山区公路高填路堤病害分析及其处理措施

李 杰

(山西省公路局临汾分局，山西临汾 041000)

随着我国公路网的不断延伸和完善，目前公路建设的主场地已从平原区转移至山区。山区公路的路基工程面临的主要问题就是高填路堤的不均匀沉降和深挖路堑的边坡失稳。对于高填路堤，一旦出现路基病害，如不能分析清楚病害机理并对其进行及时治理，则路堤在地表汇水和荷载的作用下，不断加剧路基变形，从而使得路基进入了一个雨水不断浸入又不断加剧变形的恶性循环，导致路堤病害进一步加剧。

1 高路堤路基病害的表现形式

根据对我省已建公路中高填路基的广泛调查得知，目前高填路堤的主要病害形式为:

1)路基不均匀沉降引起的路面局部凹陷。由于高填路堤的不均匀下沉，导致路面局部凹陷，从而引起行车颠簸、并且容易造成路面汇水的聚集，在影响行车安全的同时，也加速了路面的早期破坏。

2)路基不均匀沉降引起的路面开裂。对于高填土路基，工后沉降大，在路基尚未完成沉降情况下，路面就已施工完成，从而使路基沉降引起路面开裂，路面汇水通过路面裂缝进入路基体而难以排出，经过春融冬冻，使得路基体变形，削弱了路基体本身的强度和稳定性。

3)路基地基承载力不足，引起路基局部或整体垮塌。由于地表附加应力的增大，若基底承载力达不到路堤本身所需要的承载力值，则路基体极易发生由于基底失稳引起垮塌。

4)路堤边坡受地表汇水冲刷严重，局部出现冲坑，尤其是在填方路堤的坡脚处，受汇水冲刷，造成坡脚局部失稳。

2 高路堤病害形成的原因

高填路堤产生病害的原因可大致归类为:路堤基底承载力不足，造成地基变形过大;施工质量难以控制而造成路基体工后沉降大;路堤边坡防护不完善导致地表汇水对路基体的破坏。

1)基底承载能力不足造成地基变形过大。

公路作为条带状构造物，地区跨越性大，经常会经过各种不同地形与地质条件的区域。尤其山区公路经过覆土层较厚的低洼地带和坡积体路段。该类地质的土质天然密实度较低，加压时具有较大的变形和可压缩性，其地基承载能力大多较低，在100 kPa以下。以填土高度为8 m，路基宽度为12 m的二级路为例，路基填土压实后的密度在19 kN/m3左右，地基附加应力值达到101 kPa，则地基附加应力值更高。

若在路基的实际施工过程中，对地基承载力未进行路基填筑前的测定，也未对承载力达不到要求值的路段进行处理，就可能导致成型后的路基发生不均匀沉降，引起路面的早期损坏。

2)路基填料性质及压实度不均匀。

由于高填路堤填土方量较大，要求整个路基体采用同一性质、同一力学性能的填料进行填筑困难很大。因此，路基填料性质的不均匀导致了路基不均匀沉降的必然发生。

同时由于路基压实度检测具有以点代面的局限性，无法保证路基整体压实度的统一性，尤其是在路基边缘地带。另外土体含水量的不一致，也是路基不均匀沉降的一个重要因素。

3)水对路堤破坏作用。

路基排水及边坡防护工程设施的不完善是造成高路堤路基和路面破坏的一种常见因素，也是工程中未引起重视的一个常见现象。高填土路堤尤其是填土路堤，由于路基排水不畅导致路基体浸水，路基土体抗剪强度的c，ψ值下降，导致路基整体内形成软弱结构面，引起路基垮塌。

同时，即使排水通畅，但由于路基边坡坡面防护工程不完善，汇水漫流，冲刷坡体，导致边坡局部形成大型冲坑，削弱了边坡体的自身稳定性，也极易引起路基的局部沉陷。

3 高填土路基病害处理措施

3.1 对于基底承载力不足的处理措施

在设计阶段，针对高填路堤应进行必要的地质勘探，探明地基承载力及是否存在软弱下卧层。同时，依据地基承载力进行高填路堤的承载力验算。

在施工阶段，路基清表后应对高填路堤处的地基承载力进行实测，并进行地基承载力的验算，满足要求后，方可进行路基体的填筑。

对于地基承载力不足或存在软弱下卧层的地段，必须进行必要的地基处理。主要处理方法有:

