浅议公路路基不均匀沉降病害分析及处理措施
摘要：路基是公路的重要组成部分, 作为线型建筑物,路基是线型建筑物的主体, 它贯穿公路全线, 与桥梁、 隧道相连,因此,它的质量好坏直接关系到整个公路的质量。本文分析了公路路基产生不均匀沉降病害的原因，探讨了路基不均匀沉降在设计及施工过程中的控制措施。
关键词：公路,路基,不均匀沉降,病害原因,控制措施
公路路基不均匀沉降对路面结构、 路面性能和路面寿命有着重要影响, 是道路工程中的重要究课题之一。我国公路建设中的不均匀沉降现象非常普遍。有文献指出,某高速公路经实地调查发现,线路纵向路基沉降的变异系数最高达 67 . 4 %。
在公路工程施工中,很多情况下都可能造成路基的不均匀沉降:如软土地基继续沉降产生的路面沉陷或桥头跳车;路基压实度不够导致路基路面局部沉陷变形或纵向裂缝; 基层质量不好造成的块状裂缝或网裂。公路工程中,填挖过渡段是不均匀沉降的多发地段。纵向路基产生不均匀沉降, 会导致路面产生波浪式的不平整,在行车荷载作用下可能使路面产生应力重分布和应力集中, 从而使路基路面发生结构性破坏。现行沥青路面多采用波密斯特( Bur m ister)线弹性层状体系理论, 不能分析由于路面不均匀沉降引起的附加响应,因此不均匀沉降也有可能引起路面早期损坏。
一、 公路路基产生不均匀沉降病害的原因
1、 路堤填料不均匀
在公路施工过程中, 对填料、 级配很难得到有效的控制, 填料常常是路堑的挖方、隧道掘进产生的废方。这些填料差异大、 级配也相差很远。一方面, 在施工过程中,如果分层碾压厚度过大,小颗粒填料和软弱物质很难得到有效压实, 在荷载的长期作用下,回填料会产生不协调沉降变形, 路面会产生局部沉陷,刚性路面还可能产生裂纹或缝隙。另一方面, 由于回填料的性质不一样,特别是有的回填料具有膨胀性,在路基排水系统局部失效后, 水的渗入会使路面局部隆起, 影响行车舒适度,严重的会使路面破坏。
2、路基填土压实度不足
由于压实度不足, 往往导致填方路基的不均匀沉降变形,路基两侧出现纵向裂缝。路基土体压实度不足的主要原因有以下几点:
( 1)施工受实际条件的限制。路基施工时,天气太干燥,局部路堤填料粘土土块粉碎不足,致使路基压实度不均匀;暗埋式构造物处因构造物长度限制使路基边缘不能超宽碾压, 致使路基边缘压实不好, 其拼接处也会产生压实度不足的情况。
( 2)在填方路堤施工中,当路堤施工到一定高度以后,路堤边缘土体往往存在压实度不足的问题。对于较高的填方路基,通常都要做相应的处治。
( 3)由于填方土体的最佳含水量控制不好,压实效果达不到要求。
( 4)考虑到施工安全和进度,使得压实或压实作用时间不足,路基压实不充分。
( 5)路基压实过程中产生漏压区。由于一些人为因素和特殊部位施工方法不当导致局部路基未充分压实。这些路基漏压区的存在是造成路基不均匀下沉的最大隐患。
3、地下水的影响
在地下水的交替作用下,路基土体内含水量反复变化。土体容重在一定范围内波动,更为重要的是,由毛细管张力引起负孔隙水压力可以达到相当的数值,再加上水的软化、 润滑效应,使土体产生沉降变形。
4、 地质不良
对地质不良路段的处治不彻底造成该路段路基变形。
5、施工组织不当
先施工低填路基后施工高填路基; 路桥过渡段施工中,桥先成型, 过渡段后填筑, 这些都易因压实度不足而发生沉降。
二、路基不均匀沉降的控制措施
1、设计方面。 做好地质勘探调查：我们要详细的勘察路线通过的地形和水文地质条件，对于不同一般的路段，我们要有具体的设计材料。确保路基最小填筑高度：路基最小填筑高度必须保证不因地面水、 地下水 、毛细水及冻胀作用的影响而降低其稳定性。 按照路基设计规范要求，根据土基干湿类型及毛细水位高度确保路基最小填筑高度土质挖方路基，需换填不少于 60cm 砂砾;石质挖方路基，需设置30cm 砂砾垫层，横向排水不畅路段要加设盲沟。完善路基综合排水设计:县级以上公路工程设计中，必须遵循因地制宜、 整体规划、 综合考虑的原则，进行路基纵、 横向排水设计，避免造成两侧长期积水浸泡路基，使路基承载力下降而发生沉降变形。
2、加强质量管理。
