楊鈺鑫
山西交通控股集團(tuán)有限公司晉城高速公路分公司 山西晉城 048000
路基工程是道路工程建設(shè)的基礎(chǔ),保證路基工程施工質(zhì)量與可靠性,直接關(guān)系到道路使用的壽命及安全性,也關(guān)系到社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的穩(wěn)定性。沉降變形是高填方路基工程中的常見病害,對此類道路工程影響較大,是施工質(zhì)量控制的要點。結(jié)合高填方路基工程沉降變形病害的特征,分析導(dǎo)致沉降變形發(fā)生的影響因素,并針對性采取措施加以防控,具有很大必要性。
高填方路基在施工中或施工后短時間內(nèi)發(fā)生沉降變形,將會對道路工程的施工進(jìn)度及工程效益造成直接影響。路基工程是道路工程施工的基礎(chǔ)環(huán)節(jié),施工中發(fā)生路基沉降變形,需要及時處理,待有效控制后,才能進(jìn)行后續(xù)施工,這就會對工期產(chǎn)生一定影響。高填方路基施工完成后,后續(xù)工程施工已經(jīng)開始,如短時間內(nèi)發(fā)生沉降變形,將可能導(dǎo)致后續(xù)施工項目質(zhì)量受到影響,乃至造成返工,增加整體成本,還可能延誤工期,影響整體效益[1]。
道路工程投入使用后,出現(xiàn)高填方路基沉降變形問題,將直接導(dǎo)致路面變形,變形嚴(yán)重情況下,可能造成路面損壞、斷裂。公路交通運量大,車輛日常運行會對路面造成磨損,而路面變形、裂隙、損壞等問題的出現(xiàn),還會加劇車輛對路面的損耗,造成路面老化速度加快,使用周期縮短,進(jìn)而影響公路工程的整體使用壽命,并增加公路工程建設(shè)、維修、養(yǎng)護(hù)的成本,制約其社會效益與經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮水平。
高填方路基的沉降變形,還將很大程度上增加交通安全隱患。路基沉降導(dǎo)致的路面變形,如塌陷、損壞等,容易造成高速行駛的車輛失控,尤其是彎道路段,更容易增加交通安全事故的發(fā)生率,給車輛駕駛?cè)藛T,及公路附近居民的人身財產(chǎn)安全帶來威脅。一旦發(fā)生交通安全事故,不僅給當(dāng)事人家庭的安全和生活帶來危害,還將產(chǎn)生不良的社會影響[2]。
地下水動態(tài)變化的影響是導(dǎo)致高填方路基沉降變形的一個重要原因。高填方路基本身施工區(qū)域地層含水較多,多位于水稻田或常年積水地帶,易受地下水影響,出現(xiàn)沉降變形。同時,地下水環(huán)境、自然降雨、地表水滲入等也可能導(dǎo)致路基土體中的地下水含量發(fā)生動態(tài)變化,造成土體容重改變,路基荷載能力變化,達(dá)到一定程度后也會造成沉降變形。另外,地下水的長期作用下,可能造成土地軟化,形成軟土地基,或產(chǎn)生潤滑作用,使地基結(jié)構(gòu)改變,進(jìn)而導(dǎo)致沉降變形。地下水對路基土體不同區(qū)域的影響往往并不均衡,引發(fā)不均勻沉降[3]。
工程設(shè)計對工程施工的影響是不容忽視的,如設(shè)計不合理、不完善也將導(dǎo)致工程病害的出現(xiàn)。高填方路基工程前期設(shè)計環(huán)節(jié)中,如沒有充分考慮高填方路基的復(fù)雜特性,按照一般路基進(jìn)行設(shè)計,很容易導(dǎo)致路基設(shè)計方案與實際條件不符,不能保證高填方路基的整體穩(wěn)定性,增加沉降發(fā)生幾率。同時,如在路線選擇,以及路基防護(hù)加固措施的設(shè)計上不夠完善,也會影響路基工程的穩(wěn)定性,結(jié)構(gòu)得不到有效加固,更容易導(dǎo)致沉降變形問題。此外,工程設(shè)計方案未嚴(yán)格進(jìn)行會審把關(guān),或?qū)υO(shè)計問題沒有及時予以解決和優(yōu)化,也將給路基工程沉降變形病害發(fā)生埋下隱患。
