湿陷性黄土地区路基常见病害及处理措施分析.docx

    湿陷性黄土地区路基常见病害及处理措施分析    廖自成（甘肃卓通工程技术服务有限公司，甘肃兰州 730000）0 引言湿陷性黄土普遍具有厚度大、湿陷性系数大、含水量大、渗透性强等特点，难以满足公路工程路基施工的要求，若强行施工，未采取有效处理措施，会出现一系列病害，造成严重的损失和影响基于此，有必要结合湿陷性黄土公路路基施工成功的经验，对湿陷性黄土地区路基常见病害及处理措施进行分析研究，从而为今后类似工程的施工提供有效的参考和指导1 工程概况某公路工程项目总长度为21.15km，为典型的高填方路基，基底为湿陷性黄土，最大的填方高度达54.5m，边坡高度在8～10cm 之间，在边坡上设置了加宽平台在路基施工中每填高2m，进行一次冲击碾压在路基施工中遇到了很多病害，如沉陷、陷穴、边坡破坏、高填方路堤破坏综合对比类似工程的施工经验和施工技术，采取有效的处理措施，保障施工任务顺利完成2 湿陷性黄土的特点第一，湿陷性黄土厚度大，一般在20～50m 之间，其湿陷系数比正常土层大10 倍以上第二，湿陷性黄土含水量较大，多在20%以上第三，湿陷黄土的渗透性强，水、气作用强烈，对路基产生不利影响。

第四，湿陷力大、变形剧烈第五，由于黄土具有很强的吸水性，使得地下水易从土体中渗出；再加上降雨和蒸发影响，使土体逐渐形成不透水层；地下水持续向外渗漏又会使土壤内不断膨胀发生湿陷由于黄土的结构性及含水状态的差异性，使得不同地区施工条件千差万别湿陷性黄土与正常土层相比也有一定的差异：含水量越高变形越严重第六，黄土呈弱酸性、强碱性、中性或偏碱性质，其pH 值介于6.0～8.0之间；正常土为中性或偏碱特性、偏酸性质3 湿陷性黄土地区路基常见病害3.1 沉陷在湿陷性黄土地区，竖向沉降与侧向沉降是典型的地基沉降破坏类型如果黄土路基土体是干的，在外力超过自身剪切强度的情况下，软弱的结构就会坍塌，出现大的空隙，并填满小孔隙，使其空隙逐渐变得致密，土体也趋向于固结，这时就会发生塌陷[1]湿陷性黄土地基压缩变形大，排水不良，是引起路基沉陷的主要原因当湿陷性黄土地基受到水的影响时，在一定的荷载作用下，基础结构会很快遭受破坏，出现显著的沉降病害路基沉降的现场示意图见图1图1 路基沉陷现场图3.2 陷穴在湿陷性黄土地区，路基陷穴及分布特征具有一定的规律性从地形地势来看，在该工程施工范围内的边沿和沟槽的两边，往往存在相同的凹陷。

这是由于阶地边沿及冲沟两边都是易受冲刷侵蚀的坡面，因此，越接近阶地或沟壑的坡面，崩塌的可能性就越大此外，由于阶地的落差和沟槽深度的增大，地表水流在阶地边缘和沟谷中的坡度也会增大，其渗入深度就越大，部分深度达到20m；从岩性上讲，松散的黄土层易发生孔洞，在早期黄土地层中，孔隙的发育是有限的黄土地区的路基塌陷与土壤结构、地下水潜蚀、当地特殊的水文、气候和地形等因素密切相关3.3 边坡破坏在湿陷性黄土地区，边坡可分为坡面冲蚀、边坡崩塌和边坡失稳三种类型在边坡失稳、坡面汇水面积大的情况下，由于降雨和地表水在边坡上的漫流，使边坡的坡面更加明显，从而导致边坡坡面沟壑纵横，严重时还会导致滑坡崩塌造成湿陷性黄土路基边坡破坏的原因中，除了与水分的关系外，还与路基的填土性质、路基的施工质量不合格、压实度不合格、坡型不合理等众多因素密切相关黄土具有特殊的物理性质，及垂直节理和丰富的沉积特征，包含许多空穴，因此，在坡度不合理的情况下，降雨很容易渗入土壤，造成土壤结构的破坏，并在土壤中形成串珠状的孔洞，从而影响边坡的稳定性此外，由于边坡面汇水面积太大，会使坡面水流滞留时间延长，坡面水流速度增大，从而加重坡面侵蚀。

