公路路基不均勻沉降病害分析及處理措施
2012-12-18 來源：作者：劉士艷 來源：中國(guó)論文網(wǎng)
公路路基不均勻沉降對(duì)路面結(jié)構(gòu)、 路面性能和路面壽命有著重要影響, 是道路工程中的重要究課題之一。我國(guó)公路建設(shè)中的不均勻沉降現(xiàn)象非常普遍。有文獻(xiàn)指出,某高速公路經(jīng)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn),線路縱向路基沉降的變異系數(shù)最高達(dá) 67 . 4 %。
在公路工程施工中,很多情況下都可能造成路基的不均勻沉降:如軟土地基繼續(xù)沉降產(chǎn)生的路面沉陷或橋頭跳車;路基壓實(shí)度不夠?qū)е侣坊访婢植砍料葑冃位蚩v向裂縫; 基層質(zhì)量不好造成的塊狀裂縫或網(wǎng)裂。公路工程中,填挖過渡段是不均勻沉降的多發(fā)地段。縱向路基產(chǎn)生不均勻沉降, 會(huì)導(dǎo)致路面產(chǎn)生波浪式的不平整,在行車荷載作用下可能使路面產(chǎn)生應(yīng)力重分布和應(yīng)力集中, 從而使路基路面發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞。現(xiàn)行瀝青路面多采用波密斯特（ Bur m ister）線彈性層狀體系理論, 不能分析由于路面不均勻沉降引起的附加響應(yīng),因此不均勻沉降也有可能引起路面早期損壞。
一、 公路路基產(chǎn)生不均勻沉降病害的原因
1、 路堤填料不均勻
在公路施工過程中, 對(duì)填料、 級(jí)配很難得到有效的控制, 填料常常是路塹的挖方、隧道掘進(jìn)產(chǎn)生的廢方。這些填料差異大、 級(jí)配也相差很遠(yuǎn)。一方面, 在施工過程中,如果分層碾壓厚度過大,小顆粒填料和軟弱物質(zhì)很難得到有效壓實(shí), 在荷載的長(zhǎng)期作用下,回填料會(huì)產(chǎn)生不協(xié)調(diào)沉降變形, 路面會(huì)產(chǎn)生局部沉陷,剛性路面還可能產(chǎn)生裂紋或縫隙。另一方面, 由于回填料的性質(zhì)不一樣,特別是有的回填料具有膨脹性,在路基排水系統(tǒng)局部失效后, 水的滲入會(huì)使路面局部隆起, 影響行車舒適度,嚴(yán)重的會(huì)使路面破壞。
2、路基填土壓實(shí)度不足
由于壓實(shí)度不足, 往往導(dǎo)致填方路基的不均勻沉降變形,路基兩側(cè)出現(xiàn)縱向裂縫。路基土體壓實(shí)度不足的主要原因有以下幾點(diǎn):
（ 1）施工受實(shí)際條件的限制。路基施工時(shí),天氣太干燥,局部路堤填料粘土土塊粉碎不足,致使路基壓實(shí)度不均勻;暗埋式構(gòu)造物處因構(gòu)造物長(zhǎng)度限制使路基邊緣不能超寬碾壓, 致使路基邊緣壓實(shí)不好, 其拼接處也會(huì)產(chǎn)生壓實(shí)度不足的情況。
?。?2）在填方路堤施工中,當(dāng)路堤施工到一定高度以后,路堤邊緣土體往往存在壓實(shí)度不足的問題。對(duì)于較高的填方路基,通常都要做相應(yīng)的處治。
?。?3）由于填方土體的最佳含水量控制不好,壓實(shí)效果達(dá)不到要求。
?。?4）考慮到施工安全和進(jìn)度,使得壓實(shí)或壓實(shí)作用時(shí)間不足,路基壓實(shí)不充分。
?。?5）路基壓實(shí)過程中產(chǎn)生漏壓區(qū)。由于一些人為因素和特殊部位施工方法不當(dāng)導(dǎo)致局部路基未充分壓實(shí)。這些路基漏壓區(qū)的存在是造成路基不均勻下沉的最大隱患。
3、地下水的影響
在地下水的交替作用下,路基土體內(nèi)含水量反復(fù)變化。土體容重在一定范圍內(nèi)波動(dòng),更為重要的是,由毛細(xì)管張力引起負(fù)孔隙水壓力可以達(dá)到相當(dāng)?shù)臄?shù)值,再加上水的軟化、 潤(rùn)滑效應(yīng),使土體產(chǎn)生沉降變形。
