黄土地区公路路基常见病害及防治对策

黄永飞 （甘肃昶通公路养护科技有限公司，甘肃 兰州 730030）

1 引言

中国是世界上黄土分布最广的国家，其中黄土高原最为集中，约占我国黄土总面积的72.4%，具有分布连续、土层厚度大以及湿陷等级高等特点。由于黄土的湿陷性和易崩解性，使得黄土地区修建的公路路基在恶劣自然天气下，尤其雨水侵蚀时极易发生路基变形与破坏，对公路的行车安全造成严重威胁，其养护维修费用也居高不下，在一定程度上制约了当地的经济建设与发展。因此，防治黄土地区公路路基病害，对于黄土地区公路工程的建设与运维具有重要的现实意义。

2 黄土地区路基常见病害

路基是条带状结构工程，其长期裸露在自然环境中，不断受到风化、雨水冲刷及人类活动的影响，加之黄土的湿陷性，常常会出现不同情况的变形破坏，随着时间的推移，逐渐发展成严重的路基病害。黄土地区公路路基常见病害主要包括路基沉陷、路基陷穴、坡面破坏及坡体破坏等。

2.1 路基沉陷

路基沉陷是湿陷性黄土公路路基最为常见的病害。湿陷性黄土路基在遭受雨水的浸湿后，土体结构发生改变，在外力负荷或重力的影响下发生下沉，从而导致路基的沉降破坏。黄土地区路基沉降主要表现为路基下沉、基床软化、翻浆冒泥及路肩隆起等，局部的沉降也会引起路面裂缝。造成黄土路基沉陷的主要原因除黄土本身的湿陷性外，路基的填筑密度与强度不高、黄土基地未做处理、填料不符合要求、路线纵横向排水不畅及雨水冲刷也会造成路基沉陷。

2.2 路基陷穴

黄土土质以粉砂为主，含有碳酸钙的可溶盐，并具有大孔隙。在雨季时，大面积汇集的雨水或地下水流沿着黄土的垂直节理和大孔隙向路基内部渗透，含盐黄土在遇到雨水后结构遭到溶解破坏，在重力的作用下，土体不断崩解，水流带着黄土颗粒，形成暗穴，在水的侵蚀和冲刷作用下，洞壁不断坍塌，逐渐扩大形成更大的暗穴或露出地表的陷穴。路基陷穴常发生在地形起伏多变、地表径流容易汇集的地方和土质松软、垂直节理较多的新黄土中。与路基沉降相似，造成路基陷穴的本质原因为黄土的湿陷性，而雨水和地下水的侵蚀也是黄土路基陷穴发生的诱因。

2.3 坡面破坏

黄土路基坡面破坏的常见形式主要为冲刷与剥落。

①边坡冲刷是指黄土路基边坡在水流的冲蚀、冲刷作用下，沿边坡方向形成冲沟或冲坑的现象，可分为边坡淘刷和边坡冲沟。黄土路基边坡冲刷很有可能会造成大量的水土流失，导致崩塌、滑坡以及泥流等重大安全事故；同时，边坡冲刷所造成的水土流失也会导致土壤肥力降低、减少土地资源，还会破坏景观、影响水质。影响黄土地区边坡冲刷的主要因素有降雨量大小、黄土土质、边坡形式、坡度设置、边坡防护、施工质量及一些人为因素等。

②坡面剥落是指在风化、自然营力及重力等作用下，边坡表面的土体从坡面上掉落下来的现象，是黄土路基边坡最为普遍的病害之一，在各种类型的黄土层中都有可能发生。按照剥落的形态可分为鱼鳞状破落、层状剥落、片状剥落及混合状剥落。黄土路基边坡初期剥落时，整体边坡较为稳定，对行车安全影响不大，只是增加了路基维护的工作量，但是若不进行治理任其继续发展会对边坡造成严重的破坏。影响黄土地区边坡剥落的主要因素为风化条件、黄土土质、地质条件、含水量率及阴阳坡等，此外，施工质量及一些人为因素也对黄土边坡的剥落有较大影响。

2.4 坡体破坏

黄土路基坡体破坏主要包括崩塌、滑坡及泥流等，常发生于路堑边坡。

①崩塌是指边坡上大量土石在重力等作用下脱离坡面崩落、翻滚、堆积于边坡坡脚形成倒土石堆的现象。崩塌一般发生于坡度过陡或者土层节理发育的黄土路基。降雨受湿后，黄土自重增大，其结构也逐渐溶解，强度降低，不能支持旱季中斜坡的陡度而发生塌落。新的湿陷性黄土很容易发生坡脚崩塌，主要是由于新黄土结构松散，坡脚遇到水的侵蚀或冲刷后结构瓦解而失去强度，进而发生崩塌。造成黄土边坡崩塌的原因主要为边坡坡度设计的不合理、边坡防护不到位以及黄土的湿陷性。

