探究路基塌方路面沉陷中的处理探讨

2019-09-10李伟

甘肃科技纵横 2019年8期

摘要：路基塌方路面沉陷是公路在使用中急需解决的重要问题，直接关系到国家财产的损失和行车安全。为了将路基塌方路面沉陷问题解决，以某公路为例，阐述路基塌方路面沉陷的定义，并且分析比较常见的原因，为制定处理方案明确方向。最后提出了换填法、固化剂法、垫层法、成桩加固法、压力注浆法、挡土墙加固支护、树根桩加固、注浆加固8点建议，快速处理公路出现的路基塌方路面路面沉陷问题。如此一来，不仅可以提高路基稳定性，还能够保证处理后的安全性。

关键词：湿陷性黄土;路基塌方;路面沉陷;

中图分类号：U445

公路路面沉陷修复存在于处理的全过程，为了保证公路质量，塌方沉陷的修复是有关部门关注的要点，也提出了一些相应的政策作为引导。对于目前所使用的路基修复办法，还存在一些不足，例如处理效果不明显、不了解路基塌方路面沉陷规律等。为此，有关人员需要结合公路现状，研究有效的路基塌方路面沉陷快速处理办法。

1 公路概况

某省道地势为山岭重丘区，处于黄土高原边缘地带，岩石主要以砂岩为主，地形地貌复杂，土壤类型多样。当公路投入使用之后，出现塌方沉陷问题（见图1、2），为了保证公路正常使用，需要制定有效的快速应急处理办法。

该段公路土质为湿陷性黄土，土体在上覆土层自重应力之下，浸水之后破坏了土原有的结构，并出现明显变形，带有一定的特殊性。部分杂填土也带有湿陷性特点，主要分布在东北、西北、华中、华东等地区。湿陷性黄土如果处于自然状态，主要体现出以下特点：（1）塑性弱，液限在23%～33%之间，塑限在15%～20%之间，而塑性指数为8～13;（2）含水率较少，当含水率在10%～25%之间，土体为半固态、硬塑状态;（3）压实度、抗水性较差;（4）透水性、强度高。以此为前提针对路基塌方路面沉陷的快速处理办法展开分析。

2 路基塌方路面沉陷及原因

2.1路基塌方路面沉陷

公路在使用期间，如果路基边缘的岩土层被破坏，出现明显的水平位移而导致的路基缺陷以及沟道，便被称为路基塌方;如果道路路基的岩土层被破坏，且形成明显的垂直位移现象，导致路表结构错位超过3cm，便被称为路面沉陷。

导致路面沉陷的原因比较多，比较常见的是地基结构损坏，降低承载力，公路在使用期间，如果出现地震、强降雨、泥土流失等现象，会破坏地基，从而引发路面沉陷现象。此外，如果公路在使用中的岩溶、采挖空洞区坍塌，同样会引发路面沉陷。路基塌方现象按照不同的损坏部位、程度、原因等主要有上、下边坡塌方两种，其中上边坡塌方包括滑塌、崩塌等，如果出现路基塌方现象，会导致弧形滑动。路面沉陷则有填筑体压缩式沉降、地基沉降、下边坡损坏沉陷这3种类型。上、下边坡损坏性沉陷的原因与路基塌方路面沉陷一致，本次施工中路基的塌方沉陷现象，是诸多因素导致，需要具体问题具体分析。

3 路基塌方路面沉陷快速处理方法

3.1 路面沉陷处理方法

3.1.1换填法

如果公路在施工过程中填料与相关规定不符，通车后导致路面沉陷，建议使用换填法。换填法对于沉陷面积有明确要求，更多应用在比较浅的路面沉陷中，其优势在于节省成本，操作快捷。在本次沉陷处理中应用填土复填法，应将沉陷路基的填料挖除，随后将其整平压实之后，满足压实规定，最后再根据相关规定使用填料进行回填。回填所使用的材料主要以砂砾土、亚粘土为主，其保证级配和塑性指数。回填时需要增加挖补面积，将路基开挖成为台阶的形状，采用分层填筑法，最终压实度要超出之前1%～2%左右。

3.1.2固化剂法

在处理过程高填土路基下沉，首先需要将路基填料替换，若这一行为受限，且处理现场的填筑料数量较小，建议在之前的填料当中加入相应的固化剂。本次处理过程中采用了石灰、石膏和水泥这三种固化剂，前者与土混合加压，分别用于表层、浅层土固化。

3.1.3垫层法

使用垫层法处理路面沉陷现象，一般是将灰土、素土制作成为垫层，能够结合现场情况选择适合的材料，缩短材料运输的时间，提高简便性。这种垫层法在公路路基深陷处理中比较常用，针对基底部分湿陷性的处理减少总湿陷量，从而对剩余沉陷量进行有效控制。本次組织垫层处理的过程中，施工人员挖出了已经处理的湿陷性土，将这一部分豁性土制作成土料，随即展开筛分处理，在最佳含水量的条件下分层回填。回填过程中，每层铺设厚度主要是以夯实机给出的数据为准，单层铺设厚度不超过30cm。除此之外，灰土垫层中灰、土配合比设置为2：8，灰土厚度控制到2m。

