公路工程路基病害成因分析與治理

李志剛,張志鵬

(1.黑龍江龍捷市政軌道交通工程有限公司;2.綏化市市政建設管理處)

1 路基的病害類型及成因

1.1 路基變形

深填、高填、半填半挖或立交橋互通匝道填方,往往會在通車一段時間后下沉。究其原因,一方面是施工因素,如壓實控制不好、分層過厚、施工措施不當以及含水量沒控制好等等;另一方面是材料因素,如最大干容重及最佳含水量有誤、材料壓縮系數過大、采用高塑性指數的粘性土等。出現此問題會使路面變形、開裂或下陷;另外隨著經濟的發展大型超重車輛以及超載車輛的增多也會造成現有公路等級過低無法滿足重載車輛的要求而引起路基變形。

1.2 邊坡滑塌

邊坡滑塌是最常見的路基病害,根據邊坡土質、破壞原因和規模不同可分為塌方和滑坡。塌方是由于土質邊坡向下移動造成的。主要是由水損壞和施工不當引起的?；率挂徊糠滞馏w在重力作用下沿某一滑動面滑動。主要是由于不良地質條件造成的破環。巖(土)體的力學性質決定了邊坡穩定性的喪失方式,如堅硬巖石邊坡失穩以崩塌和結構面控制型失穩為主,而軟弱巖石則以應力控制型失穩為主。巖(土)體的工程地質性能越好,邊坡穩定性越高。

1.3 路基沿坡滑動

在較陡的山坡填筑路基,由于路基底部被水浸濕,形成滑動面,坡腳又未進行支撐,在路基自重和行車荷載作用下,整個路基沿傾斜的原地面向下滑動,路基整體失去穩定。這是由于設計不合理,經驗不足。在目前公路的標準規范的具體運用上存在兩個誤區;一是認為公路就是標準越高越好,在設計和建設中都刻意追求所謂高、大、全的標準;二是在執行標準時教條化,不是因地制宜運用指標,而是千方百計讓地形、地質等自然環境適合標準。由于上述兩個認識上的誤區,導致在建設過程中高填深挖路基增多,高路堤和高邊坡增多,隨之也就造成路基沿坡滑動的病害增多。

1.4 路基沉陷

軟土地基上修建的路基沉陷比較多,這是由于軟土具有含水量大、抗剪強度低、承載能力低的特性。在軟土上修建路基或橋涵構造物基礎易出現壓縮沉降、滑陷、坍塌等現象,應采取預壓方式以使沉降穩定,再調整縱斷,以滿足使用要求。造成路基沉陷有施工的原因,隨著各種工程活動的次數頻繁和規模擴大,對公路邊坡穩定性的影響越來越顯著,特別是各種不當的工程活動引起的邊坡、路基失穩沉陷事故經常發生。對邊坡、路基穩定性產生明顯影響的活動包括削坡、坡頂加載、地下開挖等,另外,養護不善也會造成這種現象,路面病害處理不得力或交通安全設施維護不及時,病害在車輪載荷的反復作用下,向四周擴散、破碎、掉渣,形成大面積坑槽沉陷。損壞的交通安全設施會給過往車輛的行駛安全帶來隱患,尤其是夜間易造成車輛損壞及交通事故。

2 保護措施及防治辦法

2.1 邊坡防護與加固治理措施

(1)植物防護就是在邊坡上種草或植樹,以減緩邊坡上的水流速度,利用植物根系固著邊坡表層土壤以減輕沖刷,從而達到保護邊坡的作用。植物防護不僅可以美化公路環境,調節邊坡的濕溫,起到固結和穩定邊坡的作用,而且又比較簡單、經濟。一般來說,防護工程應優先考慮植物防護,當然其土壤必須適宜于植物的生長,而且邊坡比較平緩,坡高不大。在高速公路上,常用的植物防護有植草、鋪草皮和植樹等。

(2)工程防護主要是針對不適宜植物生長的土質填、挖方邊坡或風化嚴重、節理發育的巖石路基邊坡,以及碎(礫)石土的挖方邊坡等,采取工程防護措施即設置人工構造物防護。工程防護的類型有護面墻防護、干砌片石防護、漿砌片石防護、水泥混凝土預制塊防護、錨桿防護、擋土墻以及土工合成材料防護等。

(3)對于邊坡破壞較嚴重的情況,如出現塌方、滑坡以及可能出現失穩處,必須采取相應的措施來確保邊坡的穩定性(強度方面)和安全性(變形方面)。根據邊坡的不良工程地質特征和滑坡加固治理與防護工程特色,主要選取適用性強、易于操作、工程負效應小的措施,如抗滑樁、錨桿(索)、擋土墻、削坡和灌漿等,使其分別適用于不同塌方、滑坡的物理力學條件和地質條件。

2.2 對路基進行治理措施

(1)路堤填筑前原地面處理。路基的施工質量是整個路線工程的關鍵,也是路基路面工程能否經受住時間、車輛運行荷載、雨季、冬季考驗的關鍵。要做好路基工程,必須扎扎實實地進行路基的填筑,尤其要做好對原地面的處理和坡面基底的處理。

(2)路堤填料。路堤填料一般應采用砂礫及塑性指數和含水量符合規范的土,不使用淤泥、沼澤土、凍土、有機土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖質的土。液限大于 50塑性指數大于 26的土,一般不宜作為路基填土。

(3)填土路基壓實。路基施工時,應嚴格按現行《公路路基施工技術規范》要求進行,并應通過試驗路段來確定不同機具壓實不同填料的最佳含水量、適宜的松鋪厚度和相應的碾壓遍數、最佳的機械配套和施工組織,還要有高素質的施工隊伍來具體施工。

(4)特殊地基處理。軟土地基具有極大的破壞性,但從廣義上講,只要外在荷載在土基上有可能出現有害的過大變形和強度不夠等問題時,都應該視為軟基而認真對待,并進行必要的處理。一般按處理的部位可分為地基處理和路堤處理。

(5)完善排水設施。為了保持路基能經常處于干燥、堅固和穩定狀態,必將對影響路基穩定的地面水予以攔截,并排除到路基范圍之外,防止漫流、聚積和下滲。同時,對于影響路基穩定的地下水,應予以隔斷、疏干、降低水位,并引導到路基范圍以外,使全線的溝渠、管道、橋涵構成完整的排水體系。

路基病害是公路安全運行的“大敵”,它時刻威脅公路交通的安全,所以要分析發生這些病害的原因,從而“對癥下藥”,采取相應的治理措施,使公路交通安全有保證。