高速公路滞洪区软土路堤稳定性问题分析与对策

孙悦萍，郭建新，李海滨

(1.河北省沧州市高速公路建设管理局;2.河北省交通规划设计院; 3.西安科技大学建筑与土木工程学院)

高速公路滞洪区软土路堤稳定性问题分析与对策

孙悦萍1，郭建新2，李海滨3

(1.河北省沧州市高速公路建设管理局;2.河北省交通规划设计院; 3.西安科技大学建筑与土木工程学院)

高速公路滞洪区路堤稳定性问题一直是滞洪区内高速公路修建必须考虑的重要和困难问题。本文在分析地质水文条件、路堤填土性质、设计、施工、防护等高速公路滞洪区路堤稳定性问题五大原因的基础上，提出了相应的解决对策。

滞洪区;路堤稳定性;分析与对策

1 地质水文条件

地质和水文条件是影响路堤工程质量的两大关键因素。当工程地质条件不良时，如地基整体稳定性较差、地基存在软弱夹层，地基土性质差异较大等，若不采取合理工程措施进行有效处理，在路堤填筑过程中以及完成后，地基在路堤填土自重和行车荷载附加应力作用下产生较大的沉降变形或差异沉降，将导致路堤路面结构失稳。

水文条件如公路沿线地表水、地下水、层间水、裂隙水、河流洪水位、常水位，河岸的淤积情况等都会影响路堤路面结构的稳定性。气候条件，如气温、湿度、降水、日照、风力、风向、蒸发量、冰冻深度等都会影响公路沿线地面水和地下水的状况，直接影响路堤路面的水温状况。地表水下渗、地下水位上升引起路堤土体局部软化，发生湿陷变形，将导致路堤产生差异沉降。当路堤土中含水量较大时，且施工期未能及时有效排除土体中的孔隙水，路堤土体孔隙将会保持较大的水压力，且消散时间较长，最终导致路堤工后固结沉降的时间缓慢，沉降量较大。

滞洪区地质水文条件十分复杂，地基土主要以沉积软弱粘性土为主，这种土通常不适宜作为天然地基进行工程修筑，主要原因在于该类土的土质特性:压缩性高，渗透性差，土中水不易排出，土不易压密;抗剪强度低，天然不排水强度一般小于20 kPa，其变化范围一般为5～25 kPa，内聚力一般在10～15 kPa之间;含水量高、孔隙比大，含水量一般为35%～80%，有时甚至超过100%，孔隙比一般为1～2。高含水量和大孔隙率导致路基的承载力较低，并且因为含水量很高，路基处于一个软塑～流塑状态，具有明显的触变性和流变性，结构未发生破坏时，一般呈软塑状态，但一经扰动，结构就会受到破坏发生明显的强度下降，土体也呈现流塑状态，在荷载作用下，除产生主固结沉降外还会产生很大的次固结沉降。

2 路堤填土性质

土是填筑路堤的基本材料，不同类别的土具有不同的工程性质。除路堤土的种类外，填土粒径和级配情况均会对路堤强度、压缩性及水稳性等工程性能产生影响。级配合理的砂砾类土，可使填土路堤具有足够的强度、良好的密实性和较好的水稳性，倘若使用过细的砂，路堤易在渗流情况下形成流砂，破坏路堤的整体稳定性。而黏粒成分过多的土，其强度主要依靠黏聚力形成，对压密程度和湿度较为敏感，压实不足和湿度过大均易导致强度的显著下降。粉土类土毛细现象强烈，随着毛细水上升，粉土的湿度增大，路堤路面的强度和承载力均降低，在冬季由于存在负温度坡差现象，水分将通过毛细作用向上移动并聚集，使局部土层湿度大幅增加，造成路堤冻胀，春融季节排水不畅的路堤翻浆现象普遍，路面结构层也产生断裂等各种破坏。如果填土含有膨胀土、盐渍土或腐殖土等劣质土，由于膨胀土受水浸湿膨胀软化，失水收缩开裂，盐渍土中可溶盐容易溶于水中，潮湿时承载力明显降低，腐殖土有机质含量高，压缩性较大且不均匀，稳定性差，这些性质会导致路堤产生较大变形或者沉陷破坏，对路堤(基)的整体结构危害极大。

