論公路路基工程質量成因及防治措施

 論公路路基工程質量成因及防治措施

　　摘 要：路基是公路建設的一個重要組成部分，承受著由路面和車輛帶來的荷載，有效的提高路基施工質量對于增強公路的使用壽命和道路穩(wěn)定性都有著至關重要的作用，文章針對路基工程中出現(xiàn)的一些質量問題提出了防治措施和個人建議，供同行參考。

　　關鍵詞：公路路基,質量成因,防治措施

　　前 言

　　路基是公路的重要組成部分，是按照路線位置和一定技術要求修筑的帶狀構造物，承受由路面?zhèn)鬟f來的荷載，應有足夠的強度、穩(wěn)定性和耐久性。路基的強度與穩(wěn)定性，受水、溫度、土質等客觀因素影響，同時也受行車荷載的作用，路基設計、施工方法及養(yǎng)護方法是否正確等人為因素制約。

　　1公路路基施工質量問題分析

　　公路路基產生質量問題主要是受路堤填料、氣候、路基地質條件、設計、施工等多方面不利因素的影響。

　　首先在設計方面，常見的有斷面尺寸不合理，邊坡取值不當，排水、防護與加固不妥，未對高填路堤進行穩(wěn)定性驗算，且施工工藝、填料沒有做特別要求說明。

　　在施工方面則主要表面為翻漿冒泥、路基整體或局部不均勻沉降、路基從橫向開裂、邊坡滑坍和凍害等。具體表現(xiàn)為：

　　1.1.1翻漿冒泥

　　路基強度因含水過多，強度急劇降低，再加上重復行車的重力，使路基發(fā)生彈簧、裂縫、鼓包、冒泥、車轍等現(xiàn)象，稱之為翻漿冒泥。翻漿冒泥一般易發(fā)生于基床土質不符合要求的部位，特別是以細粒土作路基填料、風化石質及劣質填料作基床，降雨量大的路堤和路塹地段。

　　1.1.2路基整體或局部不均勻沉降

　　影響路基沉降的因素很多，如荷載大小、土層特性及其分布、土的應力、地下水的作用等。大量的調查研究表明，路基不均勻沉降是多方面因素綜合作用的結果。一般而言，路基不均勻沉降的主要原因有：填方路基土體壓實度不足;地基土體中存在飽和軟土層;路基填料剛度差異，在行車的動荷載作用下，基床結構內可能造成較大的附加應力，導致路基破壞。地下水的動態(tài)變化，引起土體容重、孔隙水壓力等變化可能對土體產生較大的附加壓力。這些附加壓力，能造成填土的附加沉降;填料不均，回填料的材料組成和性質差異，可能引起不均勻沉降，導致路基的局部開裂或沉陷;路基的側向變形也是路基產生不均勻沉降的原因。

