公路路基工程填挖界的常见病害与处置对策

李文军

摘要：通过对公路路基工程填挖界的病害特征与成因分析，提出了预防和处置填挖界病害的方案与对策措施。

关键词：路基 填挖界 病害 处置 对策

1 概述

1.1 公路路基工程填挖界是公路路基的敏感部位。由于涉及挖方与填方不同种类的材料结合，往往因处置方法不当而造成病害。它既影响路基的使用寿命，也影响车辆行驶质量与安全。据多数建成公路的路基病害统计，公路路基工程填挖界的病害无论从数量还是处置费用，都占路基病害的一半以上。而且，这类病害处置比较棘手，处置失当还可能引发新的病害。因此，分析公路路基工程填挖界的病害类型成因，提出有效地处置措施很有必要。

1.2 公路路基工程填挖界既有横向的，也有纵向的，其病害特征类似，没有根本的性质区别。由于路基工程填挖界病害与工后沉降密切相关，而工后沉降随完工时间的推移由细微而明显显现，所以有的路基工程填挖界病害似乎存在“潜伏期”。即在工程完工一段时间后才会发生明显病害。铜川柳（林）照（金）公路2006年竣工时路基稳定，路面平整，无明显病害。然而2008年的春融后，该项目即陆续出现较为显著的纵向裂缝，这就是所谓的“潜伏期”一例。下图是2008年4月下旬在柳照公路现场检查时拍摄的路基填挖界裂缝照片。春融前，该路段并无明显病害。

1.3 路基工程填挖界是公路路基的重要部位。由于新的填料与挖方路基结合有一个“融合”的过程，而这个过程必须在符合客观规律的条件下才能有效完成。选择处置路基工程填挖界病害的有效对策，必须从病害的成因分析出发，研究产生病害的各种因素，从而针对性地采取对策措施，才有可能预防和根治病害。

2 公路路基工程填挖界的常见病害与成因分析

路基工程填挖界处置失当易发生病害。这些病害有明显的特征。这些特征，表明路基工程填挖界的填挖两侧显著分离。这些病害特征主要表现为以下几种情况。

2.1 填挖界出现多条平行裂缝，平行裂缝间有断裂碎块。这是填挖界处置失当造成病害的显著表观特征。图2.1是陕西省延长县S201线K35+580- K35+730段路基填挖界开裂的照片。从照片可以看出，该路段既存在多条平行裂缝，裂缝间同时存在断裂碎块，这是判断填挖界失当的最主要特征。这类病害不同于因填挖界台阶搭接不规范和压实度不足而形成错台的病害。它常常表现为填挖界面的填方侧的一定范围存在裂缝和破碎块，而其它部位路面平整密实。

这类病害的产生主要是因为填挖界面存在压实盲区所致。填方施工前，没有整理填挖界面，界面存在小折线或弯月（投影）面，以致压实机具不能充分碾压所有填料，存在压实盲区。由于压实盲区的存在，填方一侧未被压实部分的工后沉降大，与压实部分存在沉降差，这就使填方一侧不仅出现裂缝，而且出现断裂碎块。一般的说，最大的一条裂缝发生在填挖接触面上，其它平行裂缝则存在于压实部分与压实盲区分界线上。这里所说的平行，只是一种形象的说法，这些裂缝线型也是扭曲的，而且也并非严格意义上的平行。

由于挖除石方的填挖界面不可能充分整理，压实盲区在所难免。因此，采用非颗粒填料的填挖界面往往出现上述病害。同时，一些干裂的“老黄土”也存在填挖界面不易整理的问题，也会产生上述病害。2009年，陕西某矿山公路施工中，对填挖界面未进行整理，压实盲区的弯月面明显，录像照上反映出施工时不仅未整理填挖界面，而且连松土也未能彻底清理，致路基路面开裂，数次处理未能见效，最后采用钢筋混凝土“扁担梁”才使病害减缓。

2.2 填挖界形成错台，填方沉降。下图（图2.2）是填挖界填方沉降的图片。这类病害，如果属于横向错台，会造成行车颠簸和影响行车安全；如果属于纵向错台，轻者造成行车摇摆，重者则可能造成车辆侧翻。

这类病害产生的主要原因有两个方面。一是台阶宽度不足，填方与挖方未能有效搭接；二是填方压实度不足。

搭接可能存在的问题既包括是否设置内倾坡度，更可能是搭接宽度不足。2006年发布的现行《公路路基工程施工技术规范》（以下简称“规范”或“现行规范”）要求，填挖界面应设置向内倾斜、宽度不小于2m的台阶，这是现行规范较旧规范的一大进步。它去掉了原规定的台阶高度要求，更注重现场实际；同时，将台阶的宽度要求由旧规范的不小于1m提高到不小于2m，台阶搭接更为有效。如果违背规范规定，就会加大错台出现的几率。实际上，填挖界面结合就是两种不同的介质重新组合、融为一体，是一个需要认真处理的过程。如果这个过程走不好，就有可能形成填挖界病害。

