黃土路基常見病害及暗穴加固技術分析

金志強

摘 要

對黃土路基常見的路基裂縫和路基下陷等病害進行了分析，對其下陷病害中的暗穴病害的特點及形成原因進行了分析，并結合工程實例，提出了注漿加固技術處理黃土路基暗穴。實踐表明，此加固技術有效地解決了黃土暗穴病害問題，提高了公路路基的穩(wěn)定性，對于延長道路的使用壽命起到了重要的作用。

關鍵詞

黃土路基;病害;暗穴加固

中圖分類號： U416.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 08 . 60

Abstract

The common subgrade cracks and subgrade subsidence of loess subgrades are analyzed. The characteristics of hidden cave diseases and driving causes in the subgrade subsidences are analyzed. In combination with engineering examples， a grouting reinforcement technology is proposed to treat loess subgrade Hidden hole. Practice has shown that this reinforcement technology effectively solves the problem of loess hidden holes， improves the stability of highway subgrades， and plays an important role in extending the service life of roads.

Key words

Loess subgrade; Disease; Hidden cave reinforcement

1 黃土路基常見病害

1.1 路基裂縫

黃土路基產生裂縫的原因有很多，比如說：有些道路在修建的過程中，施工時間比較短、進度比較快，在路基和黃土層上存在著結構下沉，雖然從表面上看不出來，但是在竣工之后，卻會發(fā)生嚴重的沉降;有些老路在修建的時候，和新路的路基結合的強度不夠， 導致在施工之后，路基存在差異，出現(xiàn)下沉，這就導致路面的穩(wěn)定性遭到破壞，進而在拉裂作用下，形成縱向的裂縫;還有的道路在修建的時候，沒有按照標準的寬度執(zhí)行，在修筑進行到一定程度了， 才突然發(fā)現(xiàn);又或者是在路基填筑過程中由于測量放樣的不認真， 導致中線的位置出現(xiàn)較大偏差，而進行填補工作時，碾壓工序操作不規(guī)范，在工程結束之后鑲邊出現(xiàn)下沉，導致裂縫的生成。

1.2 路基下陷

在公路施工過程中，由于對工期要求比較緊，黃土路基自然沉降的時間無法滿足基本的要求。因此，在竣工后，路面會出現(xiàn)下陷，暗穴也是路基下陷的一種表現(xiàn)形式;還有的路面在修筑的時候，路基下方的填筑碾壓工作做得不到位，而出現(xiàn)了下沉;另外，在修建的過程中，填 筑材料的選擇不合適，不能和施工現(xiàn)場原有土質良好的結合，從而發(fā)生下陷;路基和橋涵通道銜接部分沒有進行充分的碾壓，或者填筑材料使用不當，都會引起路基下沉。除此之外，還有一些外在的原因，例如道路修建地址土質中，土壤含水量過大，在建設路基的時候，不能很好地進行填充，這就為路基的下陷留下了隱患。

2 黃土暗穴的分類

（1）漏斗狀陷穴：多發(fā)生在臺（原）地邊緣及溝谷附近，土質比較松散，下部黃土中有一部分被水沖走形成空洞，空洞塌落的地方形成漏斗。它具有一種沉降的形態(tài)，有時上部直徑可達5～6m 的不規(guī)則圓形，下部直徑為數(shù)十厘米的小洞。

（2）豎井狀陷穴：通常呈圓形，為邊緣陡峭的深井，口徑約2～3m，深度可達10～20m。

（3）串珠狀陷穴：多沿溝床分布，一般多發(fā)生在溝床的坡度變化處;也有發(fā)育在梁、峁斜坡面上，呈線狀排列。

（4）暗穴：通常為陷穴的通道，也有因上下游潛流塌落而成溝狀，此段頂部有土層覆蓋，形成黃土橋。

（5）黃土碟：也稱碟形洼地，常具有直徑數(shù)十米的橢圓形或圓形輪廓，深度比周圍地面低2～3m，更深的較少。它多分布在曾是暫時聚積流水的原生低洼處，水滲透到地下后對黃土起著劇烈的溶濾作用，加上重力影響，沉陷成為碟形洼地。

3 路基暗穴的形成原因

在地下水等的長期作用下，濕陷性黃土會產生暗穴、暗洞以及暗溝等損壞結構，。依照路基暗穴形態(tài)的實際構造，我們把路基暗穴劃分為漏斗狀和豎井狀陷穴。路基暗穴產生的原因如下：

（1）路基發(fā)生暗穴的本質原因是土地結構的損壞。粉土顆粒是濕陷性黃土的主要構成成分，其土壤質量較為疏松并且很容易受到水的溶蝕。并且，黃土中有著非常豐富的含鹽量，碳酸鈣在遇到雨水尤其酸性雨水的情況下會迅速對土壤結構造成破壞，從而加劇土壤質地松軟，導致地下水快速滲透。裂隙的產生以及土地產生的大孔縫隙又進一步加劇了雨水的滲透程度以及溶蝕程度。