　　1.1.3路基縱橫向開裂

　　(1)橫向裂縫產生的主要原因

　　1)由于路基大多數(shù)為剛性和為半鋼性結構。其對溫度變化的影響十分敏感，路基受熱脹冷縮的影響，容易產生裂縫。

　　2)瀝青未達到適合于本地區(qū)氣候條件和使用要求的質量標準，致使瀝青面層溫度收縮或溫度疲勞應力(應變)大于瀝青混合料的抗拉強度(應變)。

　　(2)縱向裂縫形成的原因

　　1)縱向溝槽回填土壓實質量差而發(fā)生沉陷。

　　2)半填半挖路段的填方路基壓實度不夠，產生沉降，路面出現(xiàn)縱向裂縫。

　　1.1.4邊坡滑坍

　　形成邊坡滑坍的因素很多，主要表現(xiàn)在：

　　(1)種草、鋪設草皮、植樹等防護地段受雨水沖蝕，坡面土體流失，在植物根部間形成沖溝或沖坑，甚至直接連根帶走。

　　(2)干砌護坡地段水從坡面石縫流出，坡下土體被水淘空，片石砌體變形、下陷。

　　(3)漿砌片石地段雨水沿路基面流入護坡碎石墊層，淘空石砌坡面及基礎下土體，粉土外流成堆，而砌體表面上并無大的變化、具有一定隱蔽性。

　　(4)路基與橋涵結合部護錐沖空，路橋結合部道心產生空洞，軌枕懸空。

　　(5)其它基建取土坑邊坡未防護，土體流失造成護道寬度不足等。

　　1.1.5凍脹

　　造成凍脹的因素主要有溫度、水、土質、路基結構和行車荷載。首先冬季寒冷時間較長，路基土壤的凍結深度較大，凍脹現(xiàn)象也比較嚴重;其次是水源，包括地表積水和春融期間由山坡向下的地下滲水等，還必須有毛細作用強的粉土、細砂等細顆粒土壤;再次無論是在施工還是運營階段，受車輛和路面的荷載作用也會造成直接影響。

　　2病害的預防與整治

　　2.1 設計方面

　　(1)做好地質勘探調查

　　對路線經(jīng)過的地形、地貌、水文地質條件進行詳細探查，尤其要對特殊路基段提供詳細的設計資料，地表不良路段，設計可考慮換土或摻白灰、水泥及鋪設土工布等措施。

　　(2)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、毛細水及凍脹作用的影響而降低其穩(wěn)定性，按照路基設計規(guī)范要求，根據(jù)土基干濕類型及毛細水位高度，確保路基最小填筑高度，當路基填筑高度受限制而不能達到規(guī)范規(guī)定時，則應采取相應的處治措施，如：換填砂礫、石渣等透水性材料設置隔離層或修筑地下滲透溝等以避免地面積水和地下水浸入路基，影響路基工作區(qū)內的土基強度與穩(wěn)定性。土質挖方路基，須換填不少于60 em砂礫，石質挖方路基，須設置30 cm砂礫墊層，橫向排水不暢路段要加設盲溝。

　　(3)明確路基填料質量標準

　　要求在公路工程施工圖設計中，必須明確不同填高內路基填料的CBR值(最小強度)及最大粒徑要求。種植土、腐殖土、淤泥凍土及強膨脹土等劣質土嚴禁直接用于填筑路基。礫(角礫)類土應優(yōu)先選作路床填料，土質較差的細粒土可填于路堤底部。

　　(4)完善路基綜合排水設計

　　公路工程設計中，必須遵循因地制宜，整體規(guī)劃，綜合考慮的原則進行路基縱、橫向排水設計，避免造成路基兩側長期積水浸泡路基，使路基承載力下降面發(fā)生沉降變形。

　　(5)確保路基邊坡穩(wěn)定性

　　高填、深挖路基的邊坡應根據(jù)填料種類、邊坡高度和工程地質條件等規(guī)范確定，高填路堤必須進行路基穩(wěn)定性驗算。填方邊坡過高時，可考慮在邊坡中部加置邊坡平臺。

　　2.2填筑材料方面

　　(1)路基填筑材料中含水量應達標

　　目前用作路基填筑的材料越來越多，諸如天然戈壁料、碎石土、礫石土等都是較為理想的材料。雖然這些材料作為路基填料有強度高、穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點，但他們的優(yōu)點往往被施工人員認為只要使用這種材料就可以做出好的路基，施工中為了減低成本，許多施工單位不注意材料的最佳含水量，甚至忽略這些，造成路基反復碾壓很難達到高標準的壓實度現(xiàn)象。

　　(2)路基填筑材料中易熔鹽含量不應超標

　　路基填筑材料中易溶鹽含量超過國家規(guī)范要求時即屬鹽漬土，鹽漬土常遇到的易溶鹽類有氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣、硫酸鈉、硫酸鎂、碳酸鈉、重碳酸鈉，有時也可遇到不易溶解的硫酸鈣和很難溶解的碳酸鈣，由于土中所含易溶鹽會使土的物理、力學性質發(fā)生變化，引起許多路基“病害”的出現(xiàn)，隨著土中含鹽性質和含鹽量的不同，鹽漬土所引起的路基“病害”的類型與嚴重程度也不同，常見的鹽漲現(xiàn)象就是典型的易熔鹽含量超標引起的路基病害。

