公路路基病害防治措施

公路路基病害防治措施路基是公路的重要组成部分，是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，承受由路面传来的荷载，应有足够的强度、稳定性和耐久性。路基的强度与稳定性受水、温度、土质等客观因素影响，同时也受行车荷载的作用，路基设计、施工方法及养护方法是否正确等人为因素制约[1]。随着公路建设的发展，对公路路基提出了更高、更新的要求。所以在施工时一定要统观全局，做好安排。下面对公路路基的几种常见病害类型进行介绍，并分析其产生病害的原因，提出了路基各项质量目标要求及病害的治理方法。二、路基病害及产生原因2.1路基沉陷路基沉陷是指路基表面在垂直方向产生较大的沉落，路基的沉陷可以有两种情况，一是路基本身的压缩沉降；二是由于路基下部天然地面承载力不足，在路基自重的作用下引起沉陷或向两侧挤出而造成的。路基的沉缩是因路基填料选择不当，填筑方法不合理，压实度不足，在路基堤身内部形成过湿的夹层等因素，在荷载和水温综合作用下，引起路基沉缩。地基沉陷是指原天然地面有软土、泥沼或不密实的松土存在，承载能力极低，路基修筑前末经处理，在路基自重作用下，地基下沉或两侧挤出，引起路基下陷。2.2边坡滑塌路基边坡滑塌是最常见的路基病害，根据边坡土质类别，破坏原因和规模的不同，可分为溜方与滑坡两种情况。2.2.1溜方：由于少量土体沿土质边坡向下移动所形成。主要是由于流动水冲刷边坡或施工不当而引起的。2.2.2滑坡：一部分土体在重力作用下沿某一滑动面滑动。滑坡主要是由于土体的稳定性不足所引起的。路基边坡坡度过陡或边坡坡脚被冲刷淘空或填土层次安排不当是路堤边坡发生滑坡的主要原因。路堑边坡滑坡的主要原因是边坡高度和坡度与天然岩土层次的性质不相适应。粘性土层和蓄水的砂石层交替分层蕴藏，特别是有倾向于路堑方向的斜坡层理存在时，就容易造成滑动。2.3碎落和崩塌剥落和碎落是指路堑边坡风化岩层表面，在大气温度与湿度的交替作用，以及雨水冲刷作用之下，表面岩石从坡面上剥落下来，向下滚落。大块岩石在脱离坡面沿边坡滚落称为崩塌。2.4路基沿山坡滑动在较陡的山坡填筑路基，若路基底部被水浸湿，形成滑动面，坡脚又未进行必要的支撑，在路基自重和行车荷载作用下，整个路基沿倾斜的原地面向下滑动，路基整体失去稳定。2.5不良地质和水文条件造成的路基破坏公路通过不良地质条件，（如泥石流、溶洞等）和较大自然灾害（如大暴雨）地区，均可能导致路基大规模破坏。三、路基各项质量目标要求3.1路基应具有足够的整体稳定性路基是直接在地面上填筑或挖去一部分地面建成的。路基修建后，改变了原地面的天然平衡状态。在工程地质不良的地区，修建路基可能加剧原地面的不平衡状态，从而导致路基发生各种破坏现象。因此，为防止路基结构在行车荷载及自然因素作用下发生整体，发生不允许的变形或破坏，必须因地制宜采取一定的措施来保证路基整体结构的稳定性。3.2路基应具有足够的强度路基的强度是指在行车荷载作用下，路基抵抗变形与破坏的能力。因为行车荷载及路基路面的自重使路基下部和地基产生一定的变形，较大的变形会影响路面的使用品质。尤其是不均匀沉降，直接导致路面的不均匀沉降，降低路面平整度，同时，也是路面早期破损的重要原因。为保证路基在外力作用下，不致产生超过允许范围的变形，要求路基应具有足够的强度。3.3路基应具有足够的水温稳定性路基的水温稳定性是指路基在水和温度的作用下保持其强度的能力。路基在地面水和地下水的作用下，其强度将会显著降低。因此，对于路基，不仅要求具有足够的强度，而且还应保证在最不利的水温状况下，强度不致显著降低。这就要求路基应具有一定的水温稳定性。四、路基治理的措施4.1对路堤填筑前原地面进行处理路基施工质量的好坏是路基路面工程能否经受住行车荷载、冬季、雨季、时间考验的关键。要想做好路基工程，就必须扎扎实实地对路基进行填筑，做好对原地面的处理。