六寨至河池高速公路路基病害特征與處治技術

【摘要】路基病害類型多樣，機理復雜，本文通過總結六寨至河池高速公路施工中路基病害的處治經驗，對路基病害進行了分類，并具體分析了不同路基病害的特征、破壞機理及原因，針對不同的路基病害形式提出了處治方案及建議。

【關鍵詞】路基病害；軟基；斜坡軟土；高填方；路基巖溶

Six village to Hechi expressway roadbed disease characteristics and technology of treatment

Deng Sheng-qiang，Xie Dong

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing InstituteNanningGuangxi530011)

【Abstract】Roadbed disease types， complex mechanism， this paper summarizes six village to Hechi expressway construction road foundation disease treatment experience， on subgrade diseases were classified， and analyzes the different subgrade disease characteristics， failure mechanism and the reason， in view of the different diseases of subgrade treatment scheme and suggestion form put forward.

【Key words】Subgrade diseases;Soft foundation;Slope soft soil;High fill;Subgrade in Karst

1. 概述

六寨至河池高速公路（以下簡稱六河路）是國家規劃的“四縱四橫”八條西部開發省際公路通道之一的阿榮旗至北海公路的組成路段，也是《國家高速公路網規劃》中第8縱蘭州至海口高速公路的重要路段。路線處于云貴高原向廣西丘陵的過渡地帶，地貌多樣，地形復雜，山嶺綿亙，工程地質十分復雜，路基修筑時也遇到了各種難題，本文在總結工程經驗的基礎上，著重對路基病害的類型、機理及處治方法進行分析探討。

2. 路基病害類型及特點

2.1軟基。

軟基是指清表后地基天然承載達不到設計值，或者天然含水量大于液限的細粒土等不良土路段。六河路軟基主要是一些積水的低洼地段或地下水位較高的地方，如溝、塘、水田及洼地等，厚度1～4m不等，一般2～2.5m，局部超過4m，其下一般為灰巖基巖或硬塑狀粘土。對于其下為灰巖的路段，由于巖土透水性差異，在靠近巖土界面上部20～30cm厚土層通常呈軟～流塑狀，旱季時這種路段覆蓋層呈“上硬下軟”，在這種路段進行軟基調查時須特別注意。

2.2半填半挖。

六河路路線長，穿越的地形復雜，半填半挖的地段較多。按照填挖交界延伸的方向分為縱向填挖交界和橫向填挖交界。當填挖方向與公路縱向一致時，即稱為縱向填挖交界問題^［1］。

2.3斜坡軟土。

斜坡軟土為坡麓相斜坡軟土的簡稱，是指在氣候濕潤多雨，降雨量豐富， 沉積巖建造的煤系地層(如炭質頁巖、泥質頁巖、泥巖、砂質泥巖、泥灰巖等軟質巖地層)地區， 位于山麓斜坡、斜坡臺地、山前平原、山間洼地或盆地周邊坡麓地帶的軟塑狀粘土^［2］。 

六河路斜坡軟土分布區地層巖性為泥盆系中統郁江階（D2y）、東崗嶺階（D2d）泥巖、頁巖夾炭質泥巖、砂巖，上統同車江組（D3t）灰黑色頁巖、泥巖夾硅質巖、粉砂巖及炭質泥巖，以及石炭系下統巖關階（C1y）砂巖、頁巖夾灰巖及泥質灰巖^［3］。其典型特征為上部為軟塑狀粘土，含水量大，一般為水田或者玉米地，下部為中～強風化碳質巖。這種斜坡軟土對工程的危害極大， 上部土體被擾動或者加載，很容易導致整個土體產生滑動。路基經過這種斜坡軟土時常發生基底滑移、路堤沉陷，路塹邊坡滑坡與坍塌，橋涵地基承載力不足、基坑邊坡溜坍等嚴重地質災害或工程病害問題。由斜坡軟土產生的破壞一般滑面深度不大，但其影響范圍往往很大，距路線上百米的地方都能有影響，整治難度較大。

