黃土地區公路路基常見病害及防治對策

黃永飛 （甘肅昶通公路養護科技有限公司，甘肅 蘭州 730030）

1 引言

中國是世界上黃土分布最廣的國家，其中黃土高原最為集中，約占我國黃土總面積的72.4%，具有分布連續、土層厚度大以及濕陷等級高等特點。由于黃土的濕陷性和易崩解性，使得黃土地區修建的公路路基在惡劣自然天氣下，尤其雨水侵蝕時極易發生路基變形與破壞，對公路的行車安全造成嚴重威脅，其養護維修費用也居高不下，在一定程度上制約了當地的經濟建設與發展。因此，防治黃土地區公路路基病害，對于黃土地區公路工程的建設與運維具有重要的現實意義。

2 黃土地區路基常見病害

路基是條帶狀結構工程，其長期裸露在自然環境中，不斷受到風化、雨水沖刷及人類活動的影響，加之黃土的濕陷性，常常會出現不同情況的變形破壞，隨著時間的推移，逐漸發展成嚴重的路基病害。黃土地區公路路基常見病害主要包括路基沉陷、路基陷穴、坡面破壞及坡體破壞等。

2.1 路基沉陷

路基沉陷是濕陷性黃土公路路基最為常見的病害。濕陷性黃土路基在遭受雨水的浸濕后，土體結構發生改變，在外力負荷或重力的影響下發生下沉，從而導致路基的沉降破壞。黃土地區路基沉降主要表現為路基下沉、基床軟化、翻漿冒泥及路肩隆起等，局部的沉降也會引起路面裂縫。造成黃土路基沉陷的主要原因除黃土本身的濕陷性外，路基的填筑密度與強度不高、黃土基地未做處理、填料不符合要求、路線縱橫向排水不暢及雨水沖刷也會造成路基沉陷。

2.2 路基陷穴

黃土土質以粉砂為主，含有碳酸鈣的可溶鹽，并具有大孔隙。在雨季時，大面積匯集的雨水或地下水流沿著黃土的垂直節理和大孔隙向路基內部滲透，含鹽黃土在遇到雨水后結構遭到溶解破壞，在重力的作用下，土體不斷崩解，水流帶著黃土顆粒，形成暗穴，在水的侵蝕和沖刷作用下，洞壁不斷坍塌，逐漸擴大形成更大的暗穴或露出地表的陷穴。路基陷穴常發生在地形起伏多變、地表徑流容易匯集的地方和土質松軟、垂直節理較多的新黃土中。與路基沉降相似，造成路基陷穴的本質原因為黃土的濕陷性，而雨水和地下水的侵蝕也是黃土路基陷穴發生的誘因。

2.3 坡面破壞

黃土路基坡面破壞的常見形式主要為沖刷與剝落。

①邊坡沖刷是指黃土路基邊坡在水流的沖蝕、沖刷作用下，沿邊坡方向形成沖溝或沖坑的現象，可分為邊坡淘刷和邊坡沖溝。黃土路基邊坡沖刷很有可能會造成大量的水土流失，導致崩塌、滑坡以及泥流等重大安全事故；同時，邊坡沖刷所造成的水土流失也會導致土壤肥力降低、減少土地資源，還會破壞景觀、影響水質。影響黃土地區邊坡沖刷的主要因素有降雨量大小、黃土土質、邊坡形式、坡度設置、邊坡防護、施工質量及一些人為因素等。

②坡面剝落是指在風化、自然營力及重力等作用下，邊坡表面的土體從坡面上掉落下來的現象，是黃土路基邊坡最為普遍的病害之一，在各種類型的黃土層中都有可能發生。按照剝落的形態可分為魚鱗狀破落、層狀剝落、片狀剝落及混合狀剝落。黃土路基邊坡初期剝落時，整體邊坡較為穩定，對行車安全影響不大，只是增加了路基維護的工作量，但是若不進行治理任其繼續發展會對邊坡造成嚴重的破壞。影響黃土地區邊坡剝落的主要因素為風化條件、黃土土質、地質條件、含水量率及陰陽坡等，此外，施工質量及一些人為因素也對黃土邊坡的剝落有較大影響。

2.4 坡體破壞

黃土路基坡體破壞主要包括崩塌、滑坡及泥流等，常發生于路塹邊坡。

①崩塌是指邊坡上大量土石在重力等作用下脫離坡面崩落、翻滾、堆積于邊坡坡腳形成倒土石堆的現象。崩塌一般發生于坡度過陡或者土層節理發育的黃土路基。降雨受濕后，黃土自重增大，其結構也逐漸溶解，強度降低，不能支持旱季中斜坡的陡度而發生塌落。新的濕陷性黃土很容易發生坡腳崩塌，主要是由于新黃土結構松散，坡腳遇到水的侵蝕或沖刷后結構瓦解而失去強度，進而發生崩塌。造成黃土邊坡崩塌的原因主要為邊坡坡度設計的不合理、邊坡防護不到位以及黃土的濕陷性。