高填方路基地質(zhì)條件復(fù)雜,原有基礎(chǔ)條件對新建路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響也是不容忽視的。很多高填方路基的原有基礎(chǔ)為承載能力較弱的軟土基礎(chǔ),如不經(jīng)過有效處理,直接在其上進(jìn)行高填方施工作業(yè),建設(shè)路基,將很容易在施工后發(fā)生不均勻沉降。同時,在自然條件影響下,原有基礎(chǔ)土體表面或土體中可能存在大量的雜草、樹根等雜質(zhì),如在壓實前沒有進(jìn)行徹底清理,或換土處理,也會對路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成較大影響,出現(xiàn)嚴(yán)重的沉降,導(dǎo)致上層路基結(jié)構(gòu)及路面發(fā)生變形。
高填方路基施工要使用大量的填料,填料的質(zhì)量與規(guī)格對于路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有較大的影響。作為填料的土料、石料應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范,并符合工程實際施工條件需要來進(jìn)行選擇,如填料質(zhì)量不合格,土料中被混入種植土、沼澤土、腐殖土等不適宜作為路基填方使用的劣質(zhì)土壤,將難以保證填料承壓能力、強(qiáng)度和抗性。如填料規(guī)格不達(dá)標(biāo),土料未充分打碎,或含有大量凍土塊,石料的粒徑、規(guī)格差異較大,性質(zhì)不均勻,會造成路基結(jié)構(gòu)中孔隙過大,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降,且容易受強(qiáng)降雨和地下水侵蝕影響,導(dǎo)致沉降變形問題發(fā)生。
路基填筑施工中應(yīng)遵循施工規(guī)范實施操作,填筑及碾壓施工要逐層逐段進(jìn)行,施工順序也要結(jié)合實際施工條件合理安排。在填筑施工中,如未按照規(guī)定嚴(yán)格把握施工順序,控制各層填筑高度和碾壓遍數(shù)與時間,就可能造成因部分區(qū)域填筑過厚,無法達(dá)到充分壓實的效果,或因碾壓作業(yè)不到位,碾壓時間和遍數(shù)不足,碾壓設(shè)備選用不當(dāng)?shù)纫蛩?,?dǎo)致壓實效果不理想,路基整體穩(wěn)定性下降。填筑碾壓不規(guī)范,在施工后易出現(xiàn)部分區(qū)域甚至整段路基的沉降變形。
路基施工后其的養(yǎng)護(hù)工作也是非常重要的,良好的養(yǎng)護(hù)能夠減少路基沉降變形的發(fā)生幾率。高填方路基道路工程建設(shè)完工后,要面臨嚴(yán)峻的使用條件,及時有效的養(yǎng)護(hù)是必不可少的。如在后期沒有及時做好檢查,路基防、排水結(jié)構(gòu)、設(shè)施因缺乏養(yǎng)護(hù),導(dǎo)致?lián)p壞、堵塞,就可能造成排水不暢,造成水體侵蝕路基土體,增加沉降變形病害發(fā)生可能。同時,邏輯邊坡往往容易受到風(fēng)力、水體的侵蝕,如缺少及時必要的養(yǎng)護(hù),將導(dǎo)致邊坡失穩(wěn),造成沉降變形。此外,部分路段已出現(xiàn)沉降變形問題后,如不及時養(yǎng)護(hù)修補(bǔ),還將導(dǎo)致沉降變形及路面損壞等情況的發(fā)展加劇,最終給道路使用和交通安全埋下隱患。