填挖界出现台阶的更主要的原因是填料压实不足。填挖结合是将合格填料通过压实与挖方侧进行有效搭接，使填挖两侧的两种介质紧密组合，要求填方有一定的密实度。规范要求的密实度是通过客观实际、试验等得出的最起码的要求，是以工后沉降不至于短期内造成行车不舒适为前提的。挖方侧（主要指土质挖方）的密实度不一定高于填方，但工后沉降基本上都发生在填方侧。这是因为挖方侧历经久远，其结构已经形成，发生变形的可能性较小，基本上不发生工后沉降；填方则由新材料组合，需要经历一个较长期的工后沉降过程，它理应较挖方有更高密实度的材料要求。如果压实度不足，因为工后沉降大而致界面间剪切应力增大。当剪切应力超过材料的剪应力容许值时，就可能发生错台。

在山区路段，往往因为填挖界面结合不紧密或未进行台阶搭接，使许多天然的U型沟或V型沟的填挖界面成为滑移面。雨季期间，因为水的浸入使填料的内摩擦角减小，抗剪能力降低，错台随水的浸入而增大，往往致填料滑移而逐渐成为“滑坡”。这种情况，在陕南之秦巴山区多有出现，每年都花费相当的水毁修复资金。

2.3 填挖界开裂。这类病害发生较少。它的表观特征是填挖界面开裂，开裂宽度随路基深度的增加而减小。上世纪九十年代，由陕西省公路局主持的G210线马家山改建工程，在延安与铜川交界的东湖土桥加宽段就发生过填挖界开裂病害。东湖土桥的原土桥路基宽度不足，设计在阳坡（南侧）进行加宽。施工清表后，加宽在原土桥南侧进行。加宽完成后数月，旧土桥与加宽土体间出现裂缝，上宽下窄，贯通深度达4米左右，顶部裂缝宽度5～8cm，可清楚看到楔形缝特征，而路基顶面无错台等其它明显病害。这种现象在干裂的黄土挖方路段填挖界也会发生。endprint

经分析，这种罕见的填挖界开裂，是由于搭接方法欠妥所致。传统的土桥是黄土塬区间的通道，陕北和关中人俗称“崾岘”，多为在天然的“崾岘”的基础上加固而成，如今仍然是黄土地区干线公路连接黄土塬区的构造之一。1999年垮塌的G210线洛川石家庄加筋土桥就是加固原土桥的加筋土构造物。传统土桥是采用在填筑土体中加入荆条类的“加筋”修建，边坡较一般路基陡峻，坡度一般由底部的1：1.0～1：0.5逐渐过渡到顶部的1：0.2（1：0.3）。施工时要控制速率，修筑一定高度段（3～5m）后要歇息数日，待修筑土体基本干缩、与原状土有一定结合后再行施工。

东湖土桥的加固是在原土桥单侧清表后按加宽宽度进行的。新填筑土体直接铺筑于原土桥边坡上。这种施工方法，在原土桥坡度相对较缓的下部尚无明显缺陷，但进入较陡（1：0.2～1：0.3）边坡范围后，未采用台阶搭接的弊病很快显现出来。尽管加宽部分压实度满足要求，但新、旧土体分界处开裂日益严重，考虑到整体返工耗资费时多，最后采用了综合加固措施才得以根治。由于新旧土体各自“独立”，处置采用了加强新旧土体相结合的综合方案。这个综合方案的主要内容为：挖除裂缝两侧各2m（共4m）宽、2m深土体，修整平面后采用3个“工”字型钢筋混凝土构件将新旧土体“锚”住，再采用土工布包裹1m厚石灰土、使界面有一个联结两侧新旧土体的、较宽的“板体”，最后按一般施工方法碾压至路床顶面。如此处理后，多年来未发现新的病害。

3 公路路基工程填挖界病害预防的对策措施

预防公路工程填挖界病害，要从病害的成因着手，对工程填挖界进行有效地妥善处置。以下所述是多年来行之有效的处置方法。

3.1 整理填挖界面。整理填挖界面就是将填挖界面整理成直线或较长直线，消除压实盲区。同时，填方与挖方的结合是通过机械压实有效实现。整理填挖界面主要是对土质挖方而言，对石质挖方则需要采用其它有效办法。

①土质填挖界面的整理应采用推土机类机械作业，应将界面投影修整成直线或压实机械能够自由运转作业的长折线，消除小折线和弯月（投影）面。在黄土地区，有的挖方侧上部存在外悬突出部分，务必予以清除。清除的标准要求是施工中不存在压实盲区。②土质挖方的界面整理不宜为垂直面，宜与垂直面成约20：1的微仰角度，利于压实。如果填挖界面为垂直面，则靠近界面的填料不是被机械垂直压实而可能被挤压密实，压实度有可能不满足要求。③若填挖界面较高时，可以分多层整理。每层次的整理高度以方便压实机具作业为度。④尽管挖方为石方时填挖界面不易整理，但在施工中也应该清除危石、零散石块和外悬突出部分，参照前述①、②的要求进行界面整理。