　　2.3施工方面

　　2.3.1翻漿冒泥根治

　　根治翻漿冒泥路基的方法有：加高路基;降低地下水位;設置透水性隔離層;采用碎石樁、塑料排水板、石灰樁、砂樁、石灰砂樁加固濕軟土基等。

　　2.3.2邊坡防護

　　邊坡防護包括坡面防護、沖刷防護、石砌圬工防護等。坡面防護主要是保護坡面免受雨水沖刷、坡面巖土的風化剝落、環(huán)境的協(xié)調、減緩溫差、減緩濕度變化等，起到防止水土流失的作用。坡面防護多采用方型、菱形、拱型、M型等砌石框格植物防護。

　　首先，植物的枝葉能截留部分降雨，減輕對邊坡的濺蝕，防止邊坡出現(xiàn)沖溝、坍塌和泥流等危害。其次，由于植被根部可以深入邊坡土體之中，增大土粒間的粘聚力，使邊坡更加穩(wěn)定。再次，良好的植被能增加地表粗糙度，攔截地表徑流，保護坡面免遭沖刷。在實際工程中，為了保持邊坡穩(wěn)定性和便于施工，常在邊坡上修筑一個或多個邊坡平臺及設置人工條紋，延長了水流動距離、改變水流流向，起到了消能的作用，使邊坡免受進一步?jīng)_刷。

　　石砌圬工防護仍較普遍使用�；炷�土預制塊護坡多用在路堤邊坡;連片的及帶窗孔的護面墻多用于路塹邊坡;破裂或易于風化破碎的巖石路塹邊坡采用框架梁、錨桿掛鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土或纖維混凝土等防護措施，也有較好的效果。

　　但石砌圬工及混凝土防護存在造價高、易破損等諸多問題，從保護環(huán)境角度出發(fā)，建議大力推廣種植植物防護方案，它既能改善生態(tài)環(huán)境又能起到美化景觀的作用。

　　2.3.3縱橫縫產生的預防

　　道路出現(xiàn)裂縫是由于目前所采用的基層的結構形式(強基薄面)和選用材料以及受氣候的影響而不可避免的，采取有效的的防治辦法，并防止其發(fā)展到路面龜裂，出現(xiàn)坑槽以及碎裂等嚴重病害。

　　(1)橫向裂縫的預防措施

　　1)合理組織施工，攤鋪作業(yè)連續(xù)進行，減少冷接縫。冷接縫的處理，應先將已攤鋪壓實的攤鋪帶邊緣切割整齊、清除碎料，然后用熱混合料敷貼接縫處，使其預熱軟化;鏟除敷貼料，對縫壁涂刷0.3kg/m ～0.6kg/m 粘層瀝青，再鋪筑新混合料。

　　2)充分壓實橫向接縫。碾壓時，壓路機在已壓實的橫幅上，鋼輪伸入新鋪層15cm左右，每壓一遍向新鋪層移動15cm～20cm，直到壓路機全部在新鋪層為止，再改為縱向碾壓。

　　3)橋涵兩側填土充分壓實或進行加固處理;沉降嚴重地段，事前應進行軟土地基處理和合理的路基施工組織。

　　(2)縱向裂縫預防措施

　　1)采用全路幅一次攤鋪，如分幅攤鋪時，前后幅應緊跟，避免前攤鋪幅混合料冷卻后才攤鋪后半幅，確保熱接縫。

　　2)如無條件全路幅攤鋪時，上、下層的施工縱縫應錯開l5cm以上。前后幅相接處為冷接縫時，應先將已施工壓實完的邊緣坍斜部分切除，切線須順直，側壁要垂直，清除碎料后，宜用熱混合料敷貼接縫處，使其預熱軟化，然后鏟除敷貼料，并對側壁涂刷0.3kg/m ～0.6kg/m 粘層瀝青，再攤鋪相臨路幅。攤鋪時控制好松鋪系數(shù)，使壓實后的接縫結合緊密、平整。

