鄧洪宗

(山西省交通科學(xué)研究院，山西太原 030006)

路基填筑的合理高度，因不同的地質(zhì)水文和施工條件而異。在東部沿海地區(qū)，地下水位偏高，優(yōu)質(zhì)筑路材料較少，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的低路基可以獲得資源節(jié)約、環(huán)境友好、性能優(yōu)良的公路基礎(chǔ)設(shè)施。根據(jù)JTG D30-2004公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[1]，高填方路基是指填土高度大于18 m的土質(zhì)路堤或填土高度大于20 m的石質(zhì)路堤。近年來(lái)，我國(guó)道路建設(shè)高速發(fā)展，道路的設(shè)計(jì)與施工中的經(jīng)濟(jì)、低碳與環(huán)保的理念也在不斷地得到升華。然而對(duì)于土石方開挖量較大的山區(qū)公路，為了減少工程棄方遠(yuǎn)運(yùn)費(fèi)用，縮小占地面積，節(jié)約工程造價(jià)，方便施工，高填方路基設(shè)計(jì)方案被廣泛采用。但由于高填方路基自身的工程特性，路基病害較低填方路基更為突出，并且不易控制。因此，對(duì)高填方路基變形、開裂及穩(wěn)定性等方面的病害成因進(jìn)行詳細(xì)的分析，并提出合理的施工控制措施具有重要的工程意義。

1 病害類型及工程案例

1.1 路基開裂

路基開裂可以分為橫向開裂和縱向開裂。一般情況下，橫向裂縫和縱向裂縫見于路面病害方面，而很少見于路基病害方面，從而使研究裂縫的對(duì)象常常會(huì)集中在路面的結(jié)構(gòu)與材料方面。實(shí)際上，與普通路基不同的是，橫縱向裂縫也是高填方路基常見病害之一。如圖1所示為2012年8月貴州某高速公路高填方路段出現(xiàn)了嚴(yán)重的縱向裂縫。盡管圖1中反映的是路面開裂，但明顯可以看到路基中出現(xiàn)的裂縫，這將對(duì)道路安全運(yùn)營(yíng)帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患，必須加以重視。

1.2 不均勻沉降和局部沉陷

路基工程完工后，路基在各種因素作用下，出現(xiàn)整體或局部沉陷，是新建公路中常見的病害。甘肅天水至定西高速公路(天定高速)自2011年元月通車以來(lái)不到兩年的時(shí)間內(nèi)，高填方路段中前后就發(fā)生多處沉陷(見圖2)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不利的社會(huì)影響。

圖1 路基開裂引起路面嚴(yán)重破壞

圖2 高填方路基局部沉陷[2]

1.3 路基或邊坡滑坍

路基或邊坡滑坍病害的出現(xiàn)往往是多種因素作用下導(dǎo)致的結(jié)果，造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響往往較大，恢復(fù)通車時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)，是路基和邊坡設(shè)計(jì)中應(yīng)著重避免的病害。2011年云南某公路高填方路段出現(xiàn)的因降雨而導(dǎo)致的路基滑坍(見圖3)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會(huì)影響。

圖3 高填方路基整體滑坍破壞

2 常見病害成因分析

2.1 工程地質(zhì)因素

工程地質(zhì)條件是造成高填方路基各種病害的重要因素。高填方路基往往應(yīng)用于地形條件差，不適宜采用架橋或降低路基標(biāo)高等措施的路段，這些路段的地質(zhì)條件相對(duì)也比較復(fù)雜。同時(shí)，高填方路基的基底寬度沿線差異較大，兩側(cè)較為空曠的高等級(jí)公路的基底寬度可達(dá)90 m以上[3]。

當(dāng)路線經(jīng)過(guò)一些山坡時(shí)，迎風(fēng)坡與背風(fēng)坡的土質(zhì)可能存在差異。通常，背風(fēng)坡土質(zhì)可能是后期逐漸沉積形成的，年代較短，土體的前期固結(jié)較差，土質(zhì)的密實(shí)度較小，承載能力較差;由于風(fēng)的作用，迎風(fēng)坡深層的土被暴露出來(lái)，土質(zhì)可能年代較久遠(yuǎn)，土體的前期固結(jié)較好，土質(zhì)的密實(shí)度較大，承載能力較強(qiáng)。此時(shí)，基底未能得到合理的處治，盡管施工時(shí)壓實(shí)達(dá)到要求，但很容易使路基在后期出現(xiàn)橫向或縱向沉降差，從而使得路面出現(xiàn)橫向裂縫和縱向裂縫。