3.2 台阶搭接。现行规范要求，半填半挖路基、路堤与路堑过渡段都应采用台阶连接（搭接），并提出台阶最小宽度等技术要求，但对台阶的间隔高度未做规定，较之旧规范更符合实际。台阶宽度较以前的不小于1m加大到不小于2m，搭接的牢固程度无疑大为增加，对塑性指数高的粘性土类工程效果更为显著。如果挖方顶面低于路床底面，采用填挖方顶面同层铺筑压实则效果更好。

在施工过程中，特别是路幅宽的高速公路与一级公路施工过程中，有时出现周边为填方、中间为突出的孤独小峁的情况，填挖搭接相当棘手。在这种情况下，如果经过整修能使压路机有效压实，则按常规施工；如果整修困难且工程量不大时，则宜先将小峁推平，再统一按填方处置。

近几年，一些地方采用土工合成材料加强填挖连接效果，如将土工格栅、土工格室等材料布设于上层台阶，对加强填挖界面的抗剪能力很有好处。

3.3 挖方侧过干的土体洒水预湿。洒水预湿是界面结合处理的常用方法。在老黄土挖方的填挖地段，黄土往往直立，失水干裂，严重影响填挖结合。对此，应按3.1要求进行界面整理，清除干裂部分，同时应对整理后的界面洒水预湿。土体特别干的部位，宜按照“适量多次”的原则洒水预湿。洒水预湿应采用洒水车雾状喷洒，预湿深度不宜小于5cm。

3.4 石质挖方的半填半挖路段的填料选择与路床处理

3.4.1 石质挖方的填挖界界面不易整理。整理后的界面可能存在少量的松石、凸凹不平等状况。为使填挖界面结合良好，填方填料宜选择颗粒类（粗粒土或中粒土。注：中粒土称谓系公路工程材料分类）材料，如碎石、砾石、砂砾、砂砾土等。石质挖方不发生压缩变形，而颗粒类材料较细粒土压缩变形小，与石质挖方不能压缩变形的特征相近。在陕西境内，粗粒土与中粒土造价较细粒土昂贵，往往在石质挖方的半填半挖路段多采用细粒土填料以降低造价。在这种情况下，应在临近填挖界面处填筑宽度不小于50cm的填料过渡段。过渡填料采用颗粒类材料。填筑时颗粒料与细粒土同时摊铺，同时碾压成型。

3.4.2 如果石质挖方伸入路床，宜最少挖除40cm，与填方侧同时填筑同一类填料（以石灰土等无机结合料稳定类为佳），以使路床材料匀质，不影响路面结构。

有一种误解认为，石质挖方强度高，以石质作为路床提高路基强度。这样的做法往往事与愿违，造成路面强度高而破损率也高。陕西省蓝（田）小（商塬）公路K22km（原施工桩号）左近石质挖方段保留石质路床，虽然路面强度很高（测定弯沉值一般不大于0.2mm）而沥青路面年年破损年年修补（2002年该段沥青路面已改造为水泥混凝土路面）。这是因为，石质挖方的抗压回弹模量大于路面基层和路面面层，而由于石质路床开挖时的“炮根”犬牙交错，需要小颗粒材料填平，其回弹模量实际上是极不均匀的，从而使路面结构产生应力集中，造成沥青层破损率高。对于半填半挖路段而言，石质挖方与填方两侧更有显著的强度差异，如果挖方伸入路床，势必造成填挖两侧的更大的强度差异，祸及路面。

3.5 填挖界填方的压实度控制

①填挖界应尽可能采用机械压实。在机械压实有困难边角部位，才可以采用小型机具压实。②填挖界填方应控制压实层厚度。采用机械压实时，压实层厚度不宜超过20cm；采用小型机具压实时，压实层厚度不宜超过15cm。③应增加填挖界面左近的压实度检测密度。每层次都应该有填挖界的压实度检测点，而且单点检测值必须合格。

4 结束语

公路工程路基填挖界是公路工程的重要部位，需要妥善处置，否则可能发生病害。填挖界病害的预防与处置是一个系统工程，需要进行细致周密的工作。依据病害发生的成因，有针对性的制订预防措施，是处置公路工程填挖界病害的关键。

参考文献：

[1]熊淼.公路路基常见病害问题分析及控制措施[J].科技资讯， 2010（18）.

[2]梁科明.公路路基常见病害及控制[J].科技创新导报，2010（20）.

[3]李栋材.公路路基常见病害及防治措施[J].交通世界（运输.车辆），2013（01）.endprint