　　3)溝槽回填土應分層填筑、壓實，壓實度需達到要求。如符合質量要求的回填土來源或壓實有困難時，須作特殊處理，如采用黃砂、礫石砂等。

　　2.3.4凍脹整治措施

　　(1)消除水源

　　水是造成路基凍害的最主要的原因，防治這一病害的根本是盡可能消除水源。在路基施工和完成階段，都要及時排除地表積水，隔斷地下滲水，或者用地下排水降低地下水位，加設盲溝導流積水，甚至用隔離層切斷水的供應。排水及隔水的目的在于排除地表水或降低疏導地下水及隔斷下層水，以消除或減少路基土體的凍脹。

　　路基排水一般分為地面水和地下水兩大類。地面水是存在于地殼表面，暴露于大氣的水。水對路基的破壞主要由這種地表水入滲造成的，地面水以防為主，整治設計中要考慮完善或恢復地面排水系統(tǒng)，及時排除聚集在路基范圍內或流向路基本體的地表水，防止水滲入路基。通常采用的地面排水設施是邊溝、截水溝、跌水、急流槽以及地表的排水管;地表水滲入路基土體，不但降低土的抗剪強度，且成為地下水的重要補給來源，故地下水以疏導為主。為此在確定整治措施時應根據(jù)地下水的類型、補給來源、方式及流量大小等，采用不同的疏導措施。

　　(2)換土

　　采用冰凍穩(wěn)定性好、強度高的粗顆粒土換填路基上部，可以提高路基的強度和穩(wěn)定性。換土可達到三個目的：一是將部分凍脹性土換成不凍脹土，以便減小凍脹值;二是將凍脹性較弱的土(或不凍脹土)換成凍脹性較強的土，以便消滅凍谷或單側凍起等;三是改換土中的凍脹土層，或凍脹土質的不均勻條件，以消除凍害條件。換土層厚度可根據(jù)地區(qū)情況、公路等級、行車要求以及換填土材料等因素確定，一般路基上部換填60~80cm厚的粗粒土，路基可基本穩(wěn)定。

　　(3)保溫措施

　　負溫是土體凍結的前提條件，是決定土的凍結過程和凍脹以及凍土物理力學性質的基本因素。為防止水的凍結和土的膨脹，可在路基中設置隔溫層，以減少冰凍層，在路基基床的土體中，從路基基床面往下做一定厚度的保溫材料，使冬季的凍結深度不能超過保溫層厚度或按設計要求超過保溫層一定厚度。保溫層厚度一般不小于15cm，隔溫材料可用泥炭、碎磚、爐渣等，直接鋪在路面下，寬度每邊寬出路面邊緣30~50cm。

　　2.4特殊土地基處理措施

　　濕陷性黃土、軟土具有含水量大、抗剪強度低、承載能力低的特性，稱之為特殊土。水的作用是特殊性巖土性質惡化的誘導因素，它對水具有特殊敏感性。浸水軟化、強度衰減是加劇路基缺陷程度的重要原因。針對特殊土地基的特性，采取如下措施：1)換填透水性良好的土基底進行加固;2)白灰粗砂樁進行加強提高了路基承載力;3)石灰、水泥穩(wěn)定碎石法;4)對路基采取強夯、預壓等措施或使用土工織物。

　　3結 語

　　公路工程施工質量控制，是公路建設過程中的關鍵環(huán)節(jié)，它既是路面承載體也是公路的主體。因此，質量控制在公路工程建設中起著舉足輕重的作用。路基工程質量的好壞，直接影響到公路使用品質、車輛行駛的舒適性和正常的行車交通，對國民經(jīng)濟建設具有重要意義。所以要始終堅持技術標準，注意加強施工管理，強化質量意識，就一定會提高路基的耐久性。

　　參考文獻：

　　[1]賈文君，鄭瓊，楊有海.蘭新公路路基凍害原因分析及整治探討[J].路基工程.