4、 地質(zhì)不良
對(duì)地質(zhì)不良路段的處治不徹底造成該路段路基變形。
5、施工組織不當(dāng)
先施工低填路基后施工高填路基; 路橋過渡段施工中,橋先成型, 過渡段后填筑, 這些都易因壓實(shí)度不足而發(fā)生沉降。
二、路基不均勻沉降的控制措施
1、設(shè)計(jì)方面。 做好地質(zhì)勘探調(diào)查：我們要詳細(xì)的勘察路線通過的地形和水文地質(zhì)條件，對(duì)于不同一般的路段，我們要有具體的設(shè)計(jì)材料。確保路基最小填筑高度：路基最小填筑高度必須保證不因地面水、 地下水 、毛細(xì)水及凍脹作用的影響而降低其穩(wěn)定性。 按照路基設(shè)計(jì)規(guī)范要求，根據(jù)土基干濕類型及毛細(xì)水位高度確保路基最小填筑高度土質(zhì)挖方路基，需換填不少于 60cm 砂礫;石質(zhì)挖方路基，需設(shè)置30cm 砂礫墊層，橫向排水不暢路段要加設(shè)盲溝。完善路基綜合排水設(shè)計(jì):縣級(jí)以上公路工程設(shè)計(jì)中，必須遵循因地制宜、 整體規(guī)劃、 綜合考慮的原則，進(jìn)行路基縱、 橫向排水設(shè)計(jì)，避免造成兩側(cè)長(zhǎng)期積水浸泡路基，使路基承載力下降而發(fā)生沉降變形。
2、加強(qiáng)質(zhì)量管理。
路基是公路工程的重要組成部分， 所以在路基工程施工時(shí)， 必須加強(qiáng)質(zhì)量控制的力度： 一是要嚴(yán)格選擇施工隊(duì)伍，要選擇具有相應(yīng)資質(zhì)的土方施工隊(duì)伍; 二是要對(duì)施工人員、質(zhì)量管理人員進(jìn)行培訓(xùn)， 明確質(zhì)量責(zé)任， 明確土方施工過程質(zhì)量控制的方法和目標(biāo);三是要針對(duì)土方不同的施工部位、不同的施工段落分別制定詳細(xì)的施工工藝， 并做好技術(shù)交底工作;四是加強(qiáng)施工過程控制， 嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。
3、 防治土方不均勻沉降的具體措施
?。?） 對(duì)橋頭部位產(chǎn)生的不均勻沉降; 臺(tái)背回填采用透水性較好的材料，回填范圍嚴(yán)格按規(guī)定要求， 并安 20cm一層進(jìn)行分層壓實(shí)，臺(tái)背墻邊緣用小型機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)。嚴(yán)格保證壓實(shí)度。
（2） 對(duì)縱向半填半挖或地面橫破較陡段落產(chǎn)生的不均勻沉降的控制：一是按規(guī)范要求做出縱向臺(tái)階， 然后對(duì)臺(tái)階進(jìn)行充分壓實(shí)（每填完一層， 在壓另一個(gè)臺(tái)階） ; 二是從地向高出分層填筑， 填筑高度達(dá)到距路基頂 1.5m的層面的壓實(shí)度按 94 區(qū)控制;三是將挖方段下挖至150cm以下的路基沉降值，又保證了路基不產(chǎn)生不均勻沉降。
?。?）對(duì)路基橫向填挖結(jié)合部位不均勻沉降的控制： 將結(jié)合處挖方段下挖 150cm， 并依次做臺(tái)階， 臺(tái)階寬1m， 高為一個(gè)土方填筑厚層。 每個(gè)臺(tái)階與填方整體填筑碾壓。150cm層面按94控制壓實(shí)度， 150以上按96控制壓實(shí)度。
?。?） 路基填高小于 1.2m的地段， 對(duì)這樣的段落應(yīng)將該段路基范圍內(nèi)挖除 50-80cm， 整平后進(jìn)行碾壓處理，對(duì)挖除的部分進(jìn)行換填滲水性較好的材料，這樣提高了原地基的承載能力，同時(shí)減少了地下水對(duì)路基的侵害， 解決了因地基承載力不足而產(chǎn)生的路基不均勻沉降。
