浅谈公路工程路基稳定性

浅谈公路工程路基稳定性摘要:近年来，随着我国公路建设步伐的加快，各地高等级公路在设计与施工方面都取得了很大的进步。作为公路主体工程的路基，其综合稳定技术的研究，也取得了新的进展。公路路基综合稳定性及整体强度是路面工程质量的重要保证。公路路基施工过程中的施工不当或者用料不合理对路基的稳定会产生严重的影响，路基在使用过程中极易出现路基沉陷、边坡滑塌等问题。因此对于公路路基稳定性的研究对公路的养护维修费用以及交通运输的正常运行具有重要的意义。研究解决路基不稳定问题，具有极大的经济、技术价值和较好的社会效益。本文针对在公路路基施工过程中影响路基稳定性的主要因素主要包括影响路稳基定性的自然因素；路基填土与压实、路基路面排水、路基防护；不稳定路基的处理以及路基施工质量检查四个方面加以讨论。运用比较研究法、文献资料分析法等对公路路基稳定性技术处理问题进行分析。说明公路施工过程中路基的稳定性对于整个公路施工过程具有重要的意义。关键词：公路工程；路基；稳定性前言:随着我国公路建设步伐的加快，各地高等级公路在设计与施工方面都取得了很大的进步。作为公路主体工程的路基，其综合稳定性技术的研究也取得了长足的进步。中国改革开放30周年取得的伟大的进步成果，中国的交通运输量也随之增大，对公路质量的要求变得更高。起基础作用的公路路基建设的质量以及稳定性更加关键。因此对公路路基稳定性技术处理问题的研究至关重要，从中获取研究成果，结合我国国情，与时俱进，使我国的公路建设迈入国际先进行列。公路路基是一种线形结构物，具有距离长，与自然接触面广的特点，其稳定性在很大程度上，由当地自然条件决定。因此，需深入调查公路沿线的自然条件，掌握其变化规律，当然，自然条件与人为因素是不可分的，从而因地制宜，采取有效工程技术措施，以达到正确进行路基设计、施工和养护的目的。已建部分公路中出现的路基失稳、路面严重破坏、面层弯沉值严重降低、路面出现坑槽车辙的病害主要因路基的稳定性而产生，这些问题的出现所带来的危害程度与社会影响是巨大的，必须下决心采取各种措施彻底加以解决。一、公路路基及作用1.路基的概念路基指的是按照路线位置和一定技术要求修筑的作为路面基础的带状构造物，是铁路和公路的基础，路基是用土或石料修筑而成的线形结构物。修筑在良好的地质、水文、气候条件下的路基。从材料上分，路基可分为土路基，石路基，土石路基三种。二、影响公路路基稳定性的自然因素影响路基稳定性的因素主要包括自然因素主要是地形、气候、水文与水文地质、地质条件、植物覆盖等。因此应深入调查公路沿线的自然条件，从整体到局部，从大区域到具体地段的自然情况，分析研究，掌握其规律对路基稳定性的影响，因地制宜地采取工程措施，以确保路基具有足够的强度和稳定性。2.1地理条件公路沿线的地形、地貌和海拔高度不仅影响路线的选定，也影响路基与路面的设计。平原、丘陵、山岭各区地势不同，路基的水温状况也不同。平原区地势平坦，排水困难，地表易积水，地下水位相应较高，因而路基需要保持一定的最小填土高度，路面结构层应选择水稳定良好的材料，并采用一定的结构排水设施，地势起伏较大，路基路面排水设计至关重要，否则会导致稳定性下降，出现破坏现象，影响路基的稳定性。2.2地质条件沿线的地质条件，如岩石的种类、成因、节理，风化程度和裂隙情况，岩石走向，倾向、倾角、层里和岩层厚度，有无夹层或遇水软化的夹层，以及有无断层或其他不良地质现象（岩溶、冰川、泥石流、地震等）都对路基的稳定性有一定的影响。2.3气候条件气候条件如气温、降水、湿度、冰冻深度、日照、蒸发量、风向、风力等都会影响公路沿线地面水和地下水的状况，并且影响到路基路面的水温状况。在一年之中，气候有季节性的变化，因此路基的水温状况也随之变化。气候还受地形的影响，例如山顶与山脚，山南坡与山北坡气候有很大差别，这些因素都会严重影响路基的稳定性。2.4水文和水文地质条件水文条件如公路沿线地表水的排泄，河流洪水位，常水位，有无地表积水和积水时期的长短，河岸的淤积情况等。