高填方路基主要病害成因分析与施工控制

邓洪宗

(山西省交通科学研究院，山西太原 030006)

路基填筑的合理高度，因不同的地质水文和施工条件而异。在东部沿海地区，地下水位偏高，优质筑路材料较少，通过设计合理的低路基可以获得资源节约、环境友好、性能优良的公路基础设施。根据JTG D30-2004公路路基设计规范[1]，高填方路基是指填土高度大于18 m的土质路堤或填土高度大于20 m的石质路堤。近年来，我国道路建设高速发展，道路的设计与施工中的经济、低碳与环保的理念也在不断地得到升华。然而对于土石方开挖量较大的山区公路，为了减少工程弃方远运费用，缩小占地面积，节约工程造价，方便施工，高填方路基设计方案被广泛采用。但由于高填方路基自身的工程特性，路基病害较低填方路基更为突出，并且不易控制。因此，对高填方路基变形、开裂及稳定性等方面的病害成因进行详细的分析，并提出合理的施工控制措施具有重要的工程意义。

1 病害类型及工程案例

1.1 路基开裂

路基开裂可以分为横向开裂和纵向开裂。一般情况下，横向裂缝和纵向裂缝见于路面病害方面，而很少见于路基病害方面，从而使研究裂缝的对象常常会集中在路面的结构与材料方面。实际上，与普通路基不同的是，横纵向裂缝也是高填方路基常见病害之一。如图1所示为2012年8月贵州某高速公路高填方路段出现了严重的纵向裂缝。尽管图1中反映的是路面开裂，但明显可以看到路基中出现的裂缝，这将对道路安全运营带来严重的安全隐患，必须加以重视。

1.2 不均匀沉降和局部沉陷

路基工程完工后，路基在各种因素作用下，出现整体或局部沉陷，是新建公路中常见的病害。甘肃天水至定西高速公路(天定高速)自2011年元月通车以来不到两年的时间内，高填方路段中前后就发生多处沉陷(见图2)，造成巨大的经济损失和不利的社会影响。

图1 路基开裂引起路面严重破坏

图2 高填方路基局部沉陷[2]

1.3 路基或边坡滑坍

路基或边坡滑坍病害的出现往往是多种因素作用下导致的结果，造成的经济损失和社会影响往往较大，恢复通车时间也相对较长，是路基和边坡设计中应着重避免的病害。2011年云南某公路高填方路段出现的因降雨而导致的路基滑坍(见图3)，造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响。

图3 高填方路基整体滑坍破坏

2 常见病害成因分析

2.1 工程地质因素

工程地质条件是造成高填方路基各种病害的重要因素。高填方路基往往应用于地形条件差，不适宜采用架桥或降低路基标高等措施的路段，这些路段的地质条件相对也比较复杂。同时，高填方路基的基底宽度沿线差异较大，两侧较为空旷的高等级公路的基底宽度可达90 m以上[3]。

当路线经过一些山坡时，迎风坡与背风坡的土质可能存在差异。通常，背风坡土质可能是后期逐渐沉积形成的，年代较短，土体的前期固结较差，土质的密实度较小，承载能力较差;由于风的作用，迎风坡深层的土被暴露出来，土质可能年代较久远，土体的前期固结较好，土质的密实度较大，承载能力较强。此时，基底未能得到合理的处治，尽管施工时压实达到要求，但很容易使路基在后期出现横向或纵向沉降差，从而使得路面出现横向裂缝和纵向裂缝。

2.2 勘察设计因素

外业勘测过程中未能对高填方路段地质进行布探，仅仅以一段路的主要地质情况进行笼统调查，造成对高填方路段的地质构造、各种不良地质的分布状况不清，也就导致无法从技术上进行合理的设计;在内业设计过程中，未经高填方路基的稳定性验算，仅仅按一般路基进行设计，施工工艺、填料等方面也没有提出针对性的设计方案，改扩建工程、新旧路连接处未按要求进行合理处治。同时，路基排水系统是保障路基长期性能的重要基础，应根据当地的水文条件和排水需要进行合理设计。如果处理不当，这些因素都会导致高填方路基可能出现整体下沉、局部沉陷或不均匀沉降，造成高填方路基病害，进而引发各种路面破坏。