針對地下水動態(tài)變化的不利影響,在施工前,就要認(rèn)真做好地下水環(huán)境及變化情況的勘察,充分了解施工區(qū)域的地下水變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,科學(xué)預(yù)測分析地下水對高填土路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及沉降變形情況的影響,針對性進(jìn)行路基防、排水方案設(shè)計。在防、排水設(shè)計上,要進(jìn)行長遠(yuǎn)考慮,結(jié)合區(qū)域氣候水文條件,確定路基工程的防、排水需求。防、排水結(jié)構(gòu)與設(shè)施要合理布置建設(shè),確保路基土體過量水分能夠及時排除,并要有效防控周邊區(qū)域地表、地下水的嚴(yán)重侵蝕危害,保持土體含水量合理且整體穩(wěn)定,將地下水動態(tài)變化幅度控制在合理范圍內(nèi),減少路基沉降變形的發(fā)生。
針對工程設(shè)計缺陷導(dǎo)致高填土路基沉降變形的問題,要在施工前加強(qiáng)工程設(shè)計把控。設(shè)計部門要結(jié)合地質(zhì)勘察及工程資料,準(zhǔn)確掌握高填土路基工程的基礎(chǔ)條件,以及施工要求,充分考慮高填土路基的復(fù)雜性,以及可能影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素。在此基礎(chǔ)上,科學(xué)進(jìn)行方案設(shè)計,在設(shè)計中要對路基承載力、壓實度等參數(shù)做出明確規(guī)定,工程路線選擇上,應(yīng)在允許條件下,規(guī)避地質(zhì)條件嚴(yán)重不良的區(qū)域,根據(jù)路基特點,完善防護(hù)加固結(jié)構(gòu)的設(shè)計,保證基礎(chǔ)穩(wěn)定性。在設(shè)計方案提出后,還要及時組織多方會審,嚴(yán)格落實由各方專家共同參與的設(shè)計方案審查工作,以及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷,做出優(yōu)化,確保設(shè)計完善性,減少設(shè)計缺陷導(dǎo)致的路基沉降變形問題。
針對原有基礎(chǔ)處理不當(dāng)導(dǎo)致的路基沉降變形問題,要在施工前,做好施工路段原有基礎(chǔ)的分析和處理。高填方路基施工中,一部分路段原有基礎(chǔ)條件復(fù)雜,土質(zhì)不良,應(yīng)通過勘查確定原有基礎(chǔ)的土體構(gòu)成、含水情況、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,針對不同基礎(chǔ)條件進(jìn)行處理。如針對含有大量不良土質(zhì)的軟土地基,可在施工前采取換土復(fù)填措施,即將原有不良土質(zhì)清除,更換為承載力更好、強(qiáng)度更高的優(yōu)質(zhì)土壤,在進(jìn)行壓實處理。針對含水量過大的情況,則要嚴(yán)格做好降水處理,確保原基礎(chǔ)土體含水量達(dá)標(biāo),且土質(zhì)滿足施工要求,再進(jìn)行后續(xù)路基施工。對于原有基礎(chǔ)土體內(nèi)部或表面雜草、樹根等雜質(zhì)較多的情況,則要嚴(yán)格徹底地進(jìn)行清理,確保雜質(zhì)清楚后,再進(jìn)行路基施工,以避免原有基礎(chǔ)對新建路基工程產(chǎn)生影響,防止路基沉降變形。