路基是公路工程的重要组成部分， 所以在路基工程施工时， 必须加强质量控制的力度： 一是要严格选择施工队伍，要选择具有相应资质的土方施工队伍; 二是要对施工人员、质量管理人员进行培训， 明确质量责任， 明确土方施工过程质量控制的方法和目标;三是要针对土方不同的施工部位、不同的施工段落分别制定详细的施工工艺， 并做好技术交底工作;四是加强施工过程控制， 严把质量关。
3、 防治土方不均匀沉降的具体措施
(1) 对桥头部位产生的不均匀沉降; 台背回填采用透水性较好的材料，回填范围严格按规定要求， 并安 20cm一层进行分层压实，台背墙边缘用小型机械进行压实。严格保证压实度。
(2) 对纵向半填半挖或地面横破较陡段落产生的不均匀沉降的控制：一是按规范要求做出纵向台阶， 然后对台阶进行充分压实(每填完一层， 在压另一个台阶) ; 二是从地向高出分层填筑， 填筑高度达到距路基顶 1.5m的层面的压实度按 94 区控制;三是将挖方段下挖至150cm以下的路基沉降值，又保证了路基不产生不均匀沉降。
(3)对路基横向填挖结合部位不均匀沉降的控制： 将结合处挖方段下挖 150cm， 并依次做台阶， 台阶宽1m， 高为一个土方填筑厚层。 每个台阶与填方整体填筑碾压。150cm层面按94控制压实度， 150以上按96控制压实度。
(4) 路基填高小于 1.2m的地段， 对这样的段落应将该段路基范围内挖除 50-80cm， 整平后进行碾压处理，对挖除的部分进行换填渗水性较好的材料，这样提高了原地基的承载能力，同时减少了地下水对路基的侵害， 解决了因地基承载力不足而产生的路基不均匀沉降。
(5)对正常部位的路基施工中，不同材料混填、 土石混填、 标准击实数据不准或现场填料不一致等因素造成路基不均匀沉降问题的控制：首先应杜绝不同材料混填， 要求同一段落相同填筑层， 必须到同一取土场取料; 土方施工时推土机粗平后， 要人工清除超粒径石块， 如有人工挖除， 必须回填; 施工过程中要严格控制土方分层厚度、含水量、 平整度、 碾压遍数， 并加强压实度的检测; 要加大标准击实试验频数， 并与监理中心实验室复试结果对比， 若差值较大， 必须重新做试验。
(6)纵向陡坡段控制。由于纵向坡度较大， 造成路基填筑高度变化较大， 应进行整体的纵向填前碾压， 再按规范作出台阶，然后横向对台阶进行二次碾压。 再由低向高处分层填筑， 填筑的高度为使地面纵坡接近于设计纵坡。
(7)挖方段不均匀沉降的控制：当挖至设计路基标高时，应对路基土质及地下水情况进行观察。如发现地下水活跃，且为粘性土， 则必须对其进行换填至 150cm. 土质挖方段应下至80cm，再分层回填碾压至标高。
(8) 路基基底不平的处理：如基底高低不平且高差小于 150cm，施工时全部将基底推平， 整体填筑。 如高差大于150cm， 则按 “半填半挖” 处理。
4、强化质量自检的作用
有了良好的防治措施， 还应有完善的质量自检体系， 并充分发挥自检体系的作用。 在施工过程要严格执行过程 “三检制” ， 加强质量管理与控制。进行施工过程控制时，要从原材实控、工序质量控制入手，全过程全方位地做好路基施工的质量控制工作。工序自检频率要达到100%， 不得漏检每一项试验检测指标。及时纠正不良的工艺操作。绝不允许不合格的工序转序。只有这样才能在施工中防治路基不均匀沉降问题，保证路基整体质量。
路基是公路的重要组成部分, 作为线型建筑物,路基是线型建筑物的主体, 它贯穿公路全线, 与桥梁、 隧道相连,因此,它的质量好坏直接关系到整个公路的质量。路基又是路面的基础,它与路面共同承受行车荷载的作用。实践证明, 没有坚固、 稳定的路基,就没有稳定的路面。路基长期处在大自然环境中, 其稳定性受当地自然条件影响很大。因此,在进行设计、 施工、养护时,需要深入调查公路沿线的自然条件, 从整体(地区)和局部( 具体路线)去分析研究, 掌握各自然因素的变化规律及水温情况、 人为因素对路基稳定性的影响,因地制宜地采取有效工程措施,确保路基工程质量。
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