黄土地区公路路基病害成因及养护对策

张国华

（甘肃省定西公路局，甘肃 定西 743000）

0 引言

甘肃省定西市位于甘肃的中部，通称“陇中”，下辖6县1区。定西地处黄土高原和西秦岭山地交汇区，受秦岭、祁连褶皱、六盘山支脉及黄土高原等影响，地貌比较复杂，地势起伏较大，山脉纵横，丘陵起伏，形态各异。北部的安定、陇西、通渭、临洮、渭源5县，由于自然地域属黄土丘陵沟壑区，黄土地貌特征明显。

定西公路局管养着定西境内的主要国、省干线和部分主要县道1814公里，其中高速公路267公里，一、二级公路746公里，三、四级公路801公里。这些路段除岷县全境和漳县、渭源县的部分路线外，大部分属于典型的黄土高原地貌区，受黄土自身的影响很大，最明显的就是黄土的湿陷性特征。

由于受湿陷性黄土的影响，路基病害受雨水的影响很大，每年都需要投入大量的资金来解决路基病害和水毁，近年来，定西公路局积极探索黄土地区路基病害和水毁问题的对策，通过探索，摸索出了相关问题的对策，取得了一定的成效。笔者结合近几年从事公路养护管理的经验，通过对病害的种类、成因、对策及应用中成功案例的分析总结，形成定西公路局的养护指南，以指导今后的养护工作。

1 病害的种类

黄土是第四纪的一种特殊堆积物，其主要特征是颜色以黄色为主，有灰黄、褐黄等色，含有大量粉粒，一般在55%以上，在公路路基土分类中，为特殊土，在塑性图上属于低液限黏土。黄土具有肉眼可见的大孔隙，孔隙比1左右，无层理，垂直节理发育，具有湿陷性和易溶性，一旦遇水，其天然结构容易发生崩解破坏，小则形成路基沉陷，大则边坡塌陷，导致路基路面破坏，更甚则中断交通。

路基病害主要有路基沉陷、路基翻浆、排水设施破坏、边坡坍塌、水毁冲沟。

2 成因分析

结合养护经验，形成病害的主要原因，主要有以下几种。

2.1 黄土自身的原因

由于黄土具有湿陷性，一旦遇水，其天然结构就会发生破坏，形成沉陷或陷穴、边坡塌陷、路基沉陷等路基病害。

2.2 设计方面的原因

设计方面，主要是对排水系统设计得不完善。

2.3 施工方面的原因

在一些高填方路段，由于施工中的不足，给以后的养护带来了很大的麻烦。境内北部的一条二级公路，由于修建年代较早，受当时施工压实机具的影响，加之路线穿过黄土地区，路线穿越“V”型冲沟的路段较多，形成了填方超过20米的高填方路堤，这些路堤通车后，路基逐年沉降，基层养护单位年年补沉陷，局部路段十年后路基还在沉降。

2.4 排水构造物的原因

当初修建公路时，设计的边沟、排水沟、急流槽等排水设施，大多数都是浆砌片石或混凝土，这些排水设施施工后，地基会发生沉降，导致排水设施发生变形，一旦下雨，雨水从伸缩缝下渗，逐渐使边沟地基形成陷穴，导致边沟塌陷破坏，从而造成路基破坏。

2.5 养护中的原因

养护中的原因，主要是以下几方面：一是养护不及时，对于一次降雨形成的小病害，没有发现或及时处理，导致再次降雨后病害扩大；二是养护投入不足，对于一些病害，要彻底处理，有时需要投入的资金较多，而日常养护中的养护资金有限，缺口较大，对于一些病害的处理，只好头痛医头脚痛医脚，导致病害反复发生；三是养护中的一些处理措施不合理，导致无法对一些病害彻底处理。

3 养护对策

近几年，在公路养护中，针对不同的病害采用不同的措施处理，取得了一定的成效，逐渐形成了一套行之有效的办法。下面针对具体的病害处理方法，做一些简单的论述。

3.1 路基沉陷

对于填方路基沉陷，加强养护调查，查明原因，采取不同的处置方法。对于一些低矮路基沉降形成的沉陷，采取回填、加厚路面等方法一次性处理。对于较高的填方路基，根据路基工作区深度，采取换填的方法处理。由于换填浅了没有作用，换填深了影响交通，一些地方无法中断交通施工，因此采取注浆加固、碎石桩加固等措施，尤其是高速公路路基沉降，碎石桩加固取得了很好的效果。