（5）對(duì)正常部位的路基施工中，不同材料混填、 土石混填、 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)或現(xiàn)場(chǎng)填料不一致等因素造成路基不均勻沉降問題的控制：首先應(yīng)杜絕不同材料混填， 要求同一段落相同填筑層， 必須到同一取土場(chǎng)取料; 土方施工時(shí)推土機(jī)粗平后， 要人工清除超粒徑石塊， 如有人工挖除， 必須回填; 施工過程中要嚴(yán)格控制土方分層厚度、含水量、 平整度、 碾壓遍數(shù)， 并加強(qiáng)壓實(shí)度的檢測(cè); 要加大標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)頻數(shù)， 并與監(jiān)理中心實(shí)驗(yàn)室復(fù)試結(jié)果對(duì)比， 若差值較大， 必須重新做試驗(yàn)。
?。?）縱向陡坡段控制。由于縱向坡度較大， 造成路基填筑高度變化較大， 應(yīng)進(jìn)行整體的縱向填前碾壓， 再按規(guī)范作出臺(tái)階，然后橫向?qū)ε_(tái)階進(jìn)行二次碾壓。 再由低向高處分層填筑， 填筑的高度為使地面縱坡接近于設(shè)計(jì)縱坡。
?。?）挖方段不均勻沉降的控制：當(dāng)挖至設(shè)計(jì)路基標(biāo)高時(shí)，應(yīng)對(duì)路基土質(zhì)及地下水情況進(jìn)行觀察。如發(fā)現(xiàn)地下水活躍，且為粘性土， 則必須對(duì)其進(jìn)行換填至 150cm. 土質(zhì)挖方段應(yīng)下至80cm，再分層回填碾壓至標(biāo)高。
（8） 路基基底不平的處理：如基底高低不平且高差小于 150cm，施工時(shí)全部將基底推平， 整體填筑。 如高差大于150cm， 則按 “半填半挖” 處理。
4、強(qiáng)化質(zhì)量自檢的作用
有了良好的防治措施， 還應(yīng)有完善的質(zhì)量自檢體系， 并充分發(fā)揮自檢體系的作用。 在施工過程要嚴(yán)格執(zhí)行過程 “三檢制” ， 加強(qiáng)質(zhì)量管理與控制。進(jìn)行施工過程控制時(shí)，要從原材實(shí)控、工序質(zhì)量控制入手，全過程全方位地做好路基施工的質(zhì)量控制工作。工序自檢頻率要達(dá)到100%， 不得漏檢每一項(xiàng)試驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)。及時(shí)糾正不良的工藝操作。絕不允許不合格的工序轉(zhuǎn)序。只有這樣才能在施工中防治路基不均勻沉降問題，保證路基整體質(zhì)量。
路基是公路的重要組成部分, 作為線型建筑物,路基是線型建筑物的主體, 它貫穿公路全線, 與橋梁、 隧道相連,因此,它的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到整個(gè)公路的質(zhì)量。路基又是路面的基礎(chǔ),它與路面共同承受行車荷載的作用。實(shí)踐證明, 沒有堅(jiān)固、 穩(wěn)定的路基,就沒有穩(wěn)定的路面。路基長(zhǎng)期處在大自然環(huán)境中, 其穩(wěn)定性受當(dāng)?shù)刈匀粭l件影響很大。因此,在進(jìn)行設(shè)計(jì)、 施工、養(yǎng)護(hù)時(shí),需要深入調(diào)查公路沿線的自然條件, 從整體（地區(qū)）和局部（ 具體路線）去分析研究, 掌握各自然因素的變化規(guī)律及水溫情況、 人為因素對(duì)路基穩(wěn)定性的影響,因地制宜地采取有效工程措施,確保路基工程質(zhì)量。
