公路路基填挖交界处不均匀沉降原因及防治

2011-08-15赵勇强

黑龙江交通科技 2011年7期

赵勇强

(新疆道路桥梁工程总公司第一工程处)

0 引言

近年来随着公路设施的大幅修建，高填深挖路段和隧道工程也不断增加，在路基施工尤其是填挖交界部位施工质量难以控制，往往出现在道路投入运营后随着时间延长和车辆荷载的作用而在填挖交界处出现整体或局部不均匀沉降现象，该现象一旦出现则影响公路的正常使用，且会增加公路的养护费用，若对其重视程度不够或未采取合适的修补措施则甚至会导致滑塌等质量安全事故，产生不良社会影响。

1 填挖交界处不均匀沉降产生原因

1.1 渗透水影响

该种情况多发生于河滩路基，虽河滩路基多有防护工程，但其淹没部分仍会受到渗透水体压力的作用，而一旦防护工程渗水，且在常水位下的路基则会受到河水的浸泡，即使在填筑时稳定的土体的强度也会急剧下降，尤其是水稳性差的土体更为明显，最终将会破坏路基的整体稳定性能，造成各种裂缝以及整体或局部的不均匀沉降。

1.2 地下潜流

该种情况是当挖方路段开挖后导致附近地下水的径流方向发生变化，在开挖前处于横流的水体会变为纵流等，导致地下潜流水侵蚀路基而增大路基的含水量，降低路基的强度而形成病害，该种情况对细粒土更为明显;或由于地下潜水由于植被吸收和阳光照射等作用而导致径流方向发生变化，该原因虽部明显但日积月累也会对路基造成损害。

1.3 径流渗水

施工中一般在路堑两侧设置边沟用于排水，边沟在引出设计段均和填挖交界处平行，在边沟填筑时若填筑不密实则边沟内的水会下渗，或边沟砌筑时由于砌筑砂浆不饱满或勾缝砂浆脱落均会导致沟内水体进入路基，终将导致路基强度降低造成路基不均匀沉降。

1.4 地质勘探不到位

在路基施工前尤其是地质病害较多的区域进行路基施工前应对其进行详尽的地质勘探，并结合实际情况在施工中采取相应措施进行处治，由于路基一旦建成则存在长期受地下潜流长期冲刷的可能，长期以往将会造成在填挖交界部位出现不同程度的软弱层，因此对该部位应加强勘探，严禁出现漏探并采取有效措施对原地基进行有效处理。

1.5 填筑工艺不当

规范规定填筑材料超粒径不可超过填筑厚度的2/3，石料强度不能低于15 MPa，若在进行路基填筑时若填料超粒径现象严重，存在超粒径石块则会导致路基内出现大空隙以及在路肩处碾压不到位等现象。而采用不同岩性的石料进行混填时则在不平整部位应用细石或石屑找平，若采用强风化石料或软质岩石填筑则在碾压过程中破碎现象较为严重，甚至可出现粉质土因此会降低路基的强度，因此在材料选用时应测定其强度，严格按照规范规定选用。

1.6 施工台阶不规范

在填挖交界段路基施工一般采用台阶法施工，但由于路基施工机械化程度较高，因此在实际施工中会出现缺少人工配合的现象，而在纵横向台阶开挖都采用推土机施工因此会留下纵横向土埂，以及在压实后仍有松土存在，或边坡的表层土清理不干净，内部夹杂树根、草皮等腐殖质含量高的土体。

1.7 工后沉降不一

对新施工路基尤其是高填至路基在施工后均会不同程度的出现不均匀的工后沉降，而填挖交界部位多为高路堤，但由于路堑段的工后沉降则较小，尤其是挖石方路段其工后沉降更小，因此会导致在填挖交界部位出现不均匀沉降以及纵横向裂缝等。

