湿陷性黄土路基常见病害及处治

惠 琳

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西晋中 030600)

湿陷性黄土对建筑的破坏极大。湿陷性黄土，土质疏松，存在大孔隙和裂隙，透水性好，遇水就呈现出松散状态，在土壤含水率接近饱和状态下，地基完全丧失了均匀的承载力，对房屋和道路、构筑物造成不均匀下沉，导致基础和建筑主体裂缝，甚至结构上的破坏。随着新修公路承受的载荷越来越重，作为直接承受行车及路基荷载作用的土基，产生的病害造成的不利影响就非常突出。在湿陷性黄土地区修筑公路时，黄土的不良工程地质特性会造成公路边坡剥落、冲刷、流泥、沉陷、滑塌以及路面裂缝等病害。本文对黄土路基中的最常见病害进行了分析，针对性的提出解决措施。

1 陷穴

在黄土地区修筑的路基，雨季时大面积汇集的雨水沿着黄土的垂直节理和大孔隙向路基内部渗透，破坏了黄土结构。随着土体不断崩解，水流带走黄土颗粒，形成暗穴。在水的浸泡和冲刷作用下，洞壁坍塌，逐渐扩大形成大体积的暗穴或出露于地表的其他形态的陷穴，见图1。黄土陷穴的产生是受到黄土湿陷性和水流侵蚀共同作用的结果。研究表明，黄土的湿陷性是导致黄土陷穴产生的内因，水流侵蚀是外因。陷穴多发生在一些地形多变、地表径流容易汇集的地方。在一些土质比较松散，垂直节理较多的新黄土中，在一定条件下，也容易形成陷穴。在养护中，重视和加强路基路面排水是预防陷穴产生的重要手段。通过日常养护，将路面坡面整平，减少坑洼，以减少水分在路基路面的积聚和渗透。通过采取合理的植被保护措施，可有效防治水土流失，提高路基的防渗防漏性能。建立重点地带巡查制度，对容易发生陷穴位置开展定期检查工作。对施工中发现的陷穴病害，按照预防和处治相结合的原则进行有效的防治，区分不同情况采取不同的处治方法。关键在于查明陷穴的位置和导致其产生的流水来源，分别采用灌浆、开挖回填等措施进行有效处治。陷穴较小的，可采用明挖法进行原土夯填。对发现较大的陷穴采取泥浆灌注法，应分两次进行，待第一次灌满泥浆干燥收缩后再进行第二次灌浆塞空。

2 路堤或基底沉陷

路堤沉陷变形是湿陷性黄土路基最常见的病害之一，其形成主要受人为因素和地基因素影响。人为因素。在路堤施工中，路堤自身压实度不足是导致路堤沉陷变形的主要原因之一。研究发现，在湿陷性黄土地区进行路基填筑时，要显著降低路堤自身沉降，应确保路基压实干密度在16.5kN/m3以上。地基因素。公路投入使用后，在路堤自身重量和行车荷载的共同作用下，路基会发生一定的固结沉降。对于湿陷性黄土，则是浸水后路基出现的大幅度的湿陷变形。要对黄土路堤沉陷变形进行有效控制，采取特殊的加固措施减轻或消除其湿陷性尤为重要。在施工中，根据工程性质以及路堤高度等因素采取相应措施，如换土法、强夯法、挤密法、预浸法、化学加固法等因地制宜进行处理。近年来，在施工中利用土工合成材料加筋路堤，对防治路堤沉陷或湿陷变形效果显著。

3 土桥病害

黄土桥是指跨越沟谷的高填路堤，坐落于崾岘或冲沟之上。土桥会对原有的水文、地质和地貌产生极大的改变。同时，路面行车的动荷载作用，会使得土桥与周围环境处于一种动态的平衡。当受到某些因素的影响，该动态平衡被打破时，随之产生土桥病害(见图2)。大量的工程实践表明，水是引起土桥病害的最根本原因。

图1 陷穴病害

图2 土桥病害造成路面塌陷

水流对土桥的破坏作用主要表现如下:1)土桥顶面水对土桥坡面的冲刷作用。在雨季，由于土桥顶面及坡面排水设施缺乏或者难以发挥作用时，导致水流只能沿着坡面漫流。由于土桥的填土较高，使得土桥坡面冲刷加大，轻的造成坡面冲沟纵横，严重的造成坡脚水土流失，或者出现崩塌，导致路基失稳。2)水分对土桥体的直向溶蚀和潜蚀。在公路工程中，主要在崾岘及冲沟上修筑土桥。这就会造成在雨季时，水分特别容易在土桥顶面桥面形成积聚。该部分水分主要是通过下渗和蒸发排除掉的，会对桥体产生溶蚀和潜蚀。3)在雨季，洪水冲刷会加剧土桥的破坏。在我国大部分黄土地区，植被覆盖率差，在降雨集中的季节，由于地面径流量很大，水土流失十分严重。4)地下水对桥基的水平溶蚀、潜蚀以及水对土体的冻融作用。不同黄土地区的土桥病害特征各异。土桥中涵洞病害率高，是土桥最主要的病害，因此排水系统对于土桥来说是十分重要的。