在黄土地区，由于边坡的高度一般比较高，在降雨和其他因素的作用下，容易出现滑坡如果斜坡的坡度和高度设定不当，将导致坡顶水流较大或高边坡的顶部汇水面积过大，有崩塌破坏的危险3.4 路堤破坏该工程在湿陷性黄土地区穿越峡谷以及梁峁交界处，采用了黄土桥及坝式路基施工形式，而高填方型路堤在该工程路基施工中比较普遍在高路堤的湿陷区，由于受地表水和地下水的冲刷，发生了严重的破坏引起该工程高路堤塌陷的原因除了雨水、洪水的侵蚀之外，还有如下其他原因：第一，在工程建设之前，由于没有及时发现或充分压实而造成路基在工程后的使用中出现塌方[2]第二，基础土体具有较大的可压缩性，在工程中没有进行足够的预压，或采用改填法进行施工时，不能满足工程要求，造成路基土的承载能力达不到要求，从而造成路基沉降第三，在道路开通运营后，路基土受到上层土体的自重和车辆的反复荷载作用，产生了大量的孔隙，从而导致路基塌陷当路基压实系数不小于85%时，路基顶面以下的核心土，其工后沉降量约为路堤的0.7%～1.0%，而填土的沉陷率较大4 针对路基沉陷的处理措施在湿陷性黄土地区进行公路路基施工时，减少或消除其湿陷性是防治路基沉陷的重要措施对于普通高填方路基，应采取重夯方法，可以消除地下某一深度区域的土壤湿陷性。

为了防止地面积水和地面水的侵蚀，在公路用地的边缘采取了隔离排水措施此外，路基的碾压质量是否合格须严格控制；路基的挖方，若开挖深度小于湿陷性黄土层厚度，则在地基以下，仍会存在一定厚度的湿陷性黄土，其密度大于地表，因此具有一定的承载力同时，为了确保路基的稳定性，还应设置盲沟进行排水如果开挖深度比湿陷性黄土的厚度大，则无须进行加固，但仍需进行防水处理由于湿陷性黄土容易被水冲刷、挖空、遇到水塌陷，因此，良好的排水体系对确保地基的稳定性具有十分关键的作用在开挖过程中，应注意以下几点：第一，在路堑顶端和斜坡顶端设置拦水槽和拦水坝，排水沟槽的出口处需进行铺设和加强第二，对于挖槽的填筑地基，如果不设涵洞，则需在洞口外侧进行截流，特别是入口处要做好保护措施；如果没有涵管，则需在上游的路基坡底外侧进行加固，防止“不按直道、不走斜道”或通过隧道第三，黄土路基的边沟处应铺设补强，特别是在接头或勾缝处需保证防水不漏水4.1 针对路基陷穴的处理措施由于湿陷性黄土地区发生陷穴是一种常见的病害，对公路路基质量、稳定性造成的影响比较大为降低陷穴病害造成的影响，该工程在进行陷穴处理时，采取防治为主，以处治为辅的方式湿陷性黄土地区的坑穴隐蔽性很强，在开挖前应确定其位置、坑穴大小、深度及其影响水源等，可通过使用地质雷达等手段进行勘测。

针对路基底部已存在的坑洞，必须勘测探明坑洞的规模，并进行整体的坑洞处理防渗措施包括强化地基排水、清除坑洼、降低渗水量、强化植物防护、加固地基防渗、防止路基外侧雨水排放，并定期对容易出现坑洞的地区进行监测；对已出现的坑洞，需及时处理该工程在路基陷穴处理中，按照不同的地质条件选择的处理方法如表1 所示，取得了良好效果表1 湿陷性黄土地区路基陷穴处理方法和应用地质条件表经过治理的陷穴，其土壤表层采用石灰∶土=3∶7的灰土进行加固，或采用渗透性物质进行加固根据图纸要求，严格按照规定的要求进行粉刷如果没有原始设计，则其壁厚不得低于30cm，并将流入坑道的排水排掉，避免形成表面的积水或聚集的水流造成冲刷效应在案例工程施工中为彻底整治陷穴，采用了如下措施：一是开挖回填若陷穴暂时不会危及车辆行驶的安全性，此项技术措施为首选技术，既能保证路基的稳定性，又不会留下安全隐患；二是若陷穴在道路正下方，无法开挖回填，可采用钻孔灌砂法、灌注泥浆法进行回填；三是针对规模比较大，或者与暗河相通的陷穴，可采用网格梁、地基梁等进行跨越处理但无论采用何种处理方法，都需要做好排水工作，尤其是黄土陷穴，排水设施更要完善和有效4.2 针对路基边坡破坏的处理措施在湿陷性黄土区，必须先确定坡体的断面形态及坡度，然后再进行坡面冲刷。

