排水溝加固，取得了一定的效果，大大減少了路基翻漿病害，翻漿處置逐年減少。

3.3 加強養護

對于一些在養護中能夠及時解決的小病害，盡量及時處理，避免病害的擴大，也取得了一定的效果，尤其加強雨天巡查，將一些病害隱患消滅在萌芽狀態。

3.4 合理設計養護維修方案

在設計方案時，查明路基范圍內的各種隱患，針對不同隱患，采取不同的處置措施，取得了一定的效果。在設計中，一是對于排水構造物的基礎，采用換填、無機結合料穩定材料處理，減小地基沉降變形，二是改變以往的維修方法，采用PVC管、UPVC管、HDPE管等管材維修完善排水設施。

根據以往的經驗，對于排水設施損壞后，往往原樣修復，比如混凝土邊溝、急流槽破壞，采用混凝土修復，漿砌片石邊溝、急流槽破壞，采用漿砌片石修復。修復之后，新修復的地方好了，舊的地方又壞了。后根據實際情況，采用PVC管、波紋管等修復急流槽，則修復一處，成功一處。

4 成功的典型案例

G312線從定西市安定區的北部穿過，定西公路局養護著其中的75.6公里，路線所經地區在定西境內是黃土濕陷性最嚴重的地區。從公路建成以來，邊溝、排水溝、急流槽等排水設施多有毀壞，以往的方法就是原樣修復，但是會再次發生毀壞。后來對于急流槽，采用PVC管修復，則修復一處，成功一處，逐步解決了急流槽二次修復的問題。目前這一成果已經在全市范圍內得到廣泛應用。最初時由于經驗不足，加上受當時PVC材質的影響，也存在一些問題，比如PVC管壁較薄，在埋置較淺時，容易受到破壞，有些地方的管子還不得不外露時，容易受到人為破壞。后采用UPVC管、雙壁波紋管、HDPE管等，由于這些管材強度高、抗變形能力強，施工簡單，而且價錢也越來越便宜，因此急流槽的修復，盡可能地用管材，這種管材有如下幾大好處。

4.1 抗變形能力

由于管材都是柔性結構，變形能力大，能夠隨著地基的沉降而變化，與地基的變形協調性好，不會開裂，尤其修建在填方邊坡的急流槽。這就解決了剛性結構遇到地基變形時，不能夠和地基協調變形、自身開裂破壞的問題。

4.2 接頭密封

管材一般4米或6米一節，接頭處有橡膠密封圈，或是采用防水密封膠及熱熔接頭，因此能夠保證接頭處不漏水，解決了剛性排水設施的伸縮縫變形漏水的問題。

4.3 施工容易

這種管材急流槽甚至不需要基礎，或者施工時對原來松軟的邊坡，通過人工夯實即可，施工完成后，不需要養生，安裝重量遠小于混凝土管。

4.4 進出口處理簡單

這種管材進出口如果和涵洞相接，應采用鋼筋混凝土跌水井和消力池，避免單純混凝土跌水井容易變形開裂的問題。這種鋼筋混凝土的跌水井和消力池，大多數尺寸較小，根據構造要求配筋即可，對于一些大的消力池和跌水井，以及管材需要轉彎、不好直接連接時，設置一些跌水井過渡，可按照受力要求配置鋼筋。配置箍筋增加的造價不多，但是效果很明顯。

采用上述管材修建排水設施，尤其是急流槽，在管徑選擇方面，要充分考慮暴雨匯水面積的大小和重現期，否則會造成管徑偏大、浪費材料或管徑偏小、排水能力不足的問題。這方面可參考市政排水的相關設計施工規范，對設計和施工有詳細的要求。

從最初使用到目前，定西干線公路用UPVC管、雙壁波紋管、HDPE管等管材維修急流槽1000余處，這些急流槽除最初有少數發生局部維修外，沒有出現二次損壞，節約了資金，也減輕了公路養護人員的養護工作，取得了明顯的經濟效益。

5 結語

通過多年的公路養護實踐和總結，可以得出，對于黃土地區的路基病害，最根本的原因是黃土本身的遇水失陷性，只有將水的問題解決，才能從根本上治理黃土地區的路基病害。應全面考慮所處自然環境、氣候條件、路線路況等諸多因素，正確選擇全面合理的防排水設施及適合的材料，切實預防黃土遇水失陷的發生，避免路基病害的二次發生，從而降低養護費用，延長公路的使用壽命。