2.2 勘察設(shè)計(jì)因素

外業(yè)勘測(cè)過(guò)程中未能對(duì)高填方路段地質(zhì)進(jìn)行布探，僅僅以一段路的主要地質(zhì)情況進(jìn)行籠統(tǒng)調(diào)查，造成對(duì)高填方路段的地質(zhì)構(gòu)造、各種不良地質(zhì)的分布狀況不清，也就導(dǎo)致無(wú)法從技術(shù)上進(jìn)行合理的設(shè)計(jì);在內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，未經(jīng)高填方路基的穩(wěn)定性驗(yàn)算，僅僅按一般路基進(jìn)行設(shè)計(jì)，施工工藝、填料等方面也沒有提出針對(duì)性的設(shè)計(jì)方案，改擴(kuò)建工程、新舊路連接處未按要求進(jìn)行合理處治。同時(shí)，路基排水系統(tǒng)是保障路基長(zhǎng)期性能的重要基礎(chǔ)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃臈l件和排水需要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。如果處理不當(dāng)，這些因素都會(huì)導(dǎo)致高填方路基可能出現(xiàn)整體下沉、局部沉陷或不均勻沉降，造成高填方路基病害，進(jìn)而引發(fā)各種路面破壞。

2.3 施工方面

1)高填方路基由于填筑高度較高，施工時(shí)壓實(shí)過(guò)程的控制不是很合理。尤其是高填方路基土基上方一定高度由于壓實(shí)機(jī)械無(wú)法到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，小型壓實(shí)機(jī)具壓實(shí)不充分便再次填土，導(dǎo)致底層壓實(shí)度達(dá)不到要求，工后很容易形成整體或局部沉降。如圖1所示的貴州某高速公路出現(xiàn)的縱向裂縫可能就是由于路基橫向壓實(shí)的不均勻性以及靠近路肩寬度范圍壓實(shí)度難以保證導(dǎo)致縱向裂縫的出現(xiàn)，進(jìn)而拉裂了其上的路面結(jié)構(gòu)層。

2)路基填料土質(zhì)不符合要求。高填方路段由于所需路基填土量較大，底部的填土質(zhì)量無(wú)法得到合理的監(jiān)測(cè)，施工人員為了節(jié)約成本，填料中混進(jìn)了便于取用的種植土、膨脹土、腐殖土或泥沼土等劣質(zhì)土。由于這幾類土中有機(jī)物含量多、抗水性差、強(qiáng)度低，路基在施工完成后難免出現(xiàn)塑性變形或沉陷破壞。天定高速施工時(shí)未重視填料土質(zhì)的控制，就是造成高填方路段路基沉降的重要原因之一。

3)高填方路段的基底承載能力不足，而又未進(jìn)行處理。高填方路基由于其自重較大，當(dāng)填土繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，就會(huì)使得原地基產(chǎn)生壓縮變形，導(dǎo)致路基下沉。

4)高填方路基的排水與防水設(shè)施不完善，使得路基浸水軟化，路基承載能力下降，導(dǎo)致路基下沉或滑坍。諸多路基或邊坡滑坍，大部分情況下都是由于強(qiáng)降雨時(shí)路基浸水或邊坡土層浸水形成滑裂面而造成的。

5)高填方路基施工完成后，未經(jīng)足夠時(shí)間的沉降固結(jié)就鋪筑路面，使得路基使用不久就出現(xiàn)沉陷。由于地形條件的影響，施工單位往往將低填方路段的施工完成后，才進(jìn)行高填方路段路基施工，以至于高填方路段路基施工完成后，沒有足夠的沉降固結(jié)期就進(jìn)行路面鋪筑，為高填方路基病害埋下禍根。

2.4 低價(jià)中標(biāo)

