高填方路基纵向裂缝的预防及成因分析

巴方

摘要：近年来，我国交通基础设施正以惊人速度向前发展，在建设过程中由于地形、经济等因素限制及技术角度需要，高填方路基具有施工工艺简便、造价经济等优势，目前已成为交通基础设施发展不可缺少的一部分。但个别工期短、任务重的项目，由于前期调研深度不足，加之填筑材料、施工质量等原因造成高填方路基发生病害的现象时有发生，尤以因路基不均匀沉降而产生的纵向裂缝最为常见。本文分析了高填方路基纵向裂缝成因，并阐述了纵向裂缝预防措施及压浆处理纵向裂缝的技术要点。

关键词：高填方路基；纵向裂缝；路基压实；压浆处理

中图分类号：U213.1 文献标识码： A

一、高填方路基纵向裂缝的成因

（一）自然因素

1.地质条件

公路沿线地质条件各不一样，有岩石、湿陷性黄土、沼泽等，各种地质变化地段都对路基稳定性有一定影响。其中以岩石为例，其种类、成因、节理、风化程度、裂缝情况以及其有无软弱夹层遇水软化情况、有无断层等，每一方面因素都可能造成路基发生不均匀沉降，进而产生纵向裂缝。

2.水文条件

公路沿线地表水排泄条件、河流洪水位和常水位、有无地表积水和积水期长短、河岸冲刷和淤积情况以及地下水位、地下水移动规律、有无层间水和裂隙水或泉水等，都会影响路基稳定性。

3.土的类别

路基产生纵向裂缝，与土的性能分不开。不同土体具有不同工程性质，会影响到路基稳定。

其中，砂砾成分的土，其强度构成以内摩擦力为主，强度较高，受水影响小，施工时不易压实，路基完成后，行车部分不受雨水的影响，而路肩边坡部分易受雨水侵蚀，经常处于湿润或半湿润状态，由此造成路肩部分不稳定，对路基整体性造成破坏，使路基出现纵向裂缝。

黏性成分大的土，其强度构成以黏聚力为主，强度随密度情况不同变化较大，并随湿度增大而降低。用黏性成分大的土所填的高填方路基路肩以外部分，在雨水作用下，强度降低，形成滑块，造成裂缝。

施工因素

1.路基填料选择不当

在高填方路段，如果采用不合格填料，而且施工时未采取相应技术措施，雨水渗入路面后，将导致路基吸水膨胀，产生侧向力，引起路基开裂。

2.路基压实不足

路基施工技术规范对路基填筑不同区域压实度有严格规定，施工过程中，机械碾压遍数、路基土方最佳含水量、填筑厚度、压实机械选择等都会影响压实度。路基压实度不足，将直接导致路基不均匀沉降，引发纵向裂缝。

（三）设计因素

1.边坡设计不合理

高填方路基边坡坡度应根据填筑材料种类、填土高度、基底地质条件和不同区域综合确定。边坡坡度须严格按照路基设计规范进行设计，若边坡设计不满足规范要求，会造成路基稳定性不够，边坡滑坍，最终造成路基纵向裂缝，严重时裂缝变宽变长，甚至出现错台。

2.自然沉降期不够

新建工程路基施工完成后，应有一个路基自然沉降过程。一般在静载和动载作用下，路基自然沉降一年比较好，但在一般情况下条件无法达到。

3.护道坡设置不规范

高填方、软土地基路段路基未按规范要求设置护坡道或护坡道宽度不足，在施工过程中路基易产生侧向变形。

（四）人为因素

我国公路设计与建设远远赶不上汽车工业的发展，国家严格控制车辆超载，专门设立超限站，主要目的就是控制超载。由于大型车辆荷载的频繁作用，使得路基结构形式发生变化，造成低填方路段产生车辙，高填方路段产生裂缝。

二、高填方路基纵向裂缝的预防措施

（一）设计方面的措施

1.软土地基特点是强度低、固结慢、变形大，在该路段不宜采用高填方路基形式。如必须在软土地基上修筑路堤时，应进行稳定验证与沉降计算。稳定验证的目的就是进行强度检验，以检验地基与路堤是否会发生由于抗剪强度不足造成浅层或深层滑动破坏。沉降计算可以预计地基的竖向变形，并为控制这种变形提供依据。

