浅谈鸡爪地形路基的病害原因及预防措施

郭艳丽

(河南林长高速公路有限责任公司,河南林州 456550)

浅谈鸡爪地形路基的病害原因及预防措施

郭艳丽

(河南林长高速公路有限责任公司,河南林州 456550)

鸡爪地形公路施工技术、病害的预防直接影响到山区高速公路的质量和寿命,本文结合河南林州至长治(省界)高速公路K32+600-K33+400段鸡爪地形施工处治经验,查阅了大量大献,从鸡爪地形的形成,路基通过鸡爪地形造成的主要公路病害,鸡爪地形路基破坏的处理技术等方面系统的阐述了鸡爪地形路基的病害原因、施工技术及预防措施。

鸡爪地形 地基承载力 沉降 预防

1 鸡爪地形的定义

高速公路连续通过相对高差不大，间隔距离不远的山脊和山谷地形，且山脊和山谷在道路横断面方向呈倾斜分布，构成了与鸡爪相似的地貌特征，俗称鸡爪地形。二脊一谷的称双爪地形，三爪二谷的称三爪地形，多爪多谷的称多爪地形。

2 鸡爪地形的形成

山体在地壳变化，地震，海啸作用下产生风化、剥离、坍塌、碎落和冲刷，又通过风雨雷电冰冻的反复作用重新堆积组合，构成了鸡爪地形，在漫长的岁月里，在山体的自重的作用下，在植被的保护下，这种地形趋于稳定。不遇恶劣气侯，不破坏植被，不破坏岩体的自稳能力，这种地形不轻易产生大面积坍塌。

沟谷由于水积，风积，人为堆积及雨水浸泡，动植物腐殖物侵入，土壤成份比较复杂，承载能力较低。若雨水和地下水排泄不畅，长期积水就够成淤泥和沼泽。

3 路基通过鸡爪地形造成的主要公路病害

3.1 路基的不均匀沉降

路基不均匀沉降主要由两大原因造成，一是主观原因(施工原因)，二是客观原因(非施工原因)，施工原因只要严格按照施工技术规范作业，严把材料和施工工艺关，加强检测频率，保证施工质量，是可以避免的。非施工造成的路基不均匀沉降原因比较复杂，处理比较困难，主要表现为路面开裂，路面跳车，一般不会造成道路破坏。造成的原因有：

(1)路基填土厚度不一致，路线经过起伏地形，有挖方，有零填零挖，有填方，填土高度相差悬殊，路基自身的压缩量不一样，填土越高，时间越长，车流量越大，压缩量越大，反之压缩量小。

(2)地基承载力不一致：地基承载力由地基材料强度、密度，水稳定性所决定。山谷沉积材料、沉积厚度和成分不一致，造成路基承载力不均匀，路基的填前压实，影响深度有限，当路基成形后，地基承受着路基静载和行车动载的作用，使路基产生下沉。自重大，承载力低的路段下沉量越大，一般山脊沉载力要高于山谷。地基承载力过低的路段称作软弱地基，要按软弱地基处理。

(3)地基强度差异：高速公路的路基每天要承受数万次的行车辗压，要求路基有相当高的抗疲劳强度的能力。不同强度的路基材料抵抗疲劳破坏能力不同，会产生差异沉降，强度高的填筑材料抵抗疲劳能力强，相应变形小，沉降量也小。

(4)上下车道车流量和载重相差悬殊对地基的反复作用，引起塑性变形的积累，产生上下车道不均匀的沉降。这种现象在东西方向，特别在西煤东运的公路上容易发生，

(5)弯道半径过小的路基产生内外沉降不一致，导致孤状裂纹。这种情况主要表现在互通立交的匝道上。一方面由于匝道的超高，导致内外填土厚度不一，同时当车辆行驶在匝道上时除产生前进方向的水平推力外，还会产生向外侧的惯性力，情况严重时外侧还会产生横向滑移。

(6)桥、涵、通道台背回填引起的不均匀沉降。这是高速公路通病，只是在鸡爪地形施工中往往涵洞、通道纵坡更大，填筑更困难，要更引起大家的重视，此处不作阐述。

3.2 路基的整体破坏

路基的整体破坏实际上与路不均匀沉降没有本质上的区别，是不均匀沉降的继续和发展，不均匀沉降是直位移，整体破坏是平面位移。由于地形特殊性和地质条件的差异性高速公路通过鸡爪地形的整体破坏也是常见的病害之一。主要表现为路基纵向裂缝和斜向裂缝，且伴有缝的两侧产生明显的高差。路缘石和标线明显弯曲。若处理不及时，随着裂缝的扩大将会导致道路的整体破坏。主要表现为：

(1)由于地基承载力差异过大，分界线明显，特别是纵向分界线明显的地方，路基更易发生破坏，填挖分界线处往往首先产生明显裂纹，而后产生破坏。

(3)半填半挖路段填土厚度不一，自身的压缩，在填挖接触处产生裂纹，横向坡度越大，路基整体滑移可能性越大。

(4)山谷处的高路堤对地基的剪刀破坏，这类地基虽然承载力满足要求，但地基的内摩擦角过小，在路基填料的重压下，造成地基的横向滑移，路基一侧的地面隆起。情况严重时路基也向一侧滑移。