2.4高填方。

有關高填方路基的高度標準目前尚無統一的定量指標。《公路路基設計規范》(JTG D30-2004) 定義高邊坡路堤為邊坡高度超過20m的路堤。 原《公路路基施工技術規范》(JTJ 033-95)的定義為：水稻田及常年積水地帶，用細粒土填筑的路堤，高度在 6m 以上，其他地帶填土或填石路堤高度在 20m 以上稱之為高路堤^［4］

六河路高路堤病害主要集中發生在碳質巖出露地區，主要表現為三種類型的病害：（1）高路堤段下臥軟弱夾層在加載后的不均勻沉降及滑移；（2）高路堤填土沿路基原狀土出現側向滑移，尤其是斜坡凹槽地段特別容易發生；（3）高路堤段一般填土高度較大，填料及施工質量如控制不好，也容易引發填土本身的破壞變形。

2.5路基巖溶。

路基巖溶主要是發生在灰巖地區的路基病害。六河路路基巖溶病害表現為兩種形式：（1）是路基發育有巖溶溶洞，路基開挖后溶洞有的被揭露，有的則還保留一定厚度的頂板，溶洞規模大小不一；（2）是路基巖溶溶蝕發育，巖體較破碎，節理裂隙發育，多充填泥或無填充物。

3. 路基病害機理分析及處治技術

六河路全長約108Km，地質條件復雜，主線路基施工總共分成十一個標段，施工條件也是十分復雜。處理出現的各種路基病害時，在處理方案的選擇上首先從路基病害的機理出發，綜合考慮方案的有效性、可行性及經濟性等因素后選取。其中有效性是指根據出現的病害類型，選擇安全有效的處理方案；可行性則需考慮所選擇的方案在現有的施工條件及工期要求下能否順利的完成；經濟性則是本著節省投資，從經濟合理的角度來選擇處理方案。

3.1軟基病害分析及處治。

軟基的病害主要為承載力不夠、液塑限高，填土壓實時出現“彈簧”現象，使地基很難壓實，局部含水量較高的軟基地段，在上部填土荷載下會發生固結作用，使路堤沉降量超過設計值。對于軟基路段，需要處治后才能進行路堤填筑。六河路全線軟基厚度不大，對軟基進行處理時，多采用換填法進行處治，且六河路所在的河池地區素有大石山之稱，石料十分豐富，所以換填時多采用換填石的處治辦法。其中對地下水位較高段采用片石換填，對于石芽發育段用碎石換填。由于換填法施工工藝簡單，容易控制質量，并能有效的利用當地建材，六河路軟基采用換填法處治對于全線路基質量、施工進度及投資等方面都起到了積極的作用。

3.2半填半挖病害分析及處治。

由于縱向填挖交界與橫向填挖交界填土所受的約束條件不一樣，通常這兩者的病害特點也不相同。對于縱向填挖，其病害主要表現為由于不均勻沉降導致沿路面縱向產生裂縫；而對于橫向填挖，由于路基不均勻的差異沉降常常導致沿路面橫向產生裂縫及錯臺。填挖交界路基病害問題的主要原因是填方區的土與挖方區的土的性狀有差異，導致路基不均勻的差異變形和路基的不均勻沉降，使上覆路面結構出現破壞。半填半挖病害處治時須注意以下幾個方面：（1）對于挖方部分，須徹底清除不良土；（2）挖方部分須按規范要求設置反向臺階；（3）對于填方部分，填土前須對地基不良土進行處理；（4）填土時，盡量選擇與挖方部分巖土性狀相近的填料；（5）加設土工格柵或其他加筋材料，減小不均勻沉降。

3.3斜坡軟土病害分析及處治。

六河路斜坡軟土的結構特征可稱為“二元”結構：即上部為軟塑狀粘土，下部為強～中風化碳質巖。上部土層含水量大，空隙、裂縫發育，透水性好，物理力學性狀差，下部碳質巖透水性差，遇水極易軟化，容易在巖土交界面形成軟弱滑動面。對于有斜坡軟土的地段，其上部土體在自身重力及地下水排泄時的滲透水壓力作用下，經常沿滑動面緩慢蠕動，如有外部荷載干擾，更容易發生“連鎖式”滑動破壞。