4 路堤局部坍塌与边坡滑动

黄土路基坍塌与边坡滑动是一种危害极大的路基病害。通过对一些事故的分析，可以总结出一些产生路堤坍塌与边坡滑动的主要原因，如路堤填筑质量较差，特别是压实度不足时;边坡设计存在缺陷，边坡设计形式与路基实际不符，限制了边坡支护作用的有效发挥;地基土较软弱，当路堤高度较大时，容易导致路基出现整体滑动;边沟或边坡受到水流冲刷，造成坡脚被掏空，从而导致路堤坍塌与边坡滑动的出现。黄土路堑边坡变形破坏方式可分为剥蚀和滑塌(如滑坍、崩坍、坡脚坍塌等)。1)边坡滑塌病害的发生与黄土层的构造特征密切相关，见图3，图4。研究发现，在具有构造节理的黄土边坡，常呈现出沿节理面滑落的破坏方式。在具有垂直节理的黄土边坡，常出现坍塌的破坏方式。在没有构造节理的黄土边坡，常出现的是滑坡的破坏方式。2)边坡剥蚀是黄土路基最普遍的一种病害形式，包括剥落和冲刷，见图5，图6。该病害一般发生在各种黄土层中，并不是整体变形，但危害较大。坡面剥蚀严重，路堑边沟淤积，影响了边沟排水，雨水侵蚀进而可能造成边沟两侧黄土湿陷，加剧路基破坏，从而导致更严重的变形或破坏。影响边坡稳定的因素主要有坡度、坡长、土壤硬度、植被状况和护坡工程等。

图3 黄土路堤边坡病害

图4 路堑边坡滑坡

图5 路基边坡冲刷崩坍

图6 黄土路基边坡剥蚀

1)坡度。在黄土地区路基中，流水的冲刷能力是影响边坡稳定的重要因素。径流冲刷能力越强，对边坡的破坏越大，反之则小。研究表明，路基坡度是影响径流冲刷能力的重要因素。在临界坡度内，路基坡度越大，则径流冲刷能力越强，对边坡的侵蚀也越大。

2)坡长。研究发现，同等的降雨条件下，坡长越长，径流量也越大，对边坡的侵蚀也越大，从而对边坡的稳定性影响也就越大。同时，边坡长度的增加也会加大重力侵蚀。

3)土壤硬度。这是影响边坡稳定的重要因素之一。土壤的透水性、抗蚀性、抗冲性都和土壤硬度有着极大关系。土壤硬度越大，则土壤的抗冲性能越大。良好的植被生长能有效保护黄土边坡，而边坡植物生长情况受土壤硬度的影响很大。

4)植被状况。各种条件下的植被都能阻止水蚀和风蚀，良好的植被覆盖对防止土壤侵蚀起着积极作用，有效提高边坡的稳定性。同时，植物的机械效应能够有效的固结土体、降低风速等。

5)护坡工程。在黄土路基中，合理的护坡工程可显著提高路基的稳定性，防止出现崩塌、滑坡等病害，同时对减缓沟蚀也有一定效果。

在黄土地区，穿越沟谷除采用黄土桥外，不少地段采用建桥方案。由于沟壑纵横、谷坡陡峻，在暴雨季节，桥台护坡体往往受到雨水的强烈冲刷作用。在一些路堤边坡上，由于表层土质松散，浆砌片石护坡与路堤往往难以实现紧密结合。当雨水渗入后，导致产生黄土湿陷、浆砌片石局部下沉等问题，从而出现护坡面凹凸不平，甚至出现开裂现象。对于桥台基础产生的不均匀沉降变形，往往导致局部护坡失稳出现整体滑塌。

5 结语

水是导致黄土病害的最重要的因素。在黄土地区进行工程建设，最重要的在于消除水对黄土湿陷性的影响。在工程设计和施工中，合理采取拦截、排除地表水的措施，采取切实有效的方法防止水分浸入，这对减少黄土地基湿陷下沉具有重要意义。地下排水构造物与地面排水沟渠相结合的综合排水系统是降低路基病害的保证。在施工中，确保路基充分压实能有效提高路基稳定性，确保路基具有足够的强度和水稳定性，可有效防止路面病害的发生。保障路基的稳定性，可显著提高路面的使用性能和耐久性，确保路基在行车荷载和自然因素的作用下的安全运行，以提高工程的综合效益。

［1］霍延霓.黄土地区路基病害与防治措施研究［J］.科技信息，2011(20):15-16.

［2］李彦武.黄土地区路基病害分析及防治对策［J］.公路，2009(8):23-24.

［3］张爱芳.谈湿陷性黄土的工程特性［J］.山西建筑，2013，39(1):46-47.

［4］刘 洋.公路湿陷性黄土路基病害分析与处理［J］.今日科苑，2007(20):19-21.