4.2有选择性地使用路堤填料路堤填料应优先采用含水量和塑性指数均符合规范的土，坚决不能使用淤泥、冻土、有机土含草皮土、沼泽土、生活垃圾和含有腐殖质的土。对于液限大于50、塑性指数大于26的土，一般不宜作为路基填土。4.3压实填土路基必须严格按照现行《公路路基施工技术规范》的要求对路基进行施工，并通过试验路段来确定不同机具压实不同填料时的最佳含水率。同时，还要有相应的碾压遍数、适宜的松铺厚度、最佳的机械配套和有一定素质的施工队伍来具体施工。4.4做好软基处理对特殊地基，如外在荷载在土基上有可能出现过大的有害变形和强度不够的软土地基都应该视为软基而认真对待，并进行必要的处理。4.5完善排水设施只有将影响路基稳定的地面水予以拦截并排除到路基范围之外才能保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定的状态。同时，必须把影响路基稳定的地下水引导到路基范围以外以降低水位，使全线的沟渠、管道、桥涵构成完整的排水体系。4.6采取减重措施当出现滑动面不深、滑体呈上陡下缓状、滑坡范围外有一定的山坡且滑坡不可能向上发展时，可以在滑坡上部减重，以减弱滑坡的下滑力，这是一种经济实惠、操作简单的防治措施。减重的土体堆在坡脚能增加坡脚的抗滑力，效果更好。4.7支挡措施根据滑体推力的大小，可以选用适当的支挡结构防滑。1边坡防护与加固治理措施路基边坡防护与加固应符合“因地制宜、就地取材、以防为主、防治结合、经久耐用、节省造价和造型美观”的原则。路基边坡防护与加固包括植物防护、工程防护、柔性支护与防护、综合防护等几种类型。五、植物防护植物防护就是在边坡上种植草或植树，以减缓边坡上的水流速度，利用植物根系固着边坡表层土壤以减轻冲刷，从而达到保护边坡的作用。植物防护不仅可以美化公路环境，调节边坡的湿温，起到固结和稳定边坡的作用，而且又比较简单、经济。一般来说，防护工程应优先考虑植物防护，当然其土壤必须适宜于植物的生长，而且边坡比较平缓，坡高不大。在高速公路上，常用的植物防护有植草、铺草皮和植树等。工程防护主要是针对不适宜植物生长的土质填、挖方边坡或风化严重、节理发育的岩石路基边坡，以及碎(砾)石土的挖方边坡等，采取工程防护措施即设置人工构造物防护。工程防护的类型有护面墙防护、干砌片石防护、浆砌片石防护、水泥混凝土预制块防护、锚杆防护、挡土墙以及土工合成材料防护等。柔性支护与防护主要包括三维植被网、钢绳网主动防护等防护形式。六、边坡变形与失稳治理措施对于边坡破坏较严重的情况，如出现塌方、滑坡以及可能出现失稳等，必须采取相应的措施来确保边坡的稳定性(强度方面)和安全性(变形方面)。根据边坡的不良工程地质特征和滑坡加固治理与防护工程特色，主要选取适用性强、易于操作、工程负效应小的措施，如抗滑桩、锚杆(索)、挡土墙、削坡和灌浆等，使其分别适用于不同塌方、滑坡的物理力学条件和地质条件。七、岩溶地区路基治理措施对于岩溶地区路基的处治，首先要从地质条件上弄清岩溶的发展规律和分布规律，然后再慎重确定处治方案。在一般情况下，对局部严重的、大型的、不易搞清楚的岩溶地段，应尽量设法绕避；对不太严重的中、小型岩溶地段，选择其最窄的、最易于采取措施的地段通过。对岩溶水宜以疏导为主，采取因地制宜、因势利导的方法，不宜堵塞，一般可采用排水沟、泄水洞等疏导岩溶水。路基上方的岩溶泉和冒水洞，宜采用排水沟将水截流至路基外。对于路基基底的岩溶泉和冒水洞，宜设置集水明沟或渗沟，将水排出路基。对于稳定路堑边坡上的干溶洞，洞内宜采用干砌片石填塞。位于路基基底的开口干溶洞，当洞的体积不大、深度较浅时，宜予以回填夯实；当洞的体积较大或深度较深时，宜采用构造物跨越。对于有顶板但顶板强度不足的干溶洞，可炸除顶板后进行回填，或设构造物跨越。通过溶洞围岩分级或计算判断下伏溶洞有坍塌可能时，应进行加固处理。