鑒于斜坡軟土危害大、處治難，六河路在設計選線時以“避”為主，對于躲不過的地段，施工時針對斜坡軟土的特點，主要采取以下方法處治：（1）對于填方地段，先對路基范圍內斜坡軟土進行換填，換填時按照半填半挖地基來處治，地面橫向坡度較陡時，在路基斜坡下側設置抗滑樁或者防滑墩等支擋結構，做好地面排水，保證路基安全；（2）對于挖方段，開挖前先在路基斜坡上方側設置抗滑樁或者防滑墩等支擋結構，如上方斜坡軟土范圍不大，也可考慮采用清除斜坡軟土后對下部碳質巖進行封水的處治辦法。

3.4高填方路基病害分析及處治。

六河路高路堤病害究其原因，主要有三種：（1）填土前對下臥地層資料掌握不夠，或是地基處理不到位，路基填土后隨著外部荷載的增加，下臥的軟弱夾層因固結而不均勻沉降，導致上部路堤出現病害。對于這種原因引起的路基病害，就要求勘察設計時在有高填方路段布置適當的勘探工作，查清工程地質。（2）路基原狀土與上部填土物理性狀差異大，尤其是透水性差異較大，填土一般透水性較好，下部碳質巖透水性差且遇水極易軟化，地表水下滲后極易在巖土交界面形成軟弱層，加之在斜坡地段，極易導致上部填土側向滑移。對于在斜坡地段的高填方，尤其基巖為碳質巖時，填土前須對覆蓋層進行換填，有條件時在基底設置反向臺階，做好地表排水，有必要時還須在斜坡下側設置抗滑樁或者抗滑墩。（3）填料及施工質量控制不到位。針對這種情況，須加強施工管理，充分發揮監理的工作職能，提高各個環節中管理及施工人員的職業素養。

3.5路基巖溶病害分析及處治。

路基發育有巖溶溶洞時，當外部荷載超過巖溶溶洞頂板所能承受的極限荷載時，頂板斷裂、巖溶塌陷，從而導致上部填筑的路基土體出現塌陷坑，進而破壞路基及路面結構，這種路基病害具有突發性，危害性通常很大。若溶洞較深但規模小時，可采用蓋板形式通過；溶洞較大時，通常采取揭露后回填的辦法處治；對有些范圍大，揭露困難的溶洞，則可采用布孔灌砂或碎石的方法。對于巖溶溶蝕發育的地段，由于雨水對溶蝕裂隙中的充填物進行洗刷、搬運，使巖溶溶蝕發育段地基出現“鏤空”，在外部荷載下地基容易出現不均勻沉降，一般采取翻挖壓實或者換填處治。

4. 結束語

路基病害形式多樣，危害大，造成路基病害的原因也比較復雜，不僅與工程地質條件關系密切，同時也與設計施工的不當密切相關，為此，對于路基病害的防治工作，要遵循實事求是的原則，在查明場地的工程地質條件的基礎上，從設計施工兩個角度同時分析可能產生的病害問題，防患于未然，才能促進公路工程的健康發展。

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參考文獻

［1］勇合新.公路填挖交界路基病害處治的設計方案［J］.交通科技，2010年10月.

［2］卿三惠，黃潤秋.坡麓相斜坡軟土特性及其地質災害防治研究.地質災害與環境，2005(2).

［3］蘇志強，米德才. 六河路斜坡軟土路段路基穩定處治技術.公路交通科技，2009年10期.

［4］劉 濤，章 靖，張興粉. 高填方路堤常見病害.科技信息（科技與管理），2009（29）.

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［文章編號］1619-2737（2012）08-13-200

［作者簡介］ 鄧勝強（1980.12-），男，籍貫：湖南省益陽市人，職稱：工程師，工作單位：廣西交通規劃勘察設計研究院，從事水文地質與工程地質勘察及與公路相關的巖土工程設計工作。