公路工程填挖交界处的路基病害处治方案

2021-06-05蔡云鸥

工程建设与设计 2021年8期

蔡云鸥

（梅州市梅县区伟康公路建设投资有限公司，广东梅州514700）

1 引言

在我国山区公路建设工作稳步推进中，受到地形条件的限制，采用全断面挖方或者填方路基实施难度大，还会导致工程投资变大，侵占更多的土地，影响生态环境[1]。因此，采用半填半挖路基是一个行之有效的解决方案。半填半挖路基相对于其他类型的路基具有以下几点优势：土方开挖工程量减少；开挖土方可就地利用，避免填方远距离调运；挖方基本被利用，避免专门设置弃土场。但是，由于半填半挖路基自身的特点导致其非常容易受到水的影响，而且由于受到填方路基与挖方路基之间的差异性以及二者之间结合程度的影响，导致其容易发生失稳破坏。基于此，对填挖交界路基病害与防治对策进行深入研究很有必要。

2 填挖交界路基病害及其形成机理

2.1 填挖交界路基种类

依据搭接方向的不同，可以将填挖交界路基分为2种：横向填挖交界路基和纵向填挖交界路基[2]。其中，填方路基与挖方路基搭接方向与路基横断面方向一致的被称为横向填挖交界路基；纵向填挖交界路基是填方路基与挖方路基顺着公路纵断面方向进行搭接，如图1所示。

图1 填挖交界路基

2.2 填挖交界路基病害分类

2.2.1 裂缝

在纵向填挖交界路基处出现的为横向裂缝，其扩展方向与公路路线走向方向相交，严重时会横向贯穿路基。纵向裂缝出现在横向填挖交界路基处，其扩展方向与路线走向一致，长度普遍较长。网状裂缝在形状上表现为纵向裂缝与横向裂缝之间相互分割，主要由施工原因导致。填挖交界路基裂缝主要是挖方路基与填方路基之间存在的差异导致，路基填料强度存在差异，容易发生不均匀变形；路基固结程度存在差异，在填挖交接处会存在临界面。以上因素都对填挖交界处路基出现裂缝提供了诱因。

2.2.2 不均匀沉降

不均匀沉降是填挖交界路基的常见病害，其产生的原因是填方路基与挖方路基在工程性质上存在差异。土层的固结沉降是一个漫长的过程，包括主固结沉降和次固结沉降，在公路建设期内，填方路基的固结沉降是无法完成的。虽然挖方路基不会出现固结沉降问题，但是，会由于上层部分土体的挖除而出现较小的弹性变形。轻度的不均匀沉降往往伴随着细微裂缝的出现。而这些裂缝受到水的影响之后会逐渐变大，进一步导致了不均匀沉降的发生，严重时甚至会导致路面出现错台现象，对车辆的安全行驶造成非常大的影响。

2.2.3 路基滑动

路基滑动是一种很严重的填挖交界路基病害，会造成填挖交界面填方路基的滑动，对路基和路面带来严重的破坏，导致公路的使用功能基本丧失。引起路基发生滑动的因素有很多种，包括不均匀沉降、地下水活动以及人为因素等。

2.3 填挖交界路基病害成因分析

2.3.1 填方路段存在不良地基

填方路基会将受到的上部荷载传递到下部的地基中，若地基中存在不良土质，会在上部荷载的作用下出现较大的变形，同时还会出现持续的固结变形，通常表现为竖向变形，导致填方路基与挖方路基之间出现不均匀变形，对路基的整体稳定性带来很大的影响。

2.3.2 水的影响

对路基产生影响的主要为大气降水和地下水。大气降水会顺着路基中的裂缝渗入填挖交界面处，使填挖路基之间的结合变弱，加剧路基的破坏程度，致使裂缝进一步变宽，导致更多的水渗入裂缝中，形成恶性循环。地下水对填挖交界路基的影响主要是因为地下水位的变化所导致的，地下水位上升进入路基之后会导致路基软化，导致其强度降低而容易发生变形。