对于洞径大、洞内施工条件好的无充填溶洞，宜采用浆砌片石或钢筋混凝土的支撑墙、支撑柱进行加固；深而小的溶洞不便于洞内加固时，宜采用石盖板或钢筋混凝土盖板跨越可能的破坏区；对于顶板较薄的溶洞，当采用地表构造物跨越有困难或不经济时，可炸除顶板，按明洞的方式进行处理；对于有充填物的溶洞，宜优先采用注浆法、旋喷法进行加固，不能满足设计要求时宜采用构造物跨越；如需保持洞内流水通畅时，应设置排水通道。对于路基范围内的土洞应先判明土洞是否仍在发展。对于已停止发展的土洞可按一般地基进行评价，需加固时宜采用注浆、复合地基等方法进行处理；对于还在发展中的土洞，宜采用构造物跨越。八、采空区路基治理措施由于开采时间与开采结束后上伏岩土体剩余沉陷变形时间都较长，以致于采空区对路基影响与危害持续时间也较长。对采空区路基的治理，首先应了解采空区的分布及发展情况，然后再慎重确定“技术上可行、经济上合理”的治理方案。开挖回填处理的浅采空区的治理范围，其治理长度为公路轴向采空区实际分布长度，处治宽度为路基底面宽度或构造物的宽度，处治深度为底板风化岩位置。公路采空区路基的处治设计应根据采空区的形成时间、埋深、采空厚度、采煤方法、顶板岩性及其力学性质、水文地质、工程地质条件等选择治理方案。采空区路基的处治应从路基处治、开采协调两个方面来进行。(1)从路基处治角度来说，主要有开挖回填、充填、桥跨和注浆等四种。①开挖回填：对于路基挖方边坡上的采空区宜采用开挖回填方案。②充填：采空区充填能有效地减小地表沉陷破坏程度。有条件时采用水砂充填，能保证公路安全无损。采深不大时，可采用覆岩离层充填，加固采动覆岩破坏区，限制地表沉陷破坏。对于煤层开采后顶板尚未垮落的采空区，可采用非注浆充填方案，包括干砌片石、浆砌片石、井下回填、钻孔干湿料回填等方案。干砌(浆砌)片石适用于采空区未完全塌落、空间较大、埋深小、通风良好，并具备人工作业和材料运输条件的采空区治理。一般路段路基用抗压强度不应低于10MPa干砌片石回填；对有构造物路段，应用抗压强度不应低于15MPa浆砌片石回填。③桥跨：煤层开采规模较小、开采深度小于100m的采空区，可采用桥跨方案。④注浆：采空区上覆岩层在有条件时会出现离层，离层经历产生、发展、达到最大高度及最终离层闭合的移动过程。在离层带中注浆减缓地表沉降，控制地表总的下沉量，减缓地表动态变形值，达到保护公路的目的。对于煤层开采规模较大、开采深度(埋深)小于250m的采空区，宜采用全充填注浆方法。对于埋深大于250m的采空区，宜根据其开采特征、水文地质、工程地质条件及其对公路工程的危害程度等因素，确定是否采用全充填注浆方案。(2)从开采协调的角度来说，主要有以下几个方面：①调整路面板接缝的宽度。混凝土路面由于温度或湿度变化及硬化时收缩的原因，会出现胀、缩和翘曲。设置接缝可减少混凝土板变形受约束影响而产生的内应力，增加路面板抵抗各种变形的能力。②设置“双层连续配筋混凝土结构”。对于采深与采厚比较大且地表变形连续时，高等级道路可设置这种路面结构形式，以增强整个路面的抗变形能力。③合理安排开采时间。使地表剧烈变形破坏期避开冬季低温期，以使路面材料变形适应采动地表变形。(温度的降低使路面材料的脆性加大，收缩系数增大，抗变形能力降低，路面易于开裂，路面承载能力降低。④限制一次开采高度，沿公路轴向大面积协调开采。这种方法已在铁路下开采煤层有成功的经验，一般可以将地表位移变形降低到50%以下。由于采空区的工程地质条件复杂，处治方案灵活多样，应针对采空区的具体情况，将几种方案联合使用，达到经济合理的最佳治理效果。九、结束语总之，防治路基病害应遵循“因地制宜，合理选择，预防为主，治养结合”的综合防治原则，路基施工是高速公路建设项目的关键环节，设计及施工技术人员在工作过程中必须加强路基施工方案设计与施工质量控制，最大限度减少路基通病问题的出现，确保路基施工质量。同时不断总结施工经验，对施工技术进行改进与完善。只有这样才能保证公路平坦、行车舒适，路基无显著病害及跳车现象发生，才能取得防治较好的效果。LQ-06标试验室2013年4月25日