路基沉陷病害分析及防治

凌慶瑜　陳定國

摘要：隨著高等級公路修建的規模日益擴大，工程界對工程質量要求的日益提高，工程人員對路基的設計和施工給予了越來越多的關注，因此，明確路基沉降的過程及其變化規律顯得尤為重要。本文對造成路基沉陷的影響因素進行原因分析，同時提出可行的對策和措施，提高路基使用耐久性確保公路交通安全。

關鍵詞：路基工程；路基沉陷；病害分析；防治

1前言

隨著我國經濟高速發展，公路運輸需求強勁增長，公路基礎設施建設發生了歷史性轉變，公路建設得到了中

央和地方各級政府的高度重視。特別是高速公路的蓬勃發展，公路運輸已經成為運輸的主要力量。在各等級公路中，高速公路以其車速高，行車安全，通行能力大，運輸成本低，貨物耗損低成為全國公路發展的首要目標。我國于1988年10月建成我國第一條高速公路一滬嘉高速公路之后，修建了大量的高速公路，從以往的高速公路運營情況來看，高速公路在短時間內己經顯示出巨大的綜合效益，凡有高速公路通過的地方及周邊地區，興起了廠礦企業，高新技術開發區等經濟產業區，為地方的經濟建設、發展作出了巨大的貢獻，尤其是那些革命老區，經濟落后的區域由于高速公路的興建，使這些地區的經濟得到了有力的發展和壯大。本文對剛性路基沉降的機理因素進行分析，同時提出可行的對策和措施，提高剛性路基使用耐久性確保公路交通安全[1-2]。

2 路基沉陷的病害因素分析

2.1設計不當造成。

主要表現在設計單位、主設計人員工作責任心不強或水平較低,經驗較少時;或由于受投資等其他客觀外界條件限制,勘察不全面,設計方案不夠完善。如對高填方路堤地段范圍內的地質勘探、土質分析重視不足,因而給工程項目的設計留下隱患和遺憾。較易被忽視的有以下幾方面:（1）路基結構層的材料彈性模量不協調引起的的沉陷；（2）路線通過濕陷性黃土地區,地基未做妥善處理,地表設施不完善,形成局部積水；（3）路堤原地面下較深層存在流動軟臥層等；（4）路基擋土墻埋置深度的模糊設計導致路基沉陷。

2.2施工不當造成。

首先是在路基填筑前未對基底進行處理。在路基填筑之前,原有地基上可能有大量的雜草、樹木、腐殖土等與施工不利的雜物,路基產生沉陷,就緣于對基底表面的這些有機土、種植土及垃圾等雜物沒有進行清理,對耕地和土質松散的基底在填筑前未進行壓實。這種情況在過去的施工管理體制水平上占的比重較大,特別是在設計、施工、監理、驗收為同一單位時,在自身經濟利益的驅使下,有意識的偷工減料行為,便會出現質量問題。如填筑順序不妥,在標段結合部、段落(含填挖)結合部、橋涵臺背部、半填半挖部、原地面與填土結合面上的局部坑洼部等處形成局部壓實度不足;如山嶺區的深、窄溝處由于機械運作困難,成本高,極易發生傾填。盲目采用大爆破,不遵守施工操作程序,施工機械不配套,工程檢測、實驗手段不完善,管理不嚴等因素。其次是路基填料應選擇含水量適當、容易壓實的土質,如果采用粉質土或含水量過高的黏土等填料,均不易壓實,也會導致路基產生沉陷。填土速度過快,對控制路基填土的臨界高度重要性認識不足,在接近路基填土的臨界高度時沒有加強路基沉降觀測,導致軟土地基強度接近臨界狀態,路基出現承載力不足,導致基層失穩,出現沉陷或縱向開裂 [3]。

