一.路基不均勻沉降的類型
1)縱向不均勻沉降
路基縱向不均勻沉降主要表現(xiàn)為橋頭跳車和縱向填挖交界處不均勻沉降,致使路、橋過渡段出現(xiàn)不同程度的臺階,且路面平整性受損,嚴重影響了公路的使用功能。
2)橫向不均勻沉降
由于車載、地下水及自重等作用,路基橫向不均勻沉降引起的公路工程病害已成為公路工程質(zhì)量通病之一。
二.路基橫向不均勻沉降的原因分析
路基橫向不均勻沉降的發(fā)生是多方面因素綜合作用的結(jié)果。其中,內(nèi)因在于地基及路基本身;外因是車載、地下水及自重等作用。
1.地基對路基橫向不均勻沉降的影響
(1)路堤地基處理不當
①伐樹除根及表土處理不徹底或是路基基底的壓實度不夠,致使路堤形成后,一旦雜質(zhì)腐爛變質(zhì),地基將會發(fā)生松軟和不均勻沉降。
②地面橫坡大于1:5的路段,路堤填筑前地基未按規(guī)定要求挖成臺階,填料與地基結(jié)合不良,在荷載作用下填料極易失穩(wěn)而沿坡面發(fā)生滑移,從而產(chǎn)生橫向不均勻沉降。
(2)特殊地基地段
①軟土地基對路基橫向不均勻沉降的影響
②巖溶地基對路基橫向不均勻沉降的影響
2.路基本身引起的路基橫向不均勻沉降
(1)路堤填料不均勻
在公路施工過程中,對填料、級配很難得到有效的控制。若填料中混入種植土、腐殖土或泥沼等劣質(zhì)土,或土中含有未經(jīng)打碎的大塊土或凍土等,或在填石路堤中石料規(guī)格不一,性質(zhì)不勻,亂石中空隙很大,在一定期限(例如雨季)可能產(chǎn)生局部明顯橫向下沉。
(2)路基填土壓實不足
由于壓實度不足往往導致填方路基的橫向不均勻沉降變形,路基兩側(cè)出現(xiàn)縱向裂縫。路基土體壓實度不足的主要原因有以下幾點。
①路基施工受實際條件的限制時,如局部路堤填料含水量低,路基壓實度不均勻;暗埋式構(gòu)造物因其長度限制使路基邊緣不能超寬碾壓,致使路基邊緣壓實度不夠。
②在填方路堤施工中,當路堤施工到一定高度以后,路堤邊緣土體往往存在壓實度不足問題。填方土體壓實度不足,其結(jié)果是土體前期固結(jié)壓力小于自重應力和各種附加應力之和,在自重作用下就會發(fā)生沉降變形。
③由于填方土體的最佳含水量控制不力,壓實效果達不到要求。
(3)半填半挖部位產(chǎn)生的不均勻沉降
由于填方的沉降系數(shù)與挖方的沉降系數(shù)不同,在行車荷載的作用下,隨著時間的推移,填方與挖方的沉降差值越來越大,易在交界處出現(xiàn)土基不均勻沉降,路基產(chǎn)生縱向裂紋。
3.水文氣候引起的路基橫向不均勻沉降
(1)氣候也是引起路基的橫向不均勻沉降的一個重要因素。降雨量過大、洪水、冰凍、積雪或溫差過大,都可能使高路堤產(chǎn)生橫向不均勻下沉。
(2)地下水對路基橫向不均勻沉降的影響:在地下水的交替作用下,路基土體內(nèi)水含量反復變化。路基或地基中地下水的動態(tài)性對路基不均勻沉降有很大影響。
4.施工方面的原因
填筑順序不當,未在全寬范圍內(nèi)分層填筑,填筑厚度不符合規(guī)定,填料質(zhì)量不符合要求,填料水穩(wěn)性差,不同性質(zhì)的填料混填,因不同土類的可壓縮性和抗水性差異,形成不均勻沉降。路基填料含水量控制不嚴,又無大型整平和碾壓設備,使壓實達不到要求。
三.路基橫向不均勻沉降防治措施
1.設計方面
(1)做好地質(zhì)勘探調(diào)查:對路線經(jīng)過的地形、地貌、水文地質(zhì)條件進行詳細勘察,對特殊路基段應提供詳細的設計資料。
(2)確保路基最小填筑高度:按照路基設計規(guī)范要求,根據(jù)土基干濕類型及毛細水位高度確保路基最小填筑高度。土質(zhì)挖方路基,需換填不少于60cm砂礫;石質(zhì)挖方路基,需設置30cm砂礫墊層,橫向排水不暢路段要加設盲溝。
(3)明確路基填料質(zhì)量標準要求:必須明確不同填高內(nèi)路基填料的CBR值(最小強度)及最大粒徑要求。種植土、腐殖土、淤泥凍土及強膨脹土等劣質(zhì)土,嚴禁直接用于填筑路基。