2.3.3 施工影响

填方路基的施工质量在很大程度上取决于施工工艺参数，而且填料含水率与最佳含水率相差过大也会对压实度造成影响，压实度不足会导致路基的工后沉降难以控制，尤其是开放交通之后，会受到来自车辆荷载的影响，沉降更加明显，极易导致裂缝的出现，当沉降过大时甚至会导致填方路基发生整体失稳，造成路基与路面发生严重破坏。

2.3.4 原地面坡度

原地面坡度过大会导致其对填方路基的约束不足，填方路基存在沿着原地面发生滑移的可能。填方路基一旦发生滑移，会导致路面下部部分路基被掏空，随之会出现路面断裂、错台以及脱空等一系列的严重病害，对公路的使用功能造成严重危害。

3 填挖交界路基病害处治方案研究

填挖交界路基病害的处治方案要从两方面着手：即在施工阶段采取相应的措施对挖方路基与填方路基之间的结合进行加强；加强运营期的养护力度，及时处置发生的病害，避免其进一步的发展。

3.1 施工阶段的处治方案

3.1.1 开挖台阶

当原地面的横坡超过1∶5时，需要对原地面进行开挖台阶处理，通过增加填挖路基搭接面积，提高二者之间的摩擦阻力，旨在达到提高路基整体性的目的。与此同时，在一定程度上还可以抑制不均匀沉降的出现。需要注意的是，台阶的宽度以及内倾坡度都不宜过大，否则也会导致裂缝的出现。

3.1.2 铺设土工格栅

通过铺设土工格栅，可以加大填土内部的摩擦力，以此对土体的变形起到约束作用，达到加强路基的整体性的目的[3]。而且，由于土工格栅具有网状结构，能够有效促进填方路基中孔隙水压力的消散，进而提高路基抗剪强度。土工格栅通常与开挖台阶配合使用，格栅的端头锚固在挖方路基中，格栅间的搭接不小于10 cm，并采用钢丝进行捆绑。

3.1.3 地基处理

施工前，需要对填方路段进行地基处理，以提高其承载力和强度，抑制其在路基填筑之后发生变形，消除填方路基与挖方路基之间的不均匀沉降。首先，在清除原地面的表土以及树根之后才可进行路基填筑，存在不良地基土时，要进行处理后才可以进行路基填筑。对于浅层的不良土，可进行换填处理，或者在不良土中拌入掺和料（如水泥和石灰等），进行稳定性处理。对于深层不良土，可以采用强夯、复合地基以及深层加固等方法进行处理，如图2所示。

图2 强夯加固处理

3.1.4 做好防排水

大气降水以及地下水都会对填挖交界路基产生影响，导致病害的发生，因此，应及时排除路面水，隔离地下水是一项关键工作。首先，要做好路面水的排除，避免路面积水，防止其渗入路基，破坏填挖交界路基之间的结合；其次，要对地下水进行疏导与隔离，避免其进入路基，还要选择透水性良好的材料进行路基填筑，并在填方路基中设置渗沟、横向排水管以及排水垫层等；在挖方路基中做好边沟的防渗，避免边沟中的水渗入破坏路基。

3.2 运营期间的处治方案

填挖交界路基的病害大部分出现在运营期间，而且随着运营时间的推移，病害出现的频率以及严重程度都会不断加大，因此，在运营期间做好病害的处治至关重要。车辆动荷载是在运营期间出现病害的直接原因，尤其是出现超载现象时，会加速病害的产生。因此，在运营期内要做好超载限制工作，确保公路在其荷载允许范围内正常工作。当路基出现轻微病害后，要及时进行处理，防止病害因为养护工作的疏忽而逐渐严重；对于较为严重的病害，必须对路基进行开挖修复，不能只进行表面修补处理。