3.2 路基翻浆

路基翻浆的主要原因是水，特别是边沟的水。这几年，通过将土质边沟用混凝土或浆砌片石加固，减少雨水下渗进入路基，尤其将一些进行灌溉的边沟和排水沟加固，取得了一定的效果，大大减少了路基翻浆病害，翻浆处置逐年减少。

3.3 加强养护

对于一些在养护中能够及时解决的小病害，尽量及时处理，避免病害的扩大，也取得了一定的效果，尤其加强雨天巡查，将一些病害隐患消灭在萌芽状态。

3.4 合理设计养护维修方案

在设计方案时，查明路基范围内的各种隐患，针对不同隐患，采取不同的处置措施，取得了一定的效果。在设计中，一是对于排水构造物的基础，采用换填、无机结合料稳定材料处理，减小地基沉降变形，二是改变以往的维修方法，采用PVC管、UPVC管、HDPE管等管材维修完善排水设施。

根据以往的经验，对于排水设施损坏后，往往原样修复，比如混凝土边沟、急流槽破坏，采用混凝土修复，浆砌片石边沟、急流槽破坏，采用浆砌片石修复。修复之后，新修复的地方好了，旧的地方又坏了。后根据实际情况，采用PVC管、波纹管等修复急流槽，则修复一处，成功一处。

4 成功的典型案例

G312线从定西市安定区的北部穿过，定西公路局养护着其中的75.6公里，路线所经地区在定西境内是黄土湿陷性最严重的地区。从公路建成以来，边沟、排水沟、急流槽等排水设施多有毁坏，以往的方法就是原样修复，但是会再次发生毁坏。后来对于急流槽，采用PVC管修复，则修复一处，成功一处，逐步解决了急流槽二次修复的问题。目前这一成果已经在全市范围内得到广泛应用。最初时由于经验不足，加上受当时PVC材质的影响，也存在一些问题，比如PVC管壁较薄，在埋置较浅时，容易受到破坏，有些地方的管子还不得不外露时，容易受到人为破坏。后采用UPVC管、双壁波纹管、HDPE管等，由于这些管材强度高、抗变形能力强，施工简单，而且价钱也越来越便宜，因此急流槽的修复，尽可能地用管材，这种管材有如下几大好处。

4.1 抗变形能力

由于管材都是柔性结构，变形能力大，能够随着地基的沉降而变化，与地基的变形协调性好，不会开裂，尤其修建在填方边坡的急流槽。这就解决了刚性结构遇到地基变形时，不能够和地基协调变形、自身开裂破坏的问题。

4.2 接头密封

管材一般4米或6米一节，接头处有橡胶密封圈，或是采用防水密封胶及热熔接头，因此能够保证接头处不漏水，解决了刚性排水设施的伸缩缝变形漏水的问题。

4.3 施工容易

这种管材急流槽甚至不需要基础，或者施工时对原来松软的边坡，通过人工夯实即可，施工完成后，不需要养生，安装重量远小于混凝土管。

4.4 进出口处理简单

这种管材进出口如果和涵洞相接，应采用钢筋混凝土跌水井和消力池，避免单纯混凝土跌水井容易变形开裂的问题。这种钢筋混凝土的跌水井和消力池，大多数尺寸较小，根据构造要求配筋即可，对于一些大的消力池和跌水井，以及管材需要转弯、不好直接连接时，设置一些跌水井过渡，可按照受力要求配置钢筋。配置箍筋增加的造价不多，但是效果很明显。

采用上述管材修建排水设施，尤其是急流槽，在管径选择方面，要充分考虑暴雨汇水面积的大小和重现期，否则会造成管径偏大、浪费材料或管径偏小、排水能力不足的问题。这方面可参考市政排水的相关设计施工规范，对设计和施工有详细的要求。

从最初使用到目前，定西干线公路用UPVC管、双壁波纹管、HDPE管等管材维修急流槽1000余处，这些急流槽除最初有少数发生局部维修外，没有出现二次损坏，节约了资金，也减轻了公路养护人员的养护工作，取得了明显的经济效益。

5 结语

通过多年的公路养护实践和总结，可以得出，对于黄土地区的路基病害，最根本的原因是黄土本身的遇水失陷性，只有将水的问题解决，才能从根本上治理黄土地区的路基病害。应全面考虑所处自然环境、气候条件、路线路况等诸多因素，正确选择全面合理的防排水设施及适合的材料，切实预防黄土遇水失陷的发生，避免路基病害的二次发生，从而降低养护费用，延长公路的使用寿命。