3.1.4成桩加固法

路基沉陷处理比较常用的成桩加固法主要包括以下几种：① 粉喷桩法;② 灰土挤密桩法;③生石灰桩及灰土、碎石和干拌水泥碎石桩挤密法。针对沉陷问题需要结合实际情况选择合适的方法，例如路基下沉小于10m，可以采用灰土挤密桩加固技术。该加固技术中的灰土挤密桩主要是通过打桩机、振动器这两个设备，在地基土层中打入钢套管，随后将其拔出，土层内便会形成桩孔，采用分层法在桩孔内部填入石灰土，并进行夯实处理，如此便可以得到灰土桩。

这种加固法和竖向加密方法存在差异，灰土密桩是通过横向加密土体的方式加固土体。施工期间，如果套管打入地层之后管周地基土受到水平挤压，那么将会优化管周附近土体的物理性质。一旦成桩之后，石灰土和桩间土出现离子交换以及凝硬反应，便会及时释放热量，土体的体积不断膨胀，从而提高密实度、降低压缩性，减弱这一部分土体的湿陷性。

使用成桩加固法处理路面沉陷问题，一般是在原位对湿陷性黄土进行处理，不需要将地基土挖出，有极好的环保性。此外，处理地基的深度最多可达到15m，所使用的回填材料成本低，机械设备与相关工艺的操作比较便捷，无论是经济性还是技术性，都能够获得非常好的效果。

3.1.5压力注浆法

灌浆法在路面沉陷中应用，主要是通过液压以及气压等，在注浆管内注入浆液，使其能够缓缓流入到地层当中，这时浆液便会以充填、渗透、挤密的方式，填满土粒以及岩石裂缝，施工人员对其进行控制，便可以使原本松散的土粒以及裂缝重新胶结。灌浆施工期间，需要进行灌浆压力、浆液浓度的测试，这样一来灌浆压力、浆液浓度的确定便成为重要因素。如果灌浆压力不足，会减小浆液扩散半径，导致出现空白区;若压力超出规定，便会对路基结构造成破坏。所以，该路段组织大范围灌注之前，施工人员专门针对灌浆压力进行了试验，按照注浆段路基种类和单孔注浆量确定注浆压力，最终确定的浆液浓度水灰比为1：1。除此之外需注意的是，对与密度满足要求的翻土路基，建议结合实际情况调整水量，确保稀浆可以全部渗透到路基内。

3.2 路基塌方处理方法

3.2.1 挡土墙加固支护

如果公路出现路基塌方现象，且路基塌方情节较轻，土体侧向滑移力不大，这时可以在路基塌方位置设置挡土墙，达到快速修复路基的目的。路基坡脚位置可以铺设砌石和混凝土，对路基坡脚坍塌现象进行控制。挡土墙支护本身自重比较大，且具有工程量与成本高的特点，如果公路位于山区，那么道路宽度不足，坡脚处无法设置挡土墙。除此之外，坡脚土层更多以软弱岩土层为主，这种土层的承载力不高，会对挡土墙效果造成一定程度的影响。

3.2.2 树根桩加固

使用树根桩加固的方式处理路基塌方问题，需要用到直径比较小的钻孔灌注桩，通常树根桩桩径以10～25cm为最佳。路基塌方问题的处理，要使用钻机钻孔这一设备，随后结合施工现场情况增设钢筋笼，利用压力作用将水泥浆、水泥砂浆注入其中，从而获得“桩”。另外，施工人员在放置钢筋笼之后，也可以灌注碎石以及水泥浆，以此来达到加固的目的。这种小直径钻孔灌注桩被称为微型桩，竖向设置、斜向设置、网状设置均可，用于路基塌方处理体现出极强的灵活性。应用过程中桩顶位置要增设网格形钢筋混凝土，方便连接所有微型桩，从而提高土体稳定性。

3.2.3 注浆加固

通过注浆加固处理路基塌方现象，主要是基于液压、电化学原理，路基内铺设注浆管，随后再将浆液注入至路基底层，以此来排除所有的水分与空气，以浆液填充公路路基。注浆施工技术可以将松散土粒、裂隙重新胶结，提高其稳定性、强度，同时还具有防水性特点，针对水分深入而导致的路基塌方有非常有效的作用。这种注浆加固方法比较适合用于砂土、粉土以及粘性土等诸多路基塌方现象，针对路基变形模量、地层沉降进行控制，从而达到加强路基土体强度的目的。

结束语：

综上所述，对于路基塌方路面沉陷问题，需要结合实际情况选择合适的处理方案，将这一问题快速解决，避免影响行车安全，同时最大限度减少国家损失。目前对于路基塌方路面沉陷问题的处理还存在一些不足，需要在今后实践过程中不断完善。

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