路基沉陷病害分析及防治

凌庆瑜　陈定国

摘要：随着高等级公路修建的规模日益扩大，工程界对工程质量要求的日益提高，工程人员对路基的设计和施工给予了越来越多的关注，因此，明确路基沉降的过程及其变化规律显得尤为重要。本文对造成路基沉陷的影响因素进行原因分析，同时提出可行的对策和措施，提高路基使用耐久性确保公路交通安全。

关键词：路基工程；路基沉陷；病害分析；防治

1前言

随着我国经济高速发展，公路运输需求强劲增长，公路基础设施建设发生了历史性转变，公路建设得到了中

央和地方各级政府的高度重视。特别是高速公路的蓬勃发展，公路运输已经成为运输的主要力量。在各等级公路中，高速公路以其车速高，行车安全，通行能力大，运输成本低，货物耗损低成为全国公路发展的首要目标。我国于1988年10月建成我国第一条高速公路一沪嘉高速公路之后，修建了大量的高速公路，从以往的高速公路运营情况来看，高速公路在短时间内己经显示出巨大的综合效益，凡有高速公路通过的地方及周边地区，兴起了厂矿企业，高新技术开发区等经济产业区，为地方的经济建设、发展作出了巨大的贡献，尤其是那些革命老区，经济落后的区域由于高速公路的兴建，使这些地区的经济得到了有力的发展和壮大。本文对刚性路基沉降的机理因素进行分析，同时提出可行的对策和措施，提高刚性路基使用耐久性确保公路交通安全[1-2]。

2 路基沉陷的病害因素分析

2.1设计不当造成。

主要表现在设计单位、主设计人员工作责任心不强或水平较低,经验较少时;或由于受投资等其他客观外界条件限制,勘察不全面,设计方案不够完善。如对高填方路堤地段范围内的地质勘探、土质分析重视不足,因而给工程项目的设计留下隐患和遗憾。较易被忽视的有以下几方面:（1）路基结构层的材料弹性模量不协调引起的的沉陷；（2）路线通过湿陷性黄土地区,地基未做妥善处理,地表设施不完善,形成局部积水；（3）路堤原地面下较深层存在流动软卧层等；（4）路基挡土墙埋置深度的模糊设计导致路基沉陷。

2.2施工不当造成。

首先是在路基填筑前未对基底进行处理。在路基填筑之前,原有地基上可能有大量的杂草、树木、腐殖土等与施工不利的杂物,路基产生沉陷,就缘于对基底表面的这些有机土、种植土及垃圾等杂物没有进行清理,对耕地和土质松散的基底在填筑前未进行压实。这种情况在过去的施工管理体制水平上占的比重较大,特别是在设计、施工、监理、验收为同一单位时,在自身经济利益的驱使下,有意识的偷工减料行为,便会出现质量问题。如填筑顺序不妥,在标段结合部、段落(含填挖)结合部、桥涵台背部、半填半挖部、原地面与填土结合面上的局部坑洼部等处形成局部压实度不足;如山岭区的深、窄沟处由于机械运作困难,成本高,极易发生倾填。盲目采用大爆破,不遵守施工操作程序,施工机械不配套,工程检测、实验手段不完善,管理不严等因素。其次是路基填料应选择含水量适当、容易压实的土质,如果采用粉质土或含水量过高的黏土等填料,均不易压实,也会导致路基产生沉陷。填土速度过快,对控制路基填土的临界高度重要性认识不足,在接近路基填土的临界高度时没有加强路基沉降观测,导致软土地基强度接近临界状态,路基出现承载力不足,导致基层失稳,出现沉陷或纵向开裂 [3]。