2.为利于实行填前压实，若遇地表湿软，设计时可考虑换土或掺石灰、水泥或铺设土工布等措施。

3.避免使用不宜用于填筑路堤的填料（如膨胀土），如不得以采用粘性土作填料时，为减少路堤结构的压缩变形，在设计工艺上可采用先掺灰（建议用生石灰粉）改良土性，再掺加适量水泥以提高路基的强度。

4.高填方路基设计应考虑采用土路肩及边坡防护，或用急流槽将水引离路基，以保证高填土路基边坡稳定。必须进行边坡的稳定性验算，护坡道的宽度应根据有无软土地基、填料的性质以及取用的边坡坡度等进行综合设计。

5.路基填筑前对路基范围内进行清表和夯实，在填筑50cm渣石并进行冲击压实后，以每层30cm厚的松铺厚度进行分层填筑山皮土，施工中每个区域的压实度及含水量等指标均严格按公路工程质量检验评定标准的要求进行控制。

（二）施工方面的措施

1.按设计要求对原地面进行处理并检测其压实度，若未满足设计要求，则根据现场实际情况进行翻晒、换填等处理，若为软土地基，则按软土地基的相关规范要求予以处理，直至原地面达到设计承载力的要求。

2.必须根据交通部有关施工规范、规程、工程质量检验评定标准及建设单位招标文件要求编制施工组织设计，提出自检要求，对施工全过程实施有效的质量控制和管理。在交工验收时，应提交完整真实的施工原始记录、试验数据、分项工程自检数据等质量保证资料。

3.必须按设计要求先开沟排水，再清表整平原地面，做好填前压实，并修整出一定的横坡度。河塘必须在彻底清淤换填、分层碾压至相邻地面高程后，方可进行地基处理。

4.对有预压要求的路段，在施工中应尽可能早地安排堆载。堆载预压时间越长，工后沉降就越小，堆载顶面应平整、密实、有横坡。沉降后应及时补方，一次补方厚度不应超过一层填筑的厚度，并适当压实。施工单位每月均应测定沉降量，并向监理报告一次。严禁在预压期不补填，而在预压后期，或在路面施工时一起补填的做法，以免引起过大的沉降发生。

5.路基填筑时，应按设计施工坡度及超宽碾压要求控制，要拉线控制摊铺厚度，并经常进行检查。在路基排水系统施工过程中，注重高填方路段边排水沟坡度及标高要求，调整此路段的排水设施坡度 平整度和标高，避免出现在高填方路段排水系统积水的现象，从而影响地基的稳定性。

6.填筑材料必须满足相应规范要求，严格控制含水量、每层压实厚度及碾压遍数等指标。若高填方路基处于塌陷区或岩溶区，视现场沉降观测情况，可综合考虑采取压浆或铺筑土工格栅等措施。

7.严格控制路基填筑速率。在地基处理完成后，应适时进行路基填筑。对填筑速率要进行动态控制。当日变形沉降量不大于10mm/d，水平位移不大于3mm/d 时，一般可正常填筑，否则应分析原因，停止加载或减缓填土速度或卸载，及时发现侧滑苗头。

8.结合工期要求，高填方路基施工周期不可过短，若工程项目路基施工工期超过8个月，在路基施工过程中应在路基横向范围内分左中右布置相应路基沉降观测点，按沉降观测相关要求，每月应观测 3 次以上。

三、压浆处理高填方路基纵向裂缝的施工工艺与技术要点

本部分重点介绍高填方路基纵向裂缝处治的压力灌浆设计、施工工艺和质量控制方法，为类似工程的处治积累了宝贵的经验。

（一）压浆处理纵向裂缝的特点

1.适用于周期较长的填方路基

由于路基裂缝产生时间比较长，往往是路基施工结束，路面已开工或者路面施工也已完成，甚至已通车，路基裂缝才逐渐反射到路面上来。这时候要采取全面挖开，重新填筑几乎不可能，采取压力灌浆处理技术比较适合，且能保证质量。

2.通过交通管制进行施工，将对交通运输的影响降至最低

根据路基裂缝非压浆方案的处理经验，须要求路基填方地段下沉部分重新开挖，做好台阶后重新分层填筑压实以治理裂缝病害。工作量大，且影响交通，甚至中断交通，严重影响公路交通的正常运输。采用压浆处理的方法，可通过交通局部管制进行施工，将对交通运输的影响降至最低。