3 路堤设计方面

滞洪区属于地质水文条件特殊路段，路堤设计时应对材料性质、处治措施和施工工艺等作特殊要求说明，避免因地质资料不详、试验数据有误、参数选择不当造成设计不合理。滞洪区的软土地基天然含水量大，压缩性强、抗剪强度低，地基在路堤以及其它静、动荷载作用下强度、变形及稳定性均易发生较大的变化，直接影响到路堤的性能。滞洪区的路堤设计时的沉降计算与稳定性验算与普通地区有所区别，施工期以及预压期的地基沉降以及沉降带来的多填筑路堤填料的重量影响也更为显著，路堤的高度设计也应根据滞洪区的实际工程情况进行。滞洪区的水文条件复杂，在路堤设计时，软土地基与路堤间的排水措施应着重考虑，若排水设计不当，在雨季或洪水期，路堤受到雨水的长时间浸泡易导致路堤填土和地基土含水量增加，引起土质松软，强度降低，沉降变形，边坡坍塌等问题，甚至路堤直接被洪水冲毁破坏，在季冻区地区还会产生冻融循环破坏。

4 路堤施工方面

由于滞洪区的软土地基特点，公路路堤施工应严格按照《公路路堤施工技术规范》要求进行。路堤填筑时，应在全幅范围内分层填筑，填筑顺序与填筑厚度应符合规范要求，合理选择压实机械，按规范要求的压实工艺进行碾压压实以确保足够的压实度。对于特殊部位，例如涵洞、桥台台后以及通道两侧的构造物与填土的衔接部位，二者的稳定性差异较大，在填土碾压时应保证压实充分。如果分层厚度加大、填筑顺序不当、压实机具不合适或压实工艺未按要求，将会造成填土的压实强度不均匀，压实度达不到规定要求，导致路堤产生较大的沉降变形。同时路堤施工过程中还应注意排水，遇雨天时，若路堤积水无法及时排除，路基填土遇水软化和强度下降将危及路堤的稳定性。

5 路堤防护方面

滞洪区的高填方路堤的一般施工方法是先超宽填筑，再刷坡，然后防护，路堤施工和防护的不同步性造成路堤暴露，易被暴雨冲刷。对于填高超过5 m的路堤，施工期间一般至少要经过一次夏季暴雨冲刷过程，当暴雨强度较大时，对路堤的毁坏更为严重，对于被雨水冲刷得残缺不全、沟壑较多的路堤，倘若不进行彻底有效的处理，将会给后期施工和运营留下隐患，边坡部分开裂、局部滑坍以及路面的不均匀沉降等病害也较为普遍。路堤完工后，边坡部位对水较为敏感，具有较高的失水性和侵水性，在雨水的渗入作用和毛细水的毛细作用影响下，边坡填土较易失稳产生横向蠕动，并沿着坡面方向发生位移，在边坡内部产生纵向裂纹，造成路堤纵向开裂并下沉。路堤的稳定性与边坡的高度和坡度密切相关，一般情况下，越陡和越高的路堤边坡更容易失稳而发生破坏。对于路堤防护要重视边坡的加固处理，主要原理是利用人工措施将边坡的滑动传送或转移到另一部分稳定体中去，从而使整个边坡处于一个新的稳定状态，采取的加固措施不同，对边坡稳定的影响和作用也不同。

6 高速公路滞洪区路堤稳定性解决对策

针对上述各因素对高速公路滞洪区路堤稳定性的影响，为提高高速公路滞洪区路堤的稳定性，建议采用如下解决对策。

(1)正确设计路堤的横断面。

(2)选择良好的路用土填筑路堤，必要时对路堤上层填土作稳定性处理。

(3)选择正确的填筑方法，充分压实路堤，保证达到规定的压实度。

(4)适当提高路堤高度，防止水分从侧面渗入或地下水位上升进入路堤工作区范围。

(5)正确进行排水设计(包括地面排水、地下排水、路面结构排水以及地基的特殊排水)。

(6)必要时设置隔离层隔绝毛细水上升，设置隔温层减少路堤冰冻深度和水分累积，设置砂垫层以疏干路堤。

(7)采取边坡加固、修筑挡土墙、土体加筋等防护措施，提高其整体稳定性。

以上各项解决对策的宗旨在于限制水分浸入路堤，或使已浸入路堤的水分迅速排除，保持干燥，提高路堤的整体强度与稳定性。

7 结语

高速公路滞洪区路堤裸露在大气中，经受着土体自重、行车荷载、地表地下水和各种自然因素的作用，路堤的各个部分将发生变形，严重时造成土体位移，危及路堤的整体性和稳定性，造成路堤的各种破坏。深入调查滞洪区内高速公路的自然条件，从地区和具体各个路段的实际情况去进行分析和研究，掌握各有关自然因素的变化规律以及其对路堤稳定性的影响，才可以因地制宜地采取有效的工程技术措施以保证高速公路滞洪区路堤具有足够的强度和稳定性。

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U416.1

C

1008－3383(2015)10－0018－02

2015－02－18

孙悦萍(1975－)，女，高级工程师，研究方向:道路工程和桥梁工程;郭建新(1972－)，男，高级工程师，研究方向:道路工程和桥梁工程。