2.3地質資料不夠完善。

造成公路路基穩定性的一個主要原因是設計不到位,缺乏深度與廣度。造成原因主要是業主為節省投資,建設單位沒有給設計單位提供沿線的地質資料。由于沒有沿線地質資料,對存在暗溝或暗塘等影響路基長期穩定性的地質結構了解不清楚,導致路基施工中出現沉陷等問題。同時由于沒有沿線地質資料使路基橫斷面擋土墻基礎埋置深度不合理。路基穩定性在某種程度上與路基擋土墻的設計有很大的關系。擋土墻基礎埋置深度應按地基的性質、承載力的要求、凍脹的影響、地形和水文地質等條件確定。一般情況下,地表下不少于1m。巖石地基應清除表面松散的風化層。基礎嵌入基巖的深度不少于0.15m～0.6m。因為實踐表明，路基邊坡的不穩定很大程度上是擋土墻的破壞引起的。故設計時應對擋墻基礎埋置的條件作充分的調查,再確定基礎類型和埋置深度。其主要的原因是由于沿線地質資料的缺乏,大多數的勘測設計單位對一般公路橫斷面擋土墻基礎的埋置深度的設計缺乏深度,特別是用現有的公路軟件設計時一般都是采用同一埋置深度。

2.4沒有進行沉陷觀測或沉陷觀測不嚴。

隨著高等級公路修建的規模日益擴大，工程界對工程質量要求的日益提高，工程人員對路基的設計和施工給予了越來越多的關注，因此，明確路基沉降的過程及其變化規律顯得尤為重要。另外，路基計算斷面的增加，需要一種實用而有效的計算方法，但目前很多工程項目僅依賴沉降計算的數據進行施工控制,因此,對實際的沉降速度、沉降曲線、工后沉降的大小均沒有嚴格的統計分析數據，導致施工結束后仍然有很大的沉陷速度和沉陷量。

3路基沉陷防治對策

3.1設計中必須增加公路路基沿線地質資料。

造成公路路基沉陷的一個主要原因是設計不到位,缺乏深度與廣度。造成原因主要是業主為節省投資,建設單位沒有給設計單位提供沿線的地質資料。在沿線沒有地質資料的情況下,作為勘測設計人員在勘測時,只能憑借自己的經驗與判斷力來確定某一樁號的土石方比例分配。這樣,不同的勘測人員,即使是同一個勘測人員在不同的時候進行勘測時,其所確定的擋墻設計時往往采用同一標準,擋土墻基礎的埋置深度采用一個固定的數值,從而導致設計深度的不夠。設計人員也根本沒有辦法對擋土墻的基礎埋置深度進行專項設計。因此，由于擋土墻埋置深度的模糊性設計，從而必定為路基埋下不穩定的隱患，故作為設計單位控制橫斷面擋墻埋置深度的模糊性設計確保路基穩定,首先要求業主增加沿線的地質資料。有效地增加公路沿線工程地質圖，使設計單位所勘測設計的項目更加有深度。為確保高等級公路勘測設計的深度得以深入,業主盡可能以最節省的方式取得有效的地質資料供給設計單位。這樣，設計人員在做出縱橫斷面設計時,就有目的的選取典型的區段進行沉陷技術設計。

3.2加強施工管理。

以國際通用的FIDIC土木工程合同條件為基礎,形成建設單位、施工單位、監理單位三方相互制約,以監理單位為核心的管理模式。首先從體制上解決問題。嚴格執行公路工程施工技術規范,逐道工序不準開工。加強招投標制度管理,確保中標單位具有較強的實力和嚴格完善的內部管理機制,因為施工企業界的管理水平、技術水平、員工素質、裝備水平才是保證工程質量的內在核心，其中技術管理是關鍵[4]。