2 不均匀沉降防治措施

2.1 台阶法施工

对填挖交界部位不均匀沉降的常见处理方法多为挖土质台阶，其在填方路段地面横坡坡度超过1∶5时首先应将地表草皮、腐殖土等清除，后将地面挖成台阶，台阶宽度不应小于2 m，且台阶应向内有2% ～4%的倾斜坡度，其压实度不应小于85%;当基岩面的覆盖层较薄并不稳定时则应向将覆盖层清除后再挖台阶，当覆盖层较厚且较稳定则可清除覆盖层后挖台阶，台阶挖成后应先对其进行压实后进行填筑直至路槽顶标高，并应保证填筑的压实要求，若地面横坡较陡、填挖高差较大则必须采用更为合理的土工格栅等措施来处理路基不均匀沉降;若坡面或坡脚部位裂隙水较为丰富或存在地下泉水则应沿坡脚位置每间隔2～3个填层高度设置一个盲沟以将丰富的裂隙水或泉水导流到区域外，同时应严格控制纵横坡以保持路拱以便雨季排水通畅，对于半填半挖路段施工则最好不用推土机直接进行填土作业以免形成推土区不能满足压实要求。

2.2 土工格栅

土工格栅分为塑料土工格栅和玻璃纤维土工格栅等，其均具有较高的拉伸强度和拉伸模量，并具有较低的延伸率和较好的耐高低温性能。施工时将其布置于土体的拉伸变形区后，则土基与格栅共同形成嵌锁结构，土体的拉应力将传递给土工格栅使其筋材成为抗拉构件，而当加筋土受到荷载作用则土工格栅与土体间咬合镶嵌的摩擦阻力将对土体的侧向变形形成制约，且由于格栅与土体间存在较高的粘接作用，可与土体产生相互嵌固作用效应而显示出更好的抗拉性能，即通过高抗拉性能使有筋土的强度远高于无筋土而极大的提高了路基土承受剪应力的能力，因此可在很大程度上改善了其上层沉降状况，实现断面部位均匀沉降，减少差异沉降等。

2.3 地基换填

在部分地区尤其是山区路基修筑中填挖交界处的原地面由于山体的常年冲刷作用而形成一定厚度的冲积层，对于冲击层不厚的路段可进行换填来保证路基的稳定性。在换填施工时应先将软弱层全部清除，并在填筑前应保证基槽内干燥，若施工区域地下水位较高则应采取相应的排水措施，并填筑透水性能良好的材料，多采用弱风化石料以及天然级配砂砾，而由于细粒土和强风化石的水稳性差而不宜在该路段内使用;若软弱层较厚则换填施工难度较大，且会增加施工成本，因此应在该路段填筑高强度、高透水性的材料。

2.4 路基与路床填筑

路基填筑应采用透水性能良好的材料，其以弱风化路堑开挖石料和天然级配砂砾为佳，并应加大高填挖路段台阶，在机械推土后应人工配合修整以免留下碾压不到的横向土埂，回填厚度应略小于规范允许的厚度，严禁超厚、超粒径;路床填筑应尽量采用石方填筑，最好在整个填区都采用石方，并避免在其上部采用细沙土找补以造成整个路基的强度存在较大偏差，对超粒径的材料应采用人工或机械解小或在施工过程中给予剔除。

2.5 冲击碾压或强夯

对填挖交界部位还应采取必要的冲击碾压或强夯等措施来增强补压，减小填挖路段间的不均匀沉降，对碾压成型的路基进行检验性追加冲碾遍数来提高路基的整体强度和均匀性，当路基强度达到要求时高填方路堤采用冲击碾压技术可使工后沉降减少2/3，可有效避免由于不均匀沉降所引发的裂缝。

2.6 盲沟设置

采用土工格栅法施工应先将填方路段原地面按照一般方法处理到路槽顶面下120 cm处，挖方段也处理至同样高度，之后在原地面填挖交界处开挖一道底宽401 cm，顶宽80 cm，高40 cm的梯形盲沟，沟内材料为砂、砾石或碎石，盲沟内侧、顶边均包无纺土工布，外侧和底边包复合土工膜，其搭接长度不小于10 cm，沟底坡度不小于1%，盲沟设置完成后应在内部填至120 cm后的砂、砾石或碎石等透水性良好的材料，并应保证其压实度满足要求，在填筑层内设置3层双向土工格栅，顶面及地面不布设，其填方段处置长度应为10 m，若交界线与路线垂直方向夹角大于15°则可在填挖两侧个处置5 m即可。