（2）路基發(fā)生暗穴最直接的誘因就是水的潛蝕。水滲透力度較強時，在動水壓力的推動下，土質中的黏粒以及粉會被沖刷掉，從而加大土質中的滲流程度。在其滲流面積不斷增大的狀況下，水流的實際搬運能力以及侵蝕能力就會進一步增大。

（3）水文氣候條件也是黃土暗穴產生的重要原因，特別是黃土路基在受到雨水的沖刷后，地表水會很快地聚集到一起，從而對路基土產生很大的水壓力，間接的就會推動雨水滲透黃土造成暗穴的出現(xiàn)。

（4）產生暗穴也與微地形、地貌有一定的關系。暗穴一般都會發(fā)生在一邊比鄰深溝、一邊緊靠山地的地段;暗穴也會產生在路堤與路埑的交口處，半挖半填處或者起伏變化較多的地形處。

4 黃土暗穴加固技術

4.1 工程背景

某公路路基填料為未改良黃土，左側路塹邊坡高2m，右側路塹邊坡高3m，由于連續(xù)降雨，線路中心出現(xiàn)局部塌陷，路基暗穴順線路方向長2m、寬2m，深度1m，影響行車安全，對此處黃土暗穴病害整治采用注漿法加固進行了整治。通過注漿，使路基中的石碴、土壤和水泥漿結合凝固，形成封閉的基床面及光滑的路基表面，有效恢復路基的排水功能，使暗穴注漿后不再遭雨水沖刷擴大，暗穴不會擴展，從根本上提高了路基的穩(wěn)定性和線路的質量。為減少對運輸影響，首先對暗穴處臨時進行警示標志等圍擋處理，對其進行繞道提示。

4.2 暗穴注漿加固

維修期間對暗穴及病害路基段可進行注漿加固，為評價注漿加固效果，注漿整治前對注漿區(qū)段進行了瑞雷面波以及高密度電法的檢測。

4.3 注漿材料

暗穴的加固不僅需要達到整治病害的目的，還要增加路基強度，同時施工要減少對既有道路行車影響。注漿材料的選擇要考慮施工簡便、取材方便、快速凝結、附加下沉小等因素，因此選擇水泥一水玻璃雙液漿（cs漿液）較為合適。

4.4 注漿孔布置

為不影響線路正常行車，在限速條件下，采用路基兩側斜管注漿的方法進行施工。斜管注漿具有行車干擾小，注漿范圍、注漿質量宜保證的優(yōu)點。施工時花管從兩側路基傾斜角度打入到路基基床內，根據(jù)暗穴長度，花管的密度為每1m一根，并根據(jù)現(xiàn)場漿液充填劈裂情況、調整間距、逐級跳孔加密。

4.5 注漿流量和注漿壓力

注漿流量和注漿壓力與土質種類、透水性、注漿速度、注漿方法等因素有關，一般情況下注漿流量應配合注漿壓力來調整，注漿初期土層吸收漿液能力強，壓力可以較小，隨著土體吸收量減小可以逐漸增加流量增大壓力，使其處于最佳的吸收狀態(tài)，注漿接近結束時可適當增大注漿壓力。暗穴注漿初期最大壓力為0.1MPa -0.3MPa合適，終壓不宜超過0.6MPa。

5 施工注意事項

（1）施工防護：施工期間嚴格按照施工管理制度，施工機具不得入界施工，嚴禁跨越線路搬運施工物品。（2）質量控制。注漿管的設置與注漿量要控制合理的設計發(fā)范圍內，漿液的配合比需要按要求進行配置，充分進行攪拌，確保注漿的效果滿足要求。（3）冒漿處理。孔口冒漿可此阿勇重新回填黏土或在黏土中摻入水泥等方法，封堵套管外壁和孔壁之間的間隙，對于孔口出現(xiàn)冒漿的地方，可以采用限流、限壓等方法對其進行處理，如該方法無效，則應該停止注漿后24h后再進行復注。（4）加強檢查。施工期間要對線路進行檢查，觀察路基沉降的變化，若沉降量超過設定值，則立刻封鎖道路。

6 總結

由于黃土的特殊性，黃土路基公路在運營的過程中，容易出現(xiàn)各種病害，只有深入了解這些病害的產生原因，基于成因采取有效的防治措施，出現(xiàn)問題了及時處理，才能有效延長道路的使用壽命。經過實踐驗證，該黃土路基暗穴經過加固處理后，通車三個月后路基沒有出現(xiàn)沉降。因此，該加固技術值得在類型項目中推廣和應用。

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