②滑坡是指边坡上的大量土石沿着一定滑动面整体向下滑移的现象。黄土地区的滑坡主要是黄土强度的降低（尤其是雨水作用下）使得边坡的稳定性和平衡性丧失造成的。此外，在一些黄土坡脚地段，其材质为泥砂岩或粘性土，具有很好的隔水性，地下水运移或雨水的作用下在此隔水带上不断富集，产生“润滑剂”效应，同时导致附近土壤软化，形成软弱易化层，在长期的作用下，隔水带上方土体在重力或雨水的影响下产生位移，导致滑坡的产生。

③泥流是指细粒泥沙与水混合成流体并快速运移的现象。不仅仅存在于路基边坡，泥流是黄土地区一种常见的地质灾害，具有爆发突然，来势迅猛、破坏力强的特点。黄土地区产生泥流，一般要具备3个条件：a.陡峻的便于集水、集物的地形、地貌；b.有丰富的松散物质（一般为新黄土）；c.短时间内有大量的水源（强降雨）。

3 黄土路基病害防治措施

3.1 优化设计

科学合理的设计是保证黄土路基质量安全的基础，因此在设计时就应考虑各种因素对黄土路基的影响，做好应对各种病害的准备。首先，地质勘探应深入详细，并据此选择合理的线路，避开危险大、安全隐患多的区段；其次，根据现场条件确定合适的路基填料，黄土路基的填料可为老黄土，也可选用新黄土，若条件允许，应优先考虑新黄土，但不可两者混用，甚至也可采用其他填料进行换填；坡度和坡形的设计也有着至关重要的影响，在设计时，应考虑多种因素，确定合理的坡度和坡形，在保证边坡稳定性的同时，降低雨水冲刷所带来的影响；必要的边坡防护也是设计重点，在设计中可考虑采用植草、抹面、锤面、浆砌片护坡、格栅防护及挂网喷锚杆等手段为提高边坡的稳定性与抗冲刷能力。

3.2 地基加固

对于黄土地区公路路基而言，其优劣很大程度上取决于地基的稳定性与强度。选择合适的方式对地基进行加固处理，以增强地基的稳定性和强度，进而降低各种病害的发生率。常见的基地加固方法有超压固结法、化学固结法。其中超压固结法主要包括冲击压实法与强夯法，基本原理都是通过力学的手段（冲击波、动压力等）促使土颗粒进行紧密排列，实现土基加固；而化学固结法主要包括碱液加固法与硅化法，其中碱液加固法主要应用于非自重性黄土，而硅化法非自重性黄土和自重性黄土均可采用。同时，换填法也是改善地基稳定性和强度的重要方法，将路基范围内的不良土层清除，用稳定性好的砂土、天然砂砾或灰进行回填压实，改变地基的特性，提高其抗变形能力与稳定性。通过设置垫层也可提高地基的水稳定性，一般公路建造过程中常设置砂砾垫层和灰土垫层来降低水对黄土路基影响。此外，对黄土进行补强也可有效降低病害的发生率，如灰土挤密、加筋（薄膜、绳网、土工格栅）及打入板桩等。

3.3 完善排水设施

如前所述，黄土的湿陷性是造成诸多病害的主要原因之一，因此，减少水对黄土的干扰是保降低病害发生的重要途径。根据水文地质条件，在湿黄土路基施工之前，对排水设施进行科学规划设计，排水设施要完善、合理，保证排水的畅通，以减轻雨水和地下水对湿陷性黄土路基的不良影响。如在公路的两侧分别设置排水沟，分散地表水和雨水，避免公路边坡受到的雨水冲刷；在路堑边坡坡顶区域可以设置截水沟，这样可以避免雨水冲刷对黄土边坡带来的影响，同时要在坡底设置相应的排水沟，这样可以及时排导雨水，减少其对路基的侵蚀危害。

4 结语

黄土在我国有着广泛的分布，在采用黄土地区建造过公路路基的过程中，要充分考虑由于其独特有的性质，对各种路基病害进行防治。本文对换黄土路基常见4种病害，路基沉陷、路基陷穴、坡面破坏及坡体破坏进行了分析总结，并且提出一定的防治对策和措施。这些方法都经过了大量实践研究与证明，其针对黄土地区的公路建设具有一定的指导作用。