(4)完善路基綜合排水設計:路基縱、橫向排水,避免造成兩側(cè)長期積水浸泡路基,使路基承載力下降而發(fā)生沉降變形。挖方段應根據(jù)上邊坡的匯水面積設計截水溝,設置擋土墻防止坍方,路基較低路段可以加設砂礫層及滲水盲溝,并加大、加深邊溝等排水措施。
(5)確保路基邊坡穩(wěn)定性:高填、深挖路基的邊坡應根據(jù)填料種類、邊坡高度和工程地質(zhì)條件等確定,填方邊坡過高時,可考慮在邊坡中部加置邊坡平臺。
2.施工方面
(1)做好施工組織設計:合理安排施工段的先后順序,以施工組織設計為依據(jù),結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況,合理調(diào)配人員、設備。
(2)做好施工前的準備工作:開工前要認真審閱設計文件,詳細了解各段的填、挖情況,地質(zhì)情況,填、挖土質(zhì)和調(diào)配情況。
(3)認真清除地表土:不良土質(zhì)、地表植被、樹根、垃圾、不良土質(zhì)(鹽漬土,膨脹土等)必須予以清除,然后換填透水性材料。
(4)嚴格控制填土含水量:施工時含水量要高于最佳含水量的1%~2%壓實為宜,避免出現(xiàn)小于最佳含水量的壓實情況。填筑路基前,疏通路基兩側(cè)縱橫向排水系統(tǒng),避免路基受水浸泡。
(5)嚴格選取路基填料用土:路基填料確定前,需進行土質(zhì)分析,做CBR值、標準擊實等試驗,對于種植土、腐殖土、淤泥、強膨脹土等劣質(zhì)土的CBR值、最大粒徑不能滿足規(guī)范要求的材料,不能用于路基填筑。
(6)做好監(jiān)測工作:路基填筑前,要根據(jù)設計進行施工放樣,建立半永久性的臨時水準點和坐標點,并作好相應記錄。
(7)做好路基填筑碾壓工作:路基施工必須分層填筑,分層碾壓,一般路段壓實厚度不得大于30cm。不同性質(zhì)的土不能混填,同一種土填筑厚度不能小于50cm(兩層)。路基填筑須全幅填筑,一次到位,嚴禁幫寬。壓實度達到規(guī)范要求后,方可進行后續(xù)施工。根據(jù)不同填土類型和壓實厚度,選擇好壓實設備。
(8)做好路基施工中的排水工作:做好排水工程以及施工場地附近的臨時排水設施,以保持路基能經(jīng)常處于干燥、堅固和穩(wěn)定狀態(tài)。路基頂面做成2%~4%橫坡,便于表面水及時排出。為了保持路基能經(jīng)常處于干燥、堅固和穩(wěn)定狀態(tài),必須將影響路基穩(wěn)定的地面水予以攔截,并排除到路基范圍之外,防止浸沉、聚積和下滲。
(9)對半填半挖部位產(chǎn)生的不均勻沉降的控制:將結(jié)合處挖方段下挖150cm,并依次做臺階,臺階寬1m,高為一個土方填筑層厚。每個臺階與填方整體填筑混壓,150cm層面按94%控制壓實度,150cm以上按96%控制壓實度。
四 縱向填挖交界處不均勻沉降處理措施
如果縱向填挖交界處的沉降已經(jīng)發(fā)生,我們必須采取一定的措施進行處理,以便使損失降到最低。目前,我們所采取的措施大致如下:
(1)分析產(chǎn)生的原因,觀察沉降發(fā)展的情況,設計處理措施方案。
(2)錯臺差異不大的地方,對開裂的路面使用瀝青砂或者水泥漿進行灌縫處理,避免路面水浸入而影響路面基層強度或路基的整體強度。
(3)如果沉降已經(jīng)穩(wěn)定,視差異高度加鋪一層路面結(jié)構(gòu)或重新填筑。
小結(jié)
路基的不均勻沉降引起的公路工程危害是公路質(zhì)量通病之一。經(jīng)過對質(zhì)量通病產(chǎn)生的原因進行認真的研究與分析,對設計,施工,監(jiān)理單位有針對性的提出治理工作要點,質(zhì)量標準以及相應的對策與措施。這對實行全過程的質(zhì)量管理具有極其很總要的現(xiàn)實意義。公路工程建設匯總應以實現(xiàn)質(zhì)量目標為目的,以提高質(zhì)量意識和強化質(zhì)量措施為重點,以嚴格管理手段,以強化責任制為關(guān)鍵,以綜合治理質(zhì)量通病為突破口,確保工程質(zhì)量。