高填路堤病害原因解析及防治措施

【】近年来,山区高等级公路的迅速发展,使高填路堤成为路基的主结构形式之一。高填路堤结构的稳定对高等级公路的正常运营意义重大,这不仅与填筑高度有关,也与路基填料及其性质、边坡坡度、地基所处水文地质状况、路基压实机具、施工工艺等有关。本文主针对高等级公路高填路堤产生的病害,解析其产生的原因,提出其防治措施。
【关键词】高填路堤;病害;原因解析;治理措施

1.高填路堤的主病害
高等级公路通车运营后,随时间的推移及车辆荷载的重复作用,普遍存在路堤整体或局部下沉,甚至滑动等现象。特别是桥涵结构物台背回填与路基填方交接处、填方与挖方交接处,路基下沉尤为突出。即使在施工阶段已经严格按照相应的行业标准、规范、成熟的工艺工法等进行控制,但施工段落内的环境变化、水文地质及填料的自然固结、车辆的重复荷载等都是影响高填路堤稳定性的因素。因此,无论施工阶段或运营阶段都可能会产生病害,而且较难处治。常见的病害有三类整体下沉或局部沉降;路基不均匀沉降引起的纵横向开裂;路基滑动或边坡坍塌。
1.1高填路堤沉降
高填方路堤的沉降主表现为均匀沉降和不均匀沉降。均匀沉降一般发生在路基所处环境条件基本一致(如路线通过地形、水文地质变化不大,且路基施工采用的填料、机械设备、施工单位的管理水平和质量控制水平等方面无显著变化)的路段。均匀沉降的沉降量过小,一般不会造成路面破坏,也不影响行车安全和观感效果;但过量的沉降将会导致路面、构造物台背等处出现台阶,引起跳车,路面过早损坏,公路纵面线形不连续,既影响视觉效果又影响行车安全。不均匀沉降一般发生在地形、水文地质、路基填料发生显著变化和填挖结合部处。路基的不均匀沉降,必然导致路面断裂、不平整以及构造物两侧路面错台,严重影响公路的质量和行车效果。因此,有效降低路基沉降,消除路基沉降危害已成为公路建设者急需解决的问题。
1.2高填方路堤沉降表现形式
1.2.1工程地质影响
填筑路基的取土场距离路基的距离较大,地基土和路基填料的工程性质不同,所表现出的强度、压缩沉降量亦不同。而当路线通过洼地、多年水田、水塘或劣质土地段时,若填筑前没有进行特殊处理或压实,则填筑完成后,原地面土壤易产生压缩下沉或挤压变形。
1.2.2地形影响
路基填方的高度是随原有地形的变化而变化的,当路线穿越沟谷时,路基填方变化在零至几十米范围内,沟谷中心往往填土高度最大,向两端逐渐降低至零,不同填方高度所发生的沉降亦不同,特别是在填挖交界处填筑土和原地面土具有不同密实度和不同的沉降量,在荷载作用下极易出现不均匀沉降。在路线通过地形横坡较大的路段,出现半填半挖断面,填筑土和原地面土密度不同,受施工作业面的限制导致填筑土和原地面土结合不良而使路基产生不均匀沉降。
1.2.3水文的影响
地表水、地下水的影响是导致路基沉降的重原因之一。黄土、粉土、湿陷性土等在干燥情况下土体结构性强,承载力大,路基稳定不变形;在受到水浸泡后,土体结构性迅速破坏,承载力大大降低,导致路基变形破坏。
2.高填方路堤沉降原因
2.1路基施工前
未认真做好临时排水设施与永久性排水系统的有机结合,使得路基排水系统不畅通,长期积水浸泡路基致使地基和路基土承载力降低,导致沉降发生。
2.2原地面处理不彻底
如未清除草根、树根、淤泥等不良土壤,地基压实度不足等因素,在静、动荷载的作用下,使路基沉降变形。
2.3不良地质路段
未予以处理或处理不当而导致路基沉降变形。
2.4填筑顺序不当
在高填方路堤施工中,填层超厚或未严格按分层填筑分层碾压工艺施工,路基压实度不足而导致路基沉降变形;未全断面范围均匀分层填筑,而是先填半幅,后填另半幅而发生不均匀沉降。