3.3路基沉陷的常用幾種處理方法及其特點。

3.3.1注漿加固路基法

灌漿法是利用液壓、氣壓或電化學原理,通過注漿管將漿液均勻地注入地層中,漿液以充填、滲透和擠密等方式占據土粒間或巖石裂縫中的空間,經人工控制一定時間后,漿液將原來檢散的土粒或裂隙膠結成一個結構新、強度大的整體。注漿的機理主要有滲入性注漿、劈裂注漿和壓密注漿三種。注漿法加固臺(墻)背填土是滲入性注漿為主,利用注漿設備將配制好的水泥漿液通過注漿管注入沉陷的路基或臺(墻)背填料,漿液在壓力作用下滲入填土的孔隙中,與土體的土粒骨架產生固化反應,使路基或臺(墻)背填土的密實度進一步提高,減少填土與臺(墻)之間的剛度差,消除填土的繼續沉降。灌漿施工主要包括灌漿壓力、漿液濃度、灌漿量、灌漿次序等內容,如何選擇和控制灌漿壓力和漿液濃度等因素,是灌漿施工中首要解決的問題。灌漿壓力是保證灌漿質量重要因素之一。

3.3.2換填法

換填法是指因填筑土質的不符合要求,路基出現下沉但面積不大且深度不深,可以選擇采用換土復填法。即將原路基出現沉陷的填土挖除,更換新的、符合要求的土質。一般采用級配較好的砂礫土、塑性指數滿足規范要求的亞粘土為宜。采用此法施工時,回填土的挖補面積要擴大,且逐層挖成臺階狀,由下往上,逐層填筑,碾壓密實,壓實度要求高出原路基壓實度1%～2%為宜,如需要時,可結合土工合成材料進行施工。其特點是將整個下陷區進行開挖,重新進行路基路面施工,優點是有效可靠,缺點是路面及路基在施工開挖后,直接影響車輛運行。

3.3.3成樁加固法

成樁加固法主要有粉噴樁法、生石灰樁及灰土、碎石和干拌水泥碎石樁擠密法等，對于處理10m以內路基下沉病害,采用粉噴樁加固技術是較為理想的一種方法。粉噴樁處理軟基土是通過專門的機械將粉體固化劑噴出后在地基深處就地與軟土強制攪拌,利用固化劑和軟土之間新發生的一系列物理、化學反應,在原地基中形成強度、剛度較大的樁體,同時也使樁周土體性質得到改善,樁體與樁間土體形成復合地基共同承擔外荷載。使用粉噴樁加固路基應認真調查路基病害的情況,認真做好粉噴樁施工的設計[5]。

3.4路基沉陷的預防措施。

針對以上路基產生沉陷的原因,還需要做好預防的防治措施確保路基穩定。在路基填筑前做好預防措施對維護路基沉陷也是一項重要的防治對策。在路基填筑前應對基底進行徹底的清理,挖除雜草根、樹根,清除基底表面的有機土、種植土和垃圾土等,對耕地和土質松軟的基底應進行壓實處理,以達對各等級道路要求的壓實度。填筑材料要選擇級配較好的粗粒土、沙礫土等材料,當采用細粒土時,如含水量超過最佳含水量兩個百分點以上時,應采取晾曬或摻入石灰、水泥等固化材料的技術措施進行處理.軟土地基的路面宜采用瀝青混凝土路面或其他宜翻挖的路面,路面的橫坡應適當地提高,防止出現倒坡現象。對軟土地基應視不同的情況采用不同的處理方法確保路基安全使用。

4結語

總之，防治路基沉陷應遵循“因地制宜，合理選擇，預防為主，治養結合”的綜合防治原則，在設計、施工填筑材料、壓實機具、施工方法等方面進行嚴格控制。只有這樣才能保證公路平坦、行車舒適，路基無顯著沉陷及跳車現象發生，才能取得防治較好的效果。對路基沉陷這種病害，首先在設計階段要做好典型高填土路基、軟土路基以及高擋墻路基等比較產生沉陷的路段進行專項的防治路基沉陷設計，同時在施工過程中嚴格控制好質量，加強檢測和檢驗，采用適當的防治方法，路基沉陷問題是可以預防和防治的。

參考文獻：

[1]崔巍，嚴志.山區公路路基穩定性的研究[J].交通科技與經濟，2006（4）：11-12.

[2]彭勇.復雜地質條件下邊坡穩定性分析[J].建材與裝飾,2008(7):304-305.

[3]金德均，徐國鋒.某高速公路滑坡穩定性分析及治理設計[J]. 公路交通科技(應用技術版),2008(10):115-117.