2.3 施工方面

1)高填方路基由于填筑高度较高，施工时压实过程的控制不是很合理。尤其是高填方路基土基上方一定高度由于压实机械无法到达现场，小型压实机具压实不充分便再次填土，导致底层压实度达不到要求，工后很容易形成整体或局部沉降。如图1所示的贵州某高速公路出现的纵向裂缝可能就是由于路基横向压实的不均匀性以及靠近路肩宽度范围压实度难以保证导致纵向裂缝的出现，进而拉裂了其上的路面结构层。

2)路基填料土质不符合要求。高填方路段由于所需路基填土量较大，底部的填土质量无法得到合理的监测，施工人员为了节约成本，填料中混进了便于取用的种植土、膨胀土、腐殖土或泥沼土等劣质土。由于这几类土中有机物含量多、抗水性差、强度低，路基在施工完成后难免出现塑性变形或沉陷破坏。天定高速施工时未重视填料土质的控制，就是造成高填方路段路基沉降的重要原因之一。

3)高填方路段的基底承载能力不足，而又未进行处理。高填方路基由于其自重较大，当填土继续进行时，就会使得原地基产生压缩变形，导致路基下沉。

4)高填方路基的排水与防水设施不完善，使得路基浸水软化，路基承载能力下降，导致路基下沉或滑坍。诸多路基或边坡滑坍，大部分情况下都是由于强降雨时路基浸水或边坡土层浸水形成滑裂面而造成的。

5)高填方路基施工完成后，未经足够时间的沉降固结就铺筑路面，使得路基使用不久就出现沉陷。由于地形条件的影响，施工单位往往将低填方路段的施工完成后，才进行高填方路段路基施工，以至于高填方路段路基施工完成后，没有足够的沉降固结期就进行路面铺筑，为高填方路基病害埋下祸根。

2.4 低价中标

合理的工程造价是公路建设的基本前提和重要保障。然而随着工程行业竞争的加剧，部分单位为中标而故意压价，甚至将工程造价降低至工料机的成本价以下，致使原材料质量和施工质量难以保证，路基路面在通车运营初期即出现严重的破坏。例如，天定高速全长约235 km，总投资约87.5亿元。据有关资料介绍[2]，目前1 km高速造价平均约为1亿元，天定高速因四年前招标、开工，造价较低，平均为3 700万元/km，超低造价严重影响了工程质量。

可见，低价中标带来的直接后果可能是劣质工程导致的交通安全隐患和恶劣的社会影响，进一步将是后期维护和改建更多的资金投入。因此，除了需要政府部门制定对策加强监管、理清职责权利关系之外，还需要相关行业重塑职业道德和质量—安全—责任意识，强化法制观念，以优异的工程质量造福一方百姓。

2.5 工期紧张

近些年，随着筑路技术的进步和施工机械化程度的提高，公路建设的速度加快，使得工程建设时间大幅缩短。但是，也存在一些单位为了迎合业主需要而盲目抢工期的情况，不惜以公路质量为代价大幅缩短工期，甚至出现一些中国特色的面子工程、献礼工程、政绩工程，在运营初期就出现了各种严重的病害形式，修复代价昂贵。这些工程的背后，实际上有些属于豆腐渣工程，是对人民生命财产安全不负责任的做法。

3 施工控制措施

3.1 施工前的准备工作

1)仔细审阅设计文件，掌握各路段的填方情况、地质状况、水温状况、材料情况及现场周围环境条件，并针对关键路段重点勘查，发现有不合理或与实际差异较大的情况应及时上报业主，妥善处置。