3.压浆处理在一定程度上较为经济

由于高填方路基高度高，土方工作量大，挖运及回填压实的造价较高，压浆处理与传统方法相比，几乎无土方工作量，工程费用较低。

（二）压浆处理纵向裂缝的方法与步骤

1.灌浆方案

根据具体项目高填方路基的土质情况，选用有针对性的浆液进行压力灌注。灌浆类型宜为水泥灌浆等渗流型浆液，利用渗流扩散到填方土体中浆液的固结硬化，填充路基中较易连通的孔隙，并将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，增加土体抵抗变形的能力。

2.确定压浆孔的压浆半径和压浆压力大小

根据压浆地段土质情况及灌浆渗透情况，选取适当的压浆半径（R），对距路基边缘距离为R的压浆试验孔进行压浆试验。压浆时，观察路基边缘渗浆情况，当路基边缘开始渗出浆液时，记录压浆机的压浆压力大小。根据压浆设备情况，一般选择压浆压力在0.5～1.0Mpa之间。

3.压浆孔的布置

为确保路基纵向裂缝压浆处理的效果，在观测期内路基沉降较大的部分及裂缝两侧，压浆孔按梅花型布置，这样可确保水泥浆在土层中能充分并均匀地分布，同时要求压浆孔深度应深入天然地基土层0.5m，确保压浆在深度上充分布满，达到压浆的预期目标。

4.压浆技术要求

压浆孔为铅垂孔，采用无水钻进方式成孔，终孔直径≥70mm。压浆孔按由外向内的原则依次逐排由上至下的分段钻灌。填方0～1m为第一灌段，灌浆压力 0.2 MPa；1 m以下为第二灌段，灌浆压力0.5 MPa。灌浆材料宜根据项目地质条件选择合适的配合比，要求浆液结石率≥80%，28d抗压强度≥2 MPa。同时，灌浆时必需使用止浆塞。在规定的灌浆压力条件下，当注入率≤1L/min 时，持续灌注10min 即可止浆，停止灌注。

5.灌浆现场试验

在路堤和桥台选点进行灌浆现场试验。试验项目包括动力触探，面波测试， 钻孔取样密实度测试，浆液灌注试验。通过试验寻找出适合不同处治路段的浆液配合比、施工工艺和质量检测方法。

6.灌浆工艺流程

路基压力灌浆施工程序为：按设计图纸定孔放样，然后开动钻机进行成孔钻进，经检验合格后开始浆液灌注，直至达到设计要求终止灌注。其工艺流程见下图。

（三）压浆质量控制与注意事项

1.质量控制

路基压浆主要包括钻灌浆孔和灌浆两个工序，施工中按程序要求实施了工程质量的控制与检验，包括：

（1）检查钻孔孔位偏差、孔径和灌段长度。

（2）按规定进行灌浆材料的抽样送检。

（3）坚持各个处治路段每天采取浆液试件样，现场初测浆液结石率后，送样测试结石率和抗压强度。

（4）根据灌浆技术数据（注浆压力、灌浆量、浆液配合比）综合反映出的填方路段的孔隙情况，选择确认适宜本段灌浆的配合比，对处治范围进行合理的灌注。

2.注意事项

（1）路基纵向裂缝出现后，根据周期性观测数据进行分析时，有时裂缝似乎已经停止发展，沉降也已经停止，但有时会发生裂缝在停止一段时间后又重新反弹的现象，应密切关注。只有纵向裂缝的发展彻底停止，进行压浆处理才更为有效。

（2）压浆时应将水泥浆搅拌均匀，自下往上压，压力由小加至规定压力后，再重复加压2-3次至规定压力，防止土层中的水泥浆扩散不及时或受阻，影响压浆分布不到位。压到路基顶面时，要求将压浆孔顶面采取有效措施，将孔面堵塞，防止水泥浆从孔口流出而压力达不到要求，顶面土层压浆不到位。整个压浆过程要求每个压浆孔一气呵成，防止水泥浆终凝后影响浆液流动，压浆顺序要求先两侧后中间，达到浆液充满的目的。

四、结语

高填方路基不均匀沉降产生纵向裂缝是影响路基强度和稳定性的一个重要因素，也是路基常见病害之一。本文主要探讨了压浆处理高填方路基纵向裂缝的施工工艺与技术要点，在对填方路基实施压力灌浆后，浆液填充了路基土体中的孔洞与孔隙，使路基土体的密实度提高、孔隙率降低，同时由于浆液对土体中散状块石、土粒的固结作用，使土体的抗变形能力提高，病害路段的不均匀沉降得到有效控制。

参考文献

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