2.5高填方路基在分层填筑时
没有按照相关规范或设计求的厚度进行铺筑,随意加厚铺筑厚度;压实机具按规定的碾压遍数压实时,压实度达不到规范规定的求,当填筑到路基设计高程时,必然产生累计的沉降变形,在重复荷载与填料自重作用下产生下沉。
3.高填方路堤沉降预防措施
3.1做好路基施工的准备工作
开工前施工单位的工程技术人员认真审阅设计文件,详细了解公路沿线地形地貌、工程地质、水文地质、路基填料、各段的填方数量和特殊路基分布等情况,并逐一步核实设计文件提供的资料,做到心中有数,发现与设计文件提供的资料有误应及时上报业主,妥善处理。
3.2施工组织设计是保证工程质量的前提
路基施工也不例外,施工单位必须重视高填方路堤的施工组织设计,合理安排各施工段的先后顺序,明确构造物和路基的衔接关系,尤其对高填方段应优先安排施工,给高填方路堤留有足够的时间施工和沉降,从而有效防止高填方路堤工后产生过大的沉降。在施工中,以施工组织设计为依据,结合施工现场的实际情况,合理调配人员、设备,保证高填方路基施工质量。
3.3重视原地面处理
路基填筑前必须彻底清除地表植被、树根、垃圾和种植土,加大原地面的压实力度。地表植被、树根、垃圾、不良土质暴露于自然环境下,相对比较松软,不易压实,有的土壤易产生病害,如盐渍土、膨胀土等,因此必须予以清除。土是三相体,土粒骨架的空隙被水分和空气所占据。土在压实过程中,因土粒受到瞬时荷载或振动力的作用,使土粒重新调整位置,重新组合,彼此挤密,空隙缩小,土的单位质量提高,形成密实整体,从而导致强度增加,稳定性提高。土基压实后,土的塑性变形、渗透系数、毛细水作用及隔温性能等均有明显改善,因此施工中应加大地表的压实密度。
目前的设计理论强调活载影响的作用,越接近路面,活载的影响越大,因此求有较高的压实度。然而在高填方路段,活载影响土基的应力随着深度的增加越来越小,而恒载对土基的影响将随路基的高度而增加。一些设计文件求地基的压实度达到85%~90%,这已不能满足高填方路堤对地基土承载力的求。地基土的压实一般和土壤类别、土中含水量、压实机具密切相关。
3.4填筑路基前抓做好路基临时排水工作,做到临时排水系统与永久性排水系统有机结合
施工过程中通过路基两侧纵横向排水系统及时疏散路基范围的积水,避免路基受水浸泡。当地基土和路基填料为如粉土、黄土、湿陷性土、黏土等细粒土时,在干燥状态下其结构性比较强,有较高的承载能力,一旦受水浸泡后其结构性很快破坏,强度也很快降低,失去应有的承载能力,导致地基、路基沉降。因此,做好路基排水是保证路基稳定的前提条件。施工质量检查人员,应认真监督检查。
3.5严格选取路基填料,并控制好填料质量
对高填方路基路段施工在填料料场选择时,除按规范求的液限、塑性指数、含水量和CBR等指标外,还应根据填料的性质(如水稳性承载能力)综合选择水稳性好、干密度大、承载能力高的砾石类土填筑路基为宜。在路基填筑前必须将料场盖山土清除干净,防止树根、杂草、种植土等混填于路基之中。施工中严格控制填料含水量,严禁过湿的土填于路基之上;且求不同土质分层填筑,剔除填料中超大颗粒,以保证各点密实度均匀一致。
4.结束语
施工阶段是高填路堤质量形成的主阶段,充分认识沉降发生的原因并针对性的采取措施,是防治高填路堤沉降、开裂的关键所在。

【参考文献】
[1]公路路基施工技术规范.JTG.F10-2006.
[2]高填路堤稳定性研究.邓卫东.2003.

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