通常为1∶0.2～1∶0.6斜坡过大时，水流速度大，对斜坡的侵蚀也较大；斜坡过低时，雨水等难以排出，而滞留的雨水又会侵蚀斜坡，使边坡的稳定性受到一定的影响同时，为了减小汇水面积，降低水流速度，采取阶梯状边坡[3]在坡顶、台阶上设置排水装置，确保雨水能及时排出此外，可以采取植被保护或工程保护措施，减轻或消除坡面侵蚀在湿陷性黄土地区，一方面应选择合适的斜坡高度和坡度，另一方面需采取相应的防渗措施，确保边坡的稳定性同时，加固边坡可以减轻或消除滑坡该工程采用三维土工网垫进行边坡防护，三维土工网垫以热塑性塑料作为原材料，由两个或多个的具有较高弹性和较高的表面粗糙网包孔网组成由于孔洞中有足够的空间容纳泥土，可以将泥土和植物种子混合在一起，有效阻止泥土和种子的丢失，同时也可以阻止泥土的流失此外，由于网片是不规则形状，可以通过气流和风力在网片上形成一个小小的旋涡作为一个缓冲器又由于网片的孔状构造可以提高土壤的渗透率，便于雨水的渗透和植被的萌发，可减少坡面的水量土壤中的植被根系与土壤纤维网片彼此交错，可以构成一种更为紧密的防护膜，具有较强的防腐蚀性能，可大幅度提升边坡的稳定性4.3 针对路基路堤破坏的处理措施在工程路基施工中，因受到湿陷性黄土地区地形条件的制约，往往会出现跨沟、梁峁结合的情况，因此，在湿陷性黄土地区通常采用高填方路堤的方式节省工程费用。

高填方路堤往往容易出现塌方，应对路基进行重夯处理，并在必要时进行灰土置换在填筑过程中，必须选用优良的填充物，如果填筑材料不够好，或因工程造价有限，可以采用黄土，需要注意应以新的黄土为填充物由于老黄土中的黏粒含量高，黏粒之间的结合比较紧密，导致黄土的结构性较强，而渗透性较差，在填筑地基时很难达到较好的压实度；新黄土中含有大量的砂砾，可以在填筑地基时获得较好的压实性和承载性此外，可通过采用台阶式边坡达到防止路基周边积水，保证路基的整体稳定该工程采用了仰斜式挡土墙来对破坏的路堤进行加固处理，墙身采用C20 片石混凝土，具体的设计图如图2 所示图2 路基路堤破坏处理示意图此外，还需改良高填方路基回填填料在路基材料的选用上，旧黄土和新黄土均可选用，并可依地理条件选用，但新旧黄土仅可单独用作路基，严禁新旧黄土混用新黄土在干湿调节、透水性、破碎等方面都有较好的优越性，在现有条件下，将采用新型黄土，并在使用前进行测试，对各种填充物进行配比测试，使其符合填筑要求5 结语综上所述，结合实际案例施工成功的经验，分析了湿陷性黄土地区路基常见病害及处理措施分析结果表明，在湿陷性黄土地区进行路基施工中，常常会遇到各种各样的病害，如路基沉陷、陷穴、边坡破坏、路堤破坏等，这些病害对公路施工质量、施工安全、施工效率都会造成严重的影响。

因此，在实际施工中应秉持“预防为主、早预见、早防治”的原则，立足各种病害的成因，采取有针对性的方法和措施，从源头上处理病害，将病害发生概率及造成的影响降至最低，提升公路路基的稳定性和质量，为今后类似工程施工提供指导和参考  -全文完-。