水文地质条件如地下水位，地下水移动的规律，有无层间水、裂隙水、泉水等。所有这些地面水及地下水都会影响路基的稳定性，如果处理不当，常会引起各种病害。三、影响公路路基稳定性的人为因素影响路基稳定性的人为因素主要指路基的填土与压实、路基路面排水、路基防护等。人为因素是公路在施工和使用过程中影响路基稳定性的重要因素。3.1路基填土与压实公路路基的强度和稳定性很大程度取决于路基填料的性质及其压实的程度。从现有条件出发，改进填土要求和压实条件是保证路基质量最有效和最经济的方法。3.1.1路基填土与选用土质土是建筑路基和路面的材料，并影响路基的形状和尺寸。土的性质，随其类别而定，过去填筑路基所用土质始终没有把它当成主要的筑路材料加以选用，一般只是采用就地挖边沟和土坑取土的做法。在群众筑路中甚至有时违背规定，对泥炭、淤泥、冻结土都曾使用过，对于粉性土的使用也很少控制。因此，曾发生不少路基失稳的问题。施工前应通过对沿线做细致调查，从设计上就明确哪些土壤可用，哪些土壤不可用，以及使用的部位；对于可用的粘性土中含水量过大者，宜采用哪些技术措施方可使用等等，这些都是把住路基稳定性的主要环节，决不可等闲视之。路基稳定问题的解决，就可基本防止路基失稳，影响路面严重破坏情况的出现。填料是由大小不同、形状各异、成分不一的颗粒组成的集合体。其中，粘性土类填枓的工程性质主要受其自身塑性界限含水量的影响。塑性界限含水量是用以量度粘性土可塑状态含水量变化范围的指标，它综合反映了土的粒度成分、矿物成分对土的可塑性的影响，反映了土的本质。大量的试验证明：液限含水量、塑性指数越小的粘性土其水温稳定性和整体稳定性越好。粗粒土及巨粒土类填料则主要以颗粒的级配组成来反映其性质。路基填料含水量的控制也是保证路基质量的一道关键工序，含水量控制的越好，越接近最佳含水量路基的碾压效果就会越好，路基的稳定性就会越强。总之，土作为路基建筑材料，砂性土最优，粘性土次之，粉性土属不良材料，最容易引起路基病害。重粘土，特别是蒙脱土也是不良的路基土。此外，还有一些特殊土类，如有特殊结构的土，含有有机质的土以及含有溶盐的土等，用以填筑路基时必须采取相应技术措施。3.1.2路基压实路基施工破坏土体的天然状态，致使结构松散，颗粒重新组合。为使路基具有足够的强度和稳定性，必须予以压实，以提高其密实程度。所以路基的压实工作是路基施工过程中一个重要工序，亦是提高路基强度与稳定性的根本措施之一。土基压实机具的选择，以及合理的操作，是影响土基压实程度的重要因素。当前路基施工普遍采用了大吨位的压路机碾压效果有了明显的改善。对于提高路基土的压实度起了很好的作用。规范规定高速公路和一级公路路面底面以下80-150cm部分的路堤其压实度必须≥95%，对其它等级公路当铺筑高级路面时，其压实度亦应按高速公路和一级公路的标准采用。（1）特殊潮湿地区路基土的压实；（2）黄土路基填筑及压实。3.2路基路面排水水是影响路基强度和稳定性的另一重要因素，许多路基病害是由水的侵蚀造成的。根据水源的不同，影响路基路面的水流可分为地面水和地下水两大类，与此相适应的路基排水工程，则分为地面排水和地下排水。3.2.1地面排水最通常采用的地面排水设施是边沟、截水沟、跌水、急流槽以及地表的排水管。对于高速公路和一级公路上的排水沟渠，一般都要求铺砌防护。普遍采用浆砌片石加固、而水泥混凝土预制板块也开始广泛应用。高速公路和一级公路通过水网地段的路基，过去逢沟设涵的做法在一些地方有了改进，对路线两侧的灌溉沟渠重新系统布置，免去了穿越路线的排灌涵洞，从而提高了路基的工程质量。雨水排出路面有二种方式。第一种是集中排水，第二种是分散排水，多用于西北地区地势平坦的长路段。3.2.2地下排水路基地下排水仍多用暗沟、盲沟、渗沟、渗井等，其特点是以渗透力式排水，当水流量较大，多采用带渗水管的渗沟。传统的砂砾料反滤层多改用有反滤功能的土工织物，几年研制的带有钢圈、滤布和加强合成纤维组成的加劲软式透水管直径8-30cm，很适用于地下排水。