合理的工程造價(jià)是公路建設(shè)的基本前提和重要保障。然而隨著工程行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，部分單位為中標(biāo)而故意壓價(jià)，甚至將工程造價(jià)降低至工料機(jī)的成本價(jià)以下，致使原材料質(zhì)量和施工質(zhì)量難以保證，路基路面在通車運(yùn)營(yíng)初期即出現(xiàn)嚴(yán)重的破壞。例如，天定高速全長(zhǎng)約235 km，總投資約87.5億元。據(jù)有關(guān)資料介紹[2]，目前1 km高速造價(jià)平均約為1億元，天定高速因四年前招標(biāo)、開工，造價(jià)較低，平均為3 700萬(wàn)元/km，超低造價(jià)嚴(yán)重影響了工程質(zhì)量。

可見，低價(jià)中標(biāo)帶來(lái)的直接后果可能是劣質(zhì)工程導(dǎo)致的交通安全隱患和惡劣的社會(huì)影響，進(jìn)一步將是后期維護(hù)和改建更多的資金投入。因此，除了需要政府部門制定對(duì)策加強(qiáng)監(jiān)管、理清職責(zé)權(quán)利關(guān)系之外，還需要相關(guān)行業(yè)重塑職業(yè)道德和質(zhì)量—安全—責(zé)任意識(shí)，強(qiáng)化法制觀念，以優(yōu)異的工程質(zhì)量造福一方百姓。

2.5 工期緊張

近些年，隨著筑路技術(shù)的進(jìn)步和施工機(jī)械化程度的提高，公路建設(shè)的速度加快，使得工程建設(shè)時(shí)間大幅縮短。但是，也存在一些單位為了迎合業(yè)主需要而盲目搶工期的情況，不惜以公路質(zhì)量為代價(jià)大幅縮短工期，甚至出現(xiàn)一些中國(guó)特色的面子工程、獻(xiàn)禮工程、政績(jī)工程，在運(yùn)營(yíng)初期就出現(xiàn)了各種嚴(yán)重的病害形式，修復(fù)代價(jià)昂貴。這些工程的背后，實(shí)際上有些屬于豆腐渣工程，是對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全不負(fù)責(zé)任的做法。

3 施工控制措施

3.1 施工前的準(zhǔn)備工作

1)仔細(xì)審閱設(shè)計(jì)文件，掌握各路段的填方情況、地質(zhì)狀況、水溫狀況、材料情況及現(xiàn)場(chǎng)周圍環(huán)境條件，并針對(duì)關(guān)鍵路段重點(diǎn)勘查，發(fā)現(xiàn)有不合理或與實(shí)際差異較大的情況應(yīng)及時(shí)上報(bào)業(yè)主，妥善處置。

2)清理地表植被或不良土質(zhì)，并檢查地表土的壓實(shí)情況，必要時(shí)應(yīng)先對(duì)地表土進(jìn)行換填或打樁處理。

3)合理設(shè)置排水與防水設(shè)施，保證填土不被水浸泡或沖刷;疏通路基兩側(cè)縱橫向排水系統(tǒng)，在紅線外側(cè)可各修一條90 cm左右寬的縱向排水溝貫穿全線，避免路基受水浸泡。

4)嚴(yán)格控制路基填料的土質(zhì)與級(jí)配，避免不同土料混填，調(diào)查取土坑或土料場(chǎng)填料的土質(zhì)、含水量，避免使用不適宜的填料填筑路基。在選取路堤填料的時(shí)候應(yīng)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，以確定填料土質(zhì)。

3.2 控制施工過(guò)程

1)采用水平分層填筑方式進(jìn)行路基填筑，并控制各層的壓實(shí)厚度與寬度。各層應(yīng)使得層面平整，以利于壓實(shí)均勻。壓實(shí)厚度應(yīng)根據(jù)壓實(shí)機(jī)具、碾壓次數(shù)、壓實(shí)功率、土質(zhì)狀況等相關(guān)參數(shù)確定，而不宜只憑借施工人員的感覺進(jìn)行。一般情況下，每層的壓實(shí)厚度不宜超過(guò)30 cm，填土攤鋪的寬度應(yīng)較設(shè)計(jì)寬度至少多出50 cm[4]。

