公路路基工程常见病害及防治技术
2011-08-15贾伟
贾 伟
(太原市市政工程总公司,山西 太原 030002)
路基裸露在自然界中,整个路基经常受到自重、车辆荷载和各种自然因素的作用。由于水、温度和各种荷载的作用,路基的各部分将产生可恢复和不可恢复的变形,那些不能恢复的变形将引起路基高程和边坡坡度、形状的改变,甚至造成土体位移和路基横断面几何形状的改变,危及路基及其各组成部分的完整和稳定,形成路基的病害。
1 路基工程常见病害
1.1 路基的沉陷
路基的沉陷是指路基表面再垂直方向产生较大的沉落。路基沉陷有两种情况:一是路基本身的沉缩;二是由于路基下部天然地面承载能力不足,在路基自重的作用下引起沉陷或向两侧挤出。
1.2 边坡的滑塌
路基边坡的滑塌是最常见的路基病害之一,根据边坡土质类别、破坏原因和规模的不同,可分为以下几种:
(1)溜方。溜方是少量土体沿土质边坡向下移动所造成的。溜方通常指的是边坡上薄的表层土下溜,它可能是流动水冲刷边坡或施工不当所引起的。
(2)滑坡。滑坡是指一部分土体在重力作用下沿路堤的某一滑动面滑动。其产生的主要原因是地表水或地下水浸入土体、土体单位重增大、内部土体抗剪强度降低、稳定性不足造成的。
(3)风化剥落。风化剥落是指风化的石质路堑边坡,在外界环境因素(如降水、强风、振动等)影响下,成片或块体剥落,从而危及线路和行车安全。其一般多指地形、地质原因所造成的体积较小而数量较多的风化岩石剥落。
1.3 不良地质和水文条件造成的路基破坏
公路通过不良地质条件(如泥石流、溶洞等)和较大自然灾害(如大暴雨)地区时,均可能导致路基的大规模毁坏。在公路勘测设计过程中,应力求避开这些地区或采取相应的工程技术措施,以保证路基的安全和稳定。
2 路基病害防治技术
2.1 预防措施
预防措施即采取有效的施工措施,包括以下几个方面:
(1)做好施工组织设计是保证工程质量的前提。目前,随着工程管理的逐步规范化,工程开工前施工单位均作了不同程度的施工组织设计。在施工过程中,受资金、环境、人员设备等因素的影响,往往不能按照原定的目标完成工程进度。另外,工程指挥人员喜欢用经验管理工程,如没有给高填方路堤留有足够的时间施工和沉降,而导致高填方路堤工后沉降过大。因此,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,对高填方段应优先安排施工。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,是保证高填方路堤施工质量的重要环节。
(2)做好施工前的准备工作。开工前要认真审阅设计文件,详细了解各段的填方情况,包括地质情况、水文情况、材料情况及周围环境情况,对重要地段要重点勘查,进一步核对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时应及时上报业主,妥善处理。
(3)认真清楚地表不良土质,加大地表压实度。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(如盐渍土、膨胀土等)易产生病害,因此必须予以清除。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,在施工中应加大地表的压实度。
(4)路基填筑前,疏通路基两侧纵横向排水系统,避免路基受水浸泡。地基土和路基填筑土(如粉土、黄土、湿陷性土等细粒土),在干燥状态下结构性比较强,有较高的承载能力,一旦受水浸泡,结构性很快破坏、强度很快降低、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。
2.2 几种路基工程病害的防治措施
2.2.1 塌方、滑坡的防治
(1)排除地表水。滑坡体以外的地表水,应予拦截、引离;滑坡体上的地表水应注意防渗,并尽快汇集引出。①对于滑坡体外的地表水宜采用截水沟,滑坡体范围的地表水宜采用排水沟,降低地表水对滑坡体稳定的影响;②对滑坡体表面土层进行平整夯实,防止地表水渗入滑坡体;③有条件的情况可在滑坡体上植树、种草。
(2)排除地下水。地下水常采用疏导的方法,不宜采取堵塞的办法,即设置渗沟来排除。
(3)减重与反压。①推动式滑坡常采用滑坡后端减重,前端反压的稳定措施;②上陡下缓状的滑坡,且后端及两侧地层稳定,常采用减重的稳定措施;③前端有较长抗滑段的滑坡,可采用反压加载。
(4)支挡工程。根据滑坡性质,可采用干砌片石垛、支撑渗沟、重力式挡土墙、锚杆式挡土墙、加筋挡土墙以及锚固桩等支挡工程,以抵抗整个滑体的滑动。
2.2.2 泥石流的防治
(1)泥石流对路基的危害。泥石流爆发突然,运动快速,历时短暂,比一般洪水具有更大的破坏力,数万至数百万立方米的固体物质在很短时间内冲出山外,冲毁路基、桥涵、房屋、村镇,给公路交通和工农业造成严重危害。泥石流主要是通过堵塞、淤埋、冲刷、撞击等方式造成对路基的危害。
(2)泥石流的防治方法:①水土保持措施,包括植树造林、封山育林、平整山坡、修筑梯田、修筑排水及支挡工程等;②跨越措施,包括采用桥梁、隧道、明洞等跨越泥石流区域;③排导措施,对泥石流可采用排洪道、急流槽、导流堤等措施使泥石流顺利排走,以防止掩埋道路、堵塞桥涵;④拦截设施,主要采用拦挡坝及停淤场两种类型。
2.2.3 黄土病害的防治
(1)黄土对路基的危害。黄土受水浸湿后,土的结构受到破坏,在外荷载或土自重作用下,发生显著的下沉现象,会对路基造成破坏。
(2)黄土路基的处置措施。湿陷性黄土地基的处治包括地基处理、防水措施和结构措施三大技术措施。结合公路的特性和结构特点,地基处治常选择防水措施为主,地基处理为辅,必要时采取结构措施,多措施综合应用。
由于黄土的湿陷性,外部条件主要是水,预防湿陷性黄土产生路基病害的主要措施是防水。因此设置完善的防、排水系统,最大限度地降低路基受水浸湿的可能性是防止黄土湿陷破坏的首选措施,也是最经济的措施。