②滑坡是指邊坡上的大量土石沿著一定滑動面整體向下滑移的現象。黃土地區的滑坡主要是黃土強度的降低（尤其是雨水作用下）使得邊坡的穩定性和平衡性喪失造成的。此外，在一些黃土坡腳地段，其材質為泥砂巖或粘性土，具有很好的隔水性，地下水運移或雨水的作用下在此隔水帶上不斷富集，產生“潤滑劑”效應，同時導致附近土壤軟化，形成軟弱易化層，在長期的作用下，隔水帶上方土體在重力或雨水的影響下產生位移，導致滑坡的產生。

③泥流是指細粒泥沙與水混合成流體并快速運移的現象。不僅僅存在于路基邊坡，泥流是黃土地區一種常見的地質災害，具有爆發突然，來勢迅猛、破壞力強的特點。黃土地區產生泥流，一般要具備3個條件：a.陡峻的便于集水、集物的地形、地貌；b.有豐富的松散物質（一般為新黃土）；c.短時間內有大量的水源（強降雨）。

3 黃土路基病害防治措施

3.1 優化設計

科學合理的設計是保證黃土路基質量安全的基礎，因此在設計時就應考慮各種因素對黃土路基的影響，做好應對各種病害的準備。首先，地質勘探應深入詳細，并據此選擇合理的線路，避開危險大、安全隱患多的區段；其次，根據現場條件確定合適的路基填料，黃土路基的填料可為老黃土，也可選用新黃土，若條件允許，應優先考慮新黃土，但不可兩者混用，甚至也可采用其他填料進行換填；坡度和坡形的設計也有著至關重要的影響，在設計時，應考慮多種因素，確定合理的坡度和坡形，在保證邊坡穩定性的同時，降低雨水沖刷所帶來的影響；必要的邊坡防護也是設計重點，在設計中可考慮采用植草、抹面、錘面、漿砌片護坡、格柵防護及掛網噴錨桿等手段為提高邊坡的穩定性與抗沖刷能力。

3.2 地基加固

對于黃土地區公路路基而言，其優劣很大程度上取決于地基的穩定性與強度。選擇合適的方式對地基進行加固處理，以增強地基的穩定性和強度，進而降低各種病害的發生率。常見的基地加固方法有超壓固結法、化學固結法。其中超壓固結法主要包括沖擊壓實法與強夯法，基本原理都是通過力學的手段（沖擊波、動壓力等）促使土顆粒進行緊密排列，實現土基加固；而化學固結法主要包括堿液加固法與硅化法，其中堿液加固法主要應用于非自重性黃土，而硅化法非自重性黃土和自重性黃土均可采用。同時，換填法也是改善地基穩定性和強度的重要方法，將路基范圍內的不良土層清除，用穩定性好的砂土、天然砂礫或灰進行回填壓實，改變地基的特性，提高其抗變形能力與穩定性。通過設置墊層也可提高地基的水穩定性，一般公路建造過程中常設置砂礫墊層和灰土墊層來降低水對黃土路基影響。此外，對黃土進行補強也可有效降低病害的發生率，如灰土擠密、加筋（薄膜、繩網、土工格柵）及打入板樁等。

3.3 完善排水設施

如前所述，黃土的濕陷性是造成諸多病害的主要原因之一，因此，減少水對黃土的干擾是保降低病害發生的重要途徑。根據水文地質條件，在濕黃土路基施工之前，對排水設施進行科學規劃設計，排水設施要完善、合理，保證排水的暢通，以減輕雨水和地下水對濕陷性黃土路基的不良影響。如在公路的兩側分別設置排水溝，分散地表水和雨水，避免公路邊坡受到的雨水沖刷；在路塹邊坡坡頂區域可以設置截水溝，這樣可以避免雨水沖刷對黃土邊坡帶來的影響，同時要在坡底設置相應的排水溝，這樣可以及時排導雨水，減少其對路基的侵蝕危害。

4 結語

黃土在我國有著廣泛的分布，在采用黃土地區建造過公路路基的過程中，要充分考慮由于其獨特有的性質，對各種路基病害進行防治。本文對換黃土路基常見4種病害，路基沉陷、路基陷穴、坡面破壞及坡體破壞進行了分析總結，并且提出一定的防治對策和措施。這些方法都經過了大量實踐研究與證明，其針對黃土地區的公路建設具有一定的指導作用。