2)施工過(guò)程中，應(yīng)保證各施工層表面無(wú)積水，并根據(jù)土質(zhì)和氣候狀況設(shè)計(jì)2%～4%的雙向或單向排水橫坡，以便于雨水的及時(shí)排除[5]。在間歇施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況，必要時(shí)對(duì)高填方路段路基進(jìn)行覆蓋處理，以防暴雨沖刷或烈日暴曬填筑層表面。

3)嚴(yán)格控制填料的含水量，保證壓實(shí)時(shí)填土在最佳含水量附近，以保證壓實(shí)質(zhì)量。其他條件不變時(shí)，在最佳含水量下壓實(shí)的效果最好。同時(shí)，根據(jù)各地區(qū)氣候條件的不同，對(duì)填土含水量應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以避免施工過(guò)程中，因水分過(guò)多散失或含水量過(guò)大而造成壓實(shí)不充分。

4)及時(shí)監(jiān)測(cè)各層壓實(shí)度。每一層壓實(shí)結(jié)束后，應(yīng)對(duì)其壓實(shí)度進(jìn)行檢查。對(duì)于壓實(shí)不符合要求的情況，要及時(shí)采取適當(dāng)措施進(jìn)行處理，必要時(shí)可采用強(qiáng)夯處理，以確保路基的壓實(shí)度達(dá)到要求。

5)加強(qiáng)高填方路基邊部壓實(shí)。高填方路基由于較為特殊的工程條件，使得施工時(shí)路基邊部壓實(shí)較為困難，從而忽略了這部分的壓實(shí)工作。為保證路基的整體穩(wěn)定性，保證邊坡的壓實(shí)度，必須采取超填削坡的方式，加強(qiáng)路基邊部的壓實(shí)。

6)當(dāng)原地面縱坡大于12%或橫坡陡于1∶5時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行挖臺(tái)階處理。一般情況下，可設(shè)置坡度向內(nèi)并大于4%、寬度大于2 m 的臺(tái)階[6]。

3.3 控制工后養(yǎng)護(hù)工作

1)保證路基施工結(jié)束后有一定的沉降固結(jié)時(shí)間。由于高填方路基的路基體積大，對(duì)地基的壓縮應(yīng)力大，使得地基會(huì)產(chǎn)生一定的固結(jié)變形，從而導(dǎo)致路基出現(xiàn)沉降病害。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的沉降固結(jié)，這種變形會(huì)很緩慢，甚至可以忽略，此時(shí)才能進(jìn)行路面的施工。

2)路基養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)注意控制行車，并在必要時(shí)采取覆蓋的措施對(duì)路基邊坡進(jìn)行處治，避免因降雨而導(dǎo)致的路基邊坡填土松軟或流失。

4 結(jié)語(yǔ)

高填方路基的病害具有類型多、影響大、控制難的特點(diǎn)，控制好高填方路基的施工是保證高填方路基穩(wěn)定性的重要措施。在高填方路基工程中，應(yīng)以數(shù)據(jù)為依據(jù)，結(jié)合具體工程條件，參照常見病害類型與成因、控制措施，提出合理的病害控制措施，保證高填方路基的穩(wěn)定性，減少道路病害。同時(shí)，需要牢固樹立責(zé)任、質(zhì)量、安全觀念，綜合運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)措施和管理手段，從道路的規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、運(yùn)營(yíng)維護(hù)及招投標(biāo)等方面對(duì)公路高填方路基的修筑質(zhì)量進(jìn)行全過(guò)程控制，在兼顧資源節(jié)約、環(huán)境友好理念的同時(shí)，對(duì)高填路基的沉降和穩(wěn)定問題進(jìn)行有效控制，最終為道路使用者提供安全、舒適、便捷的道路設(shè)施。

[1] JTG D30-2004，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] http://news.qq.com/a/20110927/000088.htm.

[3] JTG F10-2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4] 鄧學(xué)均.路基路面工程[M].北京:人民教育出版社，2008.

[5] 孔祥興，王桂堯.高填方路基的沉降變化規(guī)律及其預(yù)測(cè)方法研究[J].公路交通技術(shù)，2006，2(12):1-4.

[6] 趙勇慧，趙智慧.高填方路堤常見病害及防治[J].改革與開放，2011(12):188.