2.3地质资料不够完善。

造成公路路基稳定性的一个主要原因是设计不到位,缺乏深度与广度。造成原因主要是业主为节省投资,建设单位没有给设计单位提供沿线的地质资料。由于没有沿线地质资料,对存在暗沟或暗塘等影响路基长期稳定性的地质结构了解不清楚,导致路基施工中出现沉陷等问题。同时由于没有沿线地质资料使路基横断面挡土墙基础埋置深度不合理。路基稳定性在某种程度上与路基挡土墙的设计有很大的关系。挡土墙基础埋置深度应按地基的性质、承载力的要求、冻胀的影响、地形和水文地质等条件确定。一般情况下,地表下不少于1m。岩石地基应清除表面松散的风化层。基础嵌入基岩的深度不少于0.15m～0.6m。因为实践表明，路基边坡的不稳定很大程度上是挡土墙的破坏引起的。故设计时应对挡墙基础埋置的条件作充分的调查,再确定基础类型和埋置深度。其主要的原因是由于沿线地质资料的缺乏,大多数的勘测设计单位对一般公路横断面挡土墙基础的埋置深度的设计缺乏深度,特别是用现有的公路软件设计时一般都是采用同一埋置深度。

2.4没有进行沉陷观测或沉陷观测不严。

随着高等级公路修建的规模日益扩大，工程界对工程质量要求的日益提高，工程人员对路基的设计和施工给予了越来越多的关注，因此，明确路基沉降的过程及其变化规律显得尤为重要。另外，路基计算断面的增加，需要一种实用而有效的计算方法，但目前很多工程项目仅依赖沉降计算的数据进行施工控制,因此,对实际的沉降速度、沉降曲线、工后沉降的大小均没有严格的统计分析数据，导致施工结束后仍然有很大的沉陷速度和沉陷量。

3路基沉陷防治对策

3.1设计中必须增加公路路基沿线地质资料。

造成公路路基沉陷的一个主要原因是设计不到位,缺乏深度与广度。造成原因主要是业主为节省投资,建设单位没有给设计单位提供沿线的地质资料。在沿线没有地质资料的情况下,作为勘测设计人员在勘测时,只能凭借自己的经验与判断力来确定某一桩号的土石方比例分配。这样,不同的勘测人员,即使是同一个勘测人员在不同的时候进行勘测时,其所确定的挡墙设计时往往采用同一标准,挡土墙基础的埋置深度采用一个固定的数值,从而导致设计深度的不够。设计人员也根本没有办法对挡土墙的基础埋置深度进行专项设计。因此，由于挡土墙埋置深度的模糊性设计，从而必定为路基埋下不稳定的隐患，故作为设计单位控制横断面挡墙埋置深度的模糊性设计确保路基稳定,首先要求业主增加沿线的地质资料。有效地增加公路沿线工程地质图，使设计单位所勘测设计的项目更加有深度。为确保高等级公路勘测设计的深度得以深入,业主尽可能以最节省的方式取得有效的地质资料供给设计单位。这样，设计人员在做出纵横断面设计时,就有目的的选取典型的区段进行沉陷技术设计。

3.2加强施工管理。

以国际通用的FIDIC土木工程合同条件为基础,形成建设单位、施工单位、监理单位三方相互制约,以监理单位为核心的管理模式。首先从体制上解决问题。严格执行公路工程施工技术规范,逐道工序不准开工。加强招投标制度管理,确保中标单位具有较强的实力和严格完善的内部管理机制,因为施工企业界的管理水平、技术水平、员工素质、装备水平才是保证工程质量的内在核心，其中技术管理是关键[4]。

3.3路基沉陷的常用几种处理方法及其特点。

3.3.1注浆加固路基法

灌浆法是利用液压、气压或电化学原理,通过注浆管将浆液均匀地注入地层中,浆液以充填、渗透和挤密等方式占据土粒间或岩石裂缝中的空间,经人工控制一定时间后,浆液将原来检散的土粒或裂隙胶结成一个结构新、强度大的整体。注浆的机理主要有渗入性注浆、劈裂注浆和压密注浆三种。注浆法加固台(墙)背填土是渗入性注浆为主,利用注浆设备将配制好的水泥浆液通过注浆管注入沉陷的路基或台(墙)背填料,浆液在压力作用下渗入填土的孔隙中,与土体的土粒骨架产生固化反应,使路基或台(墙)背填土的密实度进一步提高,减少填土与台(墙)之间的刚度差,消除填土的继续沉降。灌浆施工主要包括灌浆压力、浆液浓度、灌浆量、灌浆次序等内容,如何选择和控制灌浆压力和浆液浓度等因素,是灌浆施工中首要解决的问题。灌浆压力是保证灌浆质量重要因素之一。