由于地下排水设备埋置地面以下，不易维修，在路基建成后又难以查明失效情况，因此要求地下排水设备牢固有效。3.3路基防护路基的修筑改变了地层的天然平衡状态。路基暴露在空间，不断受到各种错综复杂的自然因素侵蚀。在不利的水温条件下，在车辆荷载的长期作用下，路基可能会产生各种变形和破坏。保证路基的强度与稳定性，路基的防护与加固工程也是不可缺少的主要工程技术措施之一。3.3.1坡面防护坡面防护的目的是防止地表水流的冲刷、坡面岩土的风化剥落以及与环境的协调。近年来，随着对环境保护的重视，高等级公路的边坡，多采用种草防护边坡较高时，采用砌石框格(方型、菱形、拱型、M型)种草防护。由于西部干旱缺水，边坡种草防护类型的选择很重要，现大多采用草坪植生带，即将草籽、肥料和土均匀拌和裹于土工物内，当草籽发芽也长成草起到固土作用后，无纺布纤维自然腐烂，不会污染环境，效果很好。3.3.2冲刷防护防护沿河路基边坡免受冲刷仍多采用直接防护。传统的砌石、抛石、铁丝石笼、挡土墙等有所改进，用高强土工格栅代替铁丝做石笼，用聚脂或聚胺脂类土工织物混凝土护坡模袋做成的护面板防护受水冲浪击的边坡，很能适应土体不均匀沉降。3.3.3支挡防护挡土墙用于支挡防护目前仍占主要。石砌的重力式挡土墙多用于石料丰富、墙高较低、地基较好的场合；钢筋混凝土结构的悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙和板柱挡土墙其受力比较合理，墙身圬工体积小，也已广泛应用于公路路基的防护。垛式挡土墙易于调整墙的高度，并采用预制构件拼装，是一种特殊型式的挡土墙。四、公路特殊路基的处理方案4.1挖方基底的处理已建公路路面中，平原微丘地区的挖方路段，完工后经常出现弹软、翻浆，从而导致路面的整体破坏。旧路的翻浆多数出现在土基失稳地段。所以对于这种情况，宜从加强地质调查入手，一要查明其潜流水的实际情况，做出妥善处理的设计，二要查明地基土的承载力及其含水量的情况，对其稳定性要做出补强设计，决不可按以往经验乘平均数办理，而要因地制宜具体问题具体分析。=4.2软土路基处理近年来，随着高速公路和一级公路的建设的迅速发展，针对软土路基，在防止路堤失稳、沉降观测控制、软土路基处理技术等方面取得了显著成果。对处理的软土路基用沉降速率作为铺筑路面时间的沉降控制方法控制，使得在软路地基上一次建成高级路面(而不是前期铺筑过渡路面)的关键技术问题得到了解决。五、公路路基常见病害分析公路路基的各种病害及破损都是由路基的强度和稳定性不足引起的，因此对公路路基病害的分析防治与处理是公路路基保持稳定性的重要保证。路基常见的病害有：路基沉陷、边坡滑塌、路基沿山坡滑动等。5.1路基病害产生原因公路病害防治的根本途径在于提高公路质量，增强抗御自然灾害的能力。高级公路在一般情况下病害很少发生。标准低、质量差、设备不完善的公路则病害往往十分频繁。5.1.1公路路基沉陷路基沉陷是路基表面作竖向位移，是路基的变形之一。引起路基沉陷的原因有下列三种情况：⑴高而松软的路堤，未经压实或压实度不够，由于路堤的沉缩达到危险的程度，使路基在局部或者大面积沉陷。⑵由于路基处于软弱地基上，地基的沉降使路基表面出现大量沉陷，并且可能同时引起地基的土从路堤两旁隆起。⑶由于路堤内部形成过度饱水区（泥泞）所引起。当用透水性不同的土，乱而无序地堆成路堤，以及冬季填筑路堤采用饱水的冻结土或混有雪的土，均能产生饱水区，使路基沉陷。5.1.2路基边坡坍塌路基边坡坍塌是路基的主要病害之一，表现为路堤坍塌和路堑边坡崩塌。路堤坍塌的特征是边坡失去正确的形状，以及边坡表面下沉。路堤坍塌的主要原因是土方施工方法不正确，用斜层法堆填含水量大的土和用各类不同性质的土杂乱堆填。路堑边坡崩塌是大的石块或土块脱离原有岩石或土体而沿边坡倾落下来。崩塌是由于修筑路堑之后，使岩石个别地段的稳定性遭到破坏，特别是各岩层向着路堑的方向倾斜，并随后有水或地震的破坏作用时所引起的。5.1.3公路路基沿山坡滑动路基沿山坡滑动，通常是路基的一部分或大部分沿山坡方向