魏全成
( 重庆交通大学 土木工程学院, 重庆 400047 )
随着中国的交通运输业的快速发展以及路网的不断完善,公路的修建正在大幅度的增加,在一些特殊地区,而现在经常报道某某道路没有修建几年就出现了大面积沉降,凹槽等路面破坏,影响行车的舒适度和安全性。从而不得不进行修理,浪费人力、物力、财力。造成此结果很大部分是修建道路时路基没有处理好。
当路面在垂直方向产生了不可逆转的变形时,那么路基就发生了沉陷。路基沉陷[1]产生的原因一般有以下几种:
(1)路基土质不良。土基承载能力的高低与土质有很大的关系。不良土质的存在导致土基承载能力降低。而施工的的时候又没有经过处理,直接用其作为填料。时间久了,土基被大幅度的压缩,路基开始慢慢或突然产生沉陷。
(2)地下水的影响。道路施工时,经常会遇到有地下水的情况,通常方法就是把地下水排出路基范围外。但如果地下水的排出没有处理好,路基也会产生沉陷,因为源源不断的地下水通过流动把路基填料里的细小颗粒带走,从而掏空了路基,导致路面结构失去了支撑,路基沉陷就产生了。
(3)施工不当。当施工不当时,路基随着时间的变化,也会产生沉降。如填筑路基时,不清除表土,因为表土多是腐质土或有树根,草根等,其会腐烂变化后,路基就产生了空隙。导致路基沉陷。还有路基压实度不达标,新旧路基结合处处理不规范也会产生路基沉陷。
施工作业时,遇到腐质土,换填较好的路基填筑材料,如砂性土。遇到大面积的软土,泥沼时,可采用水泥搅拌桩,排水固结法等特殊的施工方法。遇到地下水时,可以考虑修筑盲沟来引导地下水。
(1)坍塌[2]。山坡沉积物在自身的重力作用下,沿着坡面有不同大小的塌陷现象。陡峭的山坡是坍塌的基本条件。当岩层的各种结构面或软夹层倾向于面向空平面和陡倾角时,往往会形成一个崩塌的滑动面。气候和渗水也是坍塌的重要因素。温差大,降雨量大,冻融和强烈的干湿变化,经过大雨或长时间雨水后,水分沿着裂隙渗入岩体,减少岩体裂隙间的内聚力和摩擦力,增加岩体的重量促进 崩溃产生。
(2)崩塌。巨大的岩体失去与下伏岩体的接触,在重力的作用下,突然剧烈地从陡坡下降现象。在高陡的天然山坡上可能会发生塌陷,也可能发生在陡峭的人造斜坡上。物体突然崩塌一般是岩石,但有些山体滑坡会塌陷。崩塌体基本稳定后,没有滑动面,但表面弱。
(3)滑坡。路基山坡或岩石受地表水或地下水活动的影响,其结构完整性被破坏,逐渐失去支撑力,在自重的作用下,沿着一定软弱面整体的、缓慢的,有时先缓后急地向下滑移的现象。滑坡成因复杂,种类多。常见发生的滑坡主要有堆积层滑坡、黄土滑坡、岩层滑坡。滑坡是一种危害性很大的自然灾害,不仅对道路有所损害,对人的生命、财产也具有危害性。
2.2.1 坍塌和崩塌的防治
(1)引导地表水和地下水。很多坍塌都是由于水的因素引起的,如连续暴雨,地下水渗出等。所以施工时注意修建引导地表水和地下水的构筑物,如截水沟,盲沟等,将水排到土体之外,降低土体自重,减少坍方事故。
(2)削坡减载。当山体土层覆盖厚,岩土分界线明显,这种状况很容易发生坍塌事故,通过削坡,减轻山体的自重,从而达到防治坍塌的目的。需要注意的是削坡之后的废弃物处理情况。
(3)条件允许的情况下,可以在可能出现的坍塌的位置设置一些防护结构物,维持土体的平衡。2.2.2滑坡的防治
(1)排除地下水和地表水。防治地下水和地表水进入滑坡体范围内,导致土体抗剪强度下降。
(2)种植花草树木。花草树木的根系可以牢牢抓住松散的土壤,防止坡体的下滑,很多滑坡都是由于土壤表面的植被破坏造成的。
(3)修建防护结构物。一般结构形式有重力式挡土墙、抗滑桩、预应力损失锚索、预应力锚杆土钉墙等支护结构物,在不同的情况下,选择的结构形式施工不同的。修建的时候要注意基础要在基岩上,滑动面之下,才能达到防治的目的。
在冻土区,入冬以后,大气温度骤降,路面结冰。路基土中的自由水冻成冰晶。气温越低,冻结线越深,在冻结线范围内的自由水都会结成冰。自由水结冰后,土颗粒结合水膜变薄,这使得水膜较厚的结合水向上移动。上移后,由于温度低又会结冰,在结合冰达到一定程度后,路基就会胀裂,从而引起路面开裂。气温上升,冰融化后,路基工作区之间有大量的自由水,经过车辆碾压,就出现了翻浆[3]。
冻胀、翻浆的防治措施:
冻胀、翻浆引起的主要原因有土质、水、温度及行车荷载等。一般有以下防治措施:
(1)增加路基填土的高度。通过增加路基填土,减少了地下水,毛细水的上移,减弱了冻胀的程度。
(2)合理的选择路基填料及提高路基的压实度。合理的路基填料可以防治毛细现象的发生,从而减少了路基土中水的含量。压实度的提高,不仅增加了路基的强度,还减小了土颗粒间的间隙,间接的减少了水分的空间,这样可以防止路基冻胀发生。
水毁。由于我国地大物博、气候变化多样,在某些山区的公路,经常出现路基水毁[4]的现象。当公路沿线设施受到水作用而产生损坏而影响到行车安全的时候,就叫水毁。一般由强降雨及洪水都可能造成水毁。也有可能是河水冲刷路基,导致整个路基垮塌而造成水毁。对于强降雨和洪水这种公路水毁,是可以预防的。通过查阅历史的降雨量来设计排水结构物。对于沿河路基来说,一般都是修建挡土墙来防止路基被冲刷。需要注意的是:挡墙材料一般采用抗渗能力强的混凝土,其抗冲刷能力高;挡墙的基础的埋深一定要达到抗冲刷的要求,不然当基础被掏空后,挡墙容易产生侧翻。
这些路基灾害不仅影响公路的质量,还威胁着广大人民群众的生命财产。所以在设计、施工的时候,一定要考虑其因素。不然之后的道路整修费时、费钱、费力。
[1]李永平.浅析路基的主要病害及防治办法.[J] 科技视界,2015(1).
[2]勒军.浅谈路基主要病害及防治.[J] 黑龙江交通科技,2011(6)
[3]田永全.冻土地区路基翻浆的原因及防治措施.[J] 交通标准化,2013(19).[]唐泽斌。山区公路水毁的成因与防治技术.[J]交通世界,2016(28).