(5)地下水的作用，由于鸡爪地形一边高一边低地态式，并且一般坡度较大，路基填筑材料多为土石混填，或填石路堤，路基下的生态水将填料中的小颗粒带走使路基淘空，产生下沉，小颗粒流失越多，路基下沉越多。轻者路基产生下沉，严重者路基产生破坏。

路基承重层山体破碎，裂隙发育，遇雨季，地表水浸入地下，造成路基承重层含水量大，甚至超饱和状，不堪路基，填料重压导致路基承重层失稳产生坍塌，而导致路基破坏。。

3.3 雨水和地下水对路基的冲刷破坏

(1)雨水对路堑边坡的破坏：挖方路基由于公路修建对山脊的地貌和植被的破坏，若截水沟布置不合理，或截水沟修建质量低劣，或截水沟修建不及时，多股水汇集在一起产生冲刷，导致边坡滑坡，严重时堵塞道路，中断交通。

路基穿越鸡爪地形，“鸡爪”和“鸡爪”之间形成大小不一的汇水面积，路基的填筑阻断了雨水的分散漫流，雨水的流量、流速和流径地需要重新组合。如果涵洞出水口不畅通，或泄水面积不能满足要求，在涵洞进口附近往往会发生涌水，产生冲刷破坏。严重时沿台身外墙冲毁路基，破坏到一定程度就生产坍塌，导致道路中断。

(2)地下水破坏：路线穿越地下水丰富地区，地下水降低了路基的承载力，影响了路基的稳定性。

4 鸡爪地形的路基破坏的处理技术: 路基破坏的原因是多方面的,因此对道路的破坏也应全面预防,综合治理

(1)软弱地基的处理技术：软弱地基视软弱程度、深度、面积及在路线中所处的位置采取不同的技术处理方法。1)换填法；2)抛石挤淤法；3)土质改良法(二灰土、三灰土、碎石土)；4)地基强夯法；5)复合路基(片石墩、碎石桩、旋喷桩、夯扩桩，打入桩、密集木桩)；6)超时静载预压法；7)排水静载预压法(砂桩排水，塑板桩排水和真空排水)。

(2)土工合成材料对差异沉降与抗滑的控制技术：随着新材料的开发利用，一种抗拉强度高，抗老化，操作方便的化工合成材料普通使用于高速公路的路基上，对于路基不均匀沉降裂缝起到了很好的抑制作用。

(3)辗压技术：强夯、冲击辗压，因影响深度大，效果明显，普遍地被公路建设者采用，对原地面处理和新填路基的辗压起了很大作用。通过强夯和冲击辗压的路堤相对沉降量较小，但强夯和冲击辗压对周围建筑物产生较大的震动，使用时应予注意。

(4)路基横向滑动和上边坡坍塌预防技术：路基的横向滑动和上边坡坍塌对道路的行车安全影响最大，因上述原因经常出现交通中断。

1 )限制路基和上边坡位移技术：限制路基和上边坡位移主要采取挡土墙和抗滑桩方法。

2 )在地基承载力较好，填土高度较大的路基，用反压护道法来平衡路基对地基产生的剪力破坏，也能有效地控制路基的横向滑动。

3 )上边坡防坍塌滑坡技术：上 边坡高度不大可采用减压 缷载技术。即放缓边坡 缷增设 载平台，减轻上边坡土压力。

上边坡地质结构有较明显的滑动面，且滑动面倾向于路基，宜采用抗滑锚杆挂网喷射砼施工方法。滑动面十分明显，滑动土体积臣大，应选择预应力锚杆或锚索，给土体施加预应力，设锚固墩或锚固框架。

(5)路基的防排水处治技术：路基的破坏大部分是由于水流引起的，地表水导致边坡冲刷，当冲刷达到一定程度时，边坡产生坍塌，造成路基破坏。

(6)道路绿化不仅美化了道路环境，缓解了司机视觉疲劳，而且是防止路基水土流失的重要手段：树木花草通过根系固化了路基表土，防止路基表层土的流失，即使对比较集中的表面冲刷也起了一个缓冲和消能作用。

(7)合理的工期有利于路基的稳定。最优秀的施工单位也只能保证施工范围内压实度合格，不可能保证地基不沉陷，路基自重对地基的压应力有一个力的传递过程，这个过程一般不小于三年，过短的工期，造成了路基自稳时间短，在没有完成沉降的路基上铺筑路面，让其过早地承担车辆的反复辗压，必然会造成路基破坏，有条件时可采用过度式路面方案，保证永久性路面不开裂不变形。

鸡爪地形公路施工技术、病害的预防和处治，目前还没有一套成熟的经验。病害的产生是多方面的综合原因，因此预防和处治也往往是多种方法相结合的综合方法，只要勘探准确，设计认真，施工精心，监测到位，修复及时，鸡爪地形的公路病害是能够得到有效控制的。

[1]中华人民共和国行业标准.公路软土地基路堤设计与施工技术规范(JTJ017-96),人民交通出版社,1997

[2]中华人民共和国交通部行业标准.公路路基设计规范 北京.人民交通出版社,1995.

[3]王国清.公路工程质量问题及防止措施.人民交通出版社,2003.

[4]叶书麟.地基处理.北京.中国建筑工业出版社,1998.