3.3.2换填法

换填法是指因填筑土质的不符合要求,路基出现下沉但面积不大且深度不深,可以选择采用换土复填法。即将原路基出现沉陷的填土挖除,更换新的、符合要求的土质。一般采用级配较好的砂砾土、塑性指数满足规范要求的亚粘土为宜。采用此法施工时,回填土的挖补面积要扩大,且逐层挖成台阶状,由下往上,逐层填筑,碾压密实,压实度要求高出原路基压实度1%～2%为宜,如需要时,可结合土工合成材料进行施工。其特点是将整个下陷区进行开挖,重新进行路基路面施工,优点是有效可靠,缺点是路面及路基在施工开挖后,直接影响车辆运行。

3.3.3成桩加固法

成桩加固法主要有粉喷桩法、生石灰桩及灰土、碎石和干拌水泥碎石桩挤密法等，对于处理10m以内路基下沉病害,采用粉喷桩加固技术是较为理想的一种方法。粉喷桩处理软基土是通过专门的机械将粉体固化剂喷出后在地基深处就地与软土强制搅拌,利用固化剂和软土之间新发生的一系列物理、化学反应,在原地基中形成强度、刚度较大的桩体,同时也使桩周土体性质得到改善,桩体与桩间土体形成复合地基共同承担外荷载。使用粉喷桩加固路基应认真调查路基病害的情况,认真做好粉喷桩施工的设计[5]。

3.4路基沉陷的预防措施。

针对以上路基产生沉陷的原因,还需要做好预防的防治措施确保路基稳定。在路基填筑前做好预防措施对维护路基沉陷也是一项重要的防治对策。在路基填筑前应对基底进行彻底的清理,挖除杂草根、树根,清除基底表面的有机土、种植土和垃圾土等,对耕地和土质松软的基底应进行压实处理,以达对各等级道路要求的压实度。填筑材料要选择级配较好的粗粒土、沙砾土等材料,当采用细粒土时,如含水量超过最佳含水量两个百分点以上时,应采取晾晒或掺入石灰、水泥等固化材料的技术措施进行处理.软土地基的路面宜采用沥青混凝土路面或其他宜翻挖的路面,路面的横坡应适当地提高,防止出现倒坡现象。对软土地基应视不同的情况采用不同的处理方法确保路基安全使用。

4结语

总之，防治路基沉陷应遵循“因地制宜，合理选择，预防为主，治养结合”的综合防治原则，在设计、施工填筑材料、压实机具、施工方法等方面进行严格控制。只有这样才能保证公路平坦、行车舒适，路基无显著沉陷及跳车现象发生，才能取得防治较好的效果。对路基沉陷这种病害，首先在设计阶段要做好典型高填土路基、软土路基以及高挡墙路基等比较产生沉陷的路段进行专项的防治路基沉陷设计，同时在施工过程中严格控制好质量，加强检测和检验，采用适当的防治方法，路基沉陷问题是可以预防和防治的。

参考文献：

[1]崔巍，严志.山区公路路基稳定性的研究[J].交通科技与经济，2006（4）：11-12.

[2]彭勇.复杂地质条件下边坡稳定性分析[J].建材与装饰,2008(7):304-305.

[3]金德均，徐国锋.某高速公路滑坡稳定性分析及治理设计[J]. 公路交通科技(应用技术版),2008(10):115-117.