1)采用表层处理法。

对于软弱土层较浅的路段，软弱土层在0.5 m以内。可在软土层顶面铺砂垫层、反压护坡道或者土工聚合物进行处置。

2)采用换填法处理。

对于软弱土层较浅的路段，软弱土层在0.5 m～3.0 m之间。可将软土层全部或部分清除后，重新回填强度、透水性较好的材料，并保证压实度不低于93%。当软弱土层为淤泥时，也可采取抛石挤淤或者爆破排淤法进行处理。

3)采用复合地基处理。

对于软弱土层厚度大于3 m，则可根据实际地基承载力以及路基体要求的地基承载力对原地基进行地基处理。复合地基包括旋喷桩、粒料桩以及灰土挤密桩等。

4)采用重夯或强夯处理。

对于地基孔隙率大的非饱和土，可采用重夯或强夯对其进行处理，以提高其地基承载力。

3.2 路基填料及压实不均匀的处理措施

1)高填路基增设土工格栅。

在设计阶段，为防止路基填料不均匀导致路基的单位时间沉降量不一致引起的路面反射裂缝，应在高填路基中铺设土工格栅，以增强路基体的整体性。土工格栅每1 m填土铺设一层，并全幅铺设。经过理论分析及工程实践证明，使用土工格栅后的高填路堤，路基整体性明显提高，并且每层土工格栅间距越小，效果越明显。

2)同一层施工填筑层应采用相同的填料，并进行填料压实度和含水率的双控指标。

对于同一施工填筑层应确保填料性质及各项力学指标一致，以减小路基体由于填料不一致引起的不均匀沉降。同时对于填土路堤，应采用压实度和含水率双重指标控制路基施工质量。其压实度应满足规范要求，而含水率则需为路基填料最佳含水率增加2%，以增强路基土体的水稳性。

3)合理安排施工工期，确保高填路基在路面铺筑前能有至少一年的固结期，并进行必要的超填预压。

大量的土工试验研究及工程实践证明，高填路基即使在按设计要求压实度完成施工后，可完成总沉降量的70% ～80%，但仍然有20%～25%的沉降量需在路基填筑成型后一年内完成，导致路基发生一定的沉降变形，路基成型一年后的沉降变形量可达到总沉降量的95%。因此，高填路基成型后不宜过早铺筑路面。

4)路基填土并进行重夯补强。

由于工程工期安排等原因，如无法保证高填路堤的一年固结期，可通过对按施工要求完成施工的路基采用重夯补强的手段加快路基沉降固结。一般路基可按每填土2 m～3 m进行一次重夯补强，重夯补强夯击能为300 kN·m。在长大距离高填路基段落，可采用冲击碾压进行必要的补强。

5)对于桥头路基以及高填深挖结合部，可采用注浆预处理措施。

对桥头路基和高填深挖结合部，由于两侧路基材料性质的不同，在结合部由于沉降不均匀形成的高差，从而引起这些部位的路面开裂和跳车现象。可采用注浆预处理措施，快速固化路基填料，减少不同材料间的差异沉降。

3.3 加强防、排水措施

高填路堤无论在设计阶段、施工阶段还是在公路运营后的养护阶段，都必须确保其防、排水设施的完善。

在设计阶段，应通过设置截、排水设施将地表汇水、路面汇水及时排离路基体。同时，加强高填路堤的边坡坡面防护，尤其是边坡中间部位和坡脚地段。

在施工阶段，施工前必须做好临时防、排水设施，保证路基在施工过程中不受汇水浸泡，并在路基施工成型后及时完善排水设施并保证其施工质量。

在养护阶段，对高填路堤的排水设施和坡面防护设施应加强巡视检查力度，及时清理排水设施淤塞，及时修补坡面防护，并在条件允许的情况下，对高填路堤进行必要的变形观测。

4 结语

对于山区公路而言，高填路堤是一种较为常见的路基形式。但由于高填路堤一旦出现病害，治理费用高，且往往事倍功半。因此，公路建设初期，从设计、施工阶段将高填路堤常见病害的源头进行遏制，能有效减少高填路堤病害，提高公路行驶的舒适性和安全性。

［1］赵进友.浅谈公路软土路基处理［J］.科技信息(学术研究)，2008(26)：106.

［2］张国华.谈高填方路堤沉降的原因和防治措施［J］.山西建筑，2012，38(3)：152-153.