2)清理地表植被或不良土质，并检查地表土的压实情况，必要时应先对地表土进行换填或打桩处理。

3)合理设置排水与防水设施，保证填土不被水浸泡或冲刷;疏通路基两侧纵横向排水系统，在红线外侧可各修一条90 cm左右宽的纵向排水沟贯穿全线，避免路基受水浸泡。

4)严格控制路基填料的土质与级配，避免不同土料混填，调查取土坑或土料场填料的土质、含水量，避免使用不适宜的填料填筑路基。在选取路堤填料的时候应进行相关试验，以确定填料土质。

3.2 控制施工过程

1)采用水平分层填筑方式进行路基填筑，并控制各层的压实厚度与宽度。各层应使得层面平整，以利于压实均匀。压实厚度应根据压实机具、碾压次数、压实功率、土质状况等相关参数确定，而不宜只凭借施工人员的感觉进行。一般情况下，每层的压实厚度不宜超过30 cm，填土摊铺的宽度应较设计宽度至少多出50 cm[4]。

2)施工过程中，应保证各施工层表面无积水，并根据土质和气候状况设计2%～4%的双向或单向排水横坡，以便于雨水的及时排除[5]。在间歇施工时，应根据具体情况，必要时对高填方路段路基进行覆盖处理，以防暴雨冲刷或烈日暴晒填筑层表面。

3)严格控制填料的含水量，保证压实时填土在最佳含水量附近，以保证压实质量。其他条件不变时，在最佳含水量下压实的效果最好。同时，根据各地区气候条件的不同，对填土含水量应进行适当调整，以避免施工过程中，因水分过多散失或含水量过大而造成压实不充分。

4)及时监测各层压实度。每一层压实结束后，应对其压实度进行检查。对于压实不符合要求的情况，要及时采取适当措施进行处理，必要时可采用强夯处理，以确保路基的压实度达到要求。

5)加强高填方路基边部压实。高填方路基由于较为特殊的工程条件，使得施工时路基边部压实较为困难，从而忽略了这部分的压实工作。为保证路基的整体稳定性，保证边坡的压实度，必须采取超填削坡的方式，加强路基边部的压实。

6)当原地面纵坡大于12%或横坡陡于1∶5时，应按设计要求进行挖台阶处理。一般情况下，可设置坡度向内并大于4%、宽度大于2 m 的台阶[6]。

3.3 控制工后养护工作

1)保证路基施工结束后有一定的沉降固结时间。由于高填方路基的路基体积大，对地基的压缩应力大，使得地基会产生一定的固结变形，从而导致路基出现沉降病害。经过一段时间的沉降固结，这种变形会很缓慢，甚至可以忽略，此时才能进行路面的施工。

2)路基养护期间，应注意控制行车，并在必要时采取覆盖的措施对路基边坡进行处治，避免因降雨而导致的路基边坡填土松软或流失。

4 结语

高填方路基的病害具有类型多、影响大、控制难的特点，控制好高填方路基的施工是保证高填方路基稳定性的重要措施。在高填方路基工程中，应以数据为依据，结合具体工程条件，参照常见病害类型与成因、控制措施，提出合理的病害控制措施，保证高填方路基的稳定性，减少道路病害。同时，需要牢固树立责任、质量、安全观念，综合运用先进的技术措施和管理手段，从道路的规划、勘察、设计、施工、监理、运营维护及招投标等方面对公路高填方路基的修筑质量进行全过程控制，在兼顾资源节约、环境友好理念的同时，对高填路基的沉降和稳定问题进行有效控制，最终为道路使用者提供安全、舒适、便捷的道路设施。

[1] JTG D30-2004，公路路基设计规范[S].

[2] http://news.qq.com/a/20110927/000088.htm.

[3] JTG F10-2006，公路路基施工技术规范[S].

[4] 邓学均.路基路面工程[M].北京:人民教育出版社，2008.

[5] 孔祥兴，王桂尧.高填方路基的沉降变化规律及其预测方法研究[J].公路交通技术，2006，2(12):1-4.

[6] 赵勇慧，赵智慧.高填方路堤常见病害及防治[J].改革与开放，2011(12):188.