針對路基填料質(zhì)量規(guī)格不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致的沉降變形問題,要嚴(yán)格做好路基填料質(zhì)量規(guī)格的把控工作。在路基填料選擇時,要充分考慮施工規(guī)范和工程要求,選擇優(yōu)質(zhì)填料。在填筑施工前,對填料進(jìn)行檢查,避免使用混有腐殖土、種植土、沼澤土等劣質(zhì)土壤的填料,一旦發(fā)現(xiàn)混有劣質(zhì)土壤,應(yīng)及時更換填土,并對已填筑使用的劣質(zhì)土進(jìn)行清理。對于含有過多較大土塊的填土,則要經(jīng)過粉碎處理,達(dá)標(biāo)后再使用。石料選擇上要保證粒徑規(guī)格一致,整體質(zhì)地均勻,以確保填料填筑后孔隙合理,路基整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,能保證防、排水能力,減少沉降變形的發(fā)生。
針對路基填筑碾壓操作不規(guī)范導(dǎo)致的沉降變形問題,要通過加強(qiáng)施工管理,來確保填筑碾壓作業(yè)規(guī)范性,保證施工質(zhì)量。在填筑作業(yè)過程中,要嚴(yán)格按照逐層逐段施工規(guī)范進(jìn)行,分層填筑時,保證同層同料,不同水平層填料要嚴(yán)格分開,禁止將不同填料隨意混合填筑。施工中,一層填料填筑完成后,及時進(jìn)行充分壓實,確保壓實度達(dá)標(biāo)后,再進(jìn)行后續(xù)施工。為保證碾壓效果,要嚴(yán)格控制好填筑層厚,避免厚度過大,達(dá)不到理想壓實度。碾壓機(jī)械設(shè)備要根據(jù)填料特性合理選擇,以細(xì)粒土為填料時,宜采用重型輪胎壓路機(jī),細(xì)粒土、砂類土、礫石土填料,宜采用重型鋼輪壓路機(jī),砂類土、礫石土、巨粒土填料,宜采用振動壓路機(jī),預(yù)壓整平宜采用輕型鋼輪壓路機(jī)。壓實后,要對壓實度進(jìn)行檢測,如不達(dá)標(biāo)還需重復(fù)碾壓。
針對養(yǎng)護(hù)不到位導(dǎo)致的沉降變形問題,應(yīng)確保落實好路基施工后的維修養(yǎng)護(hù)工作。在道路工程長期使用中,要定期做好養(yǎng)護(hù)檢查,通過檢查確定路基防、排水結(jié)構(gòu)、設(shè)施是否存在損壞、堵塞等問題,及時修補(bǔ)或更換損壞結(jié)構(gòu)物、管道、部件,清理堵塞物,保持防水性能良好,排水暢通。檢查邊坡受侵蝕情況,對風(fēng)蝕、水蝕嚴(yán)重的部分,根據(jù)實際情況及時做好修復(fù),或進(jìn)行加固,保證邊坡穩(wěn)定。對已出現(xiàn)沉降變形或損壞的路面、路基部分,要及時進(jìn)行修補(bǔ)處理,以防病害發(fā)展,避免路基失穩(wěn)引發(fā)安全事故。
高填方路基的沉降變形問題要通過技術(shù)手段進(jìn)行治理。對于沉降程度高、危害面積大的情況,可采取灌漿法進(jìn)行處理。處理時先對沉降區(qū)域路基進(jìn)行鉆孔,將調(diào)制好的漿液均勻灌注到地基內(nèi)部,使?jié){液進(jìn)入填料空隙內(nèi),經(jīng)過反應(yīng)與路基原有結(jié)構(gòu)形成強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好的整體結(jié)構(gòu),達(dá)到加固路基和控制沉降的目的。對軟土地基沉降變形的治理可采用粉噴樁加固技術(shù)。使用專業(yè)機(jī)械設(shè)備,向地基土體中噴射分體固化劑,并與軟土攪拌,在物化反應(yīng)下,形成穩(wěn)固的樁體結(jié)構(gòu),分布在路基土體中,增強(qiáng)路基結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度與荷載能力,以有效控制地基沉降變形。
交通運輸是國民經(jīng)濟(jì)的命脈,道路工程建設(shè)是交通運輸?shù)幕A(chǔ)。我國在道路交通工程建設(shè)上始終保持高度重視,保證道路交通工程建設(shè)質(zhì)量,更是重中之重。加強(qiáng)高填方路基的沉降變形控制,不僅能夠提升復(fù)雜路段道路工程建設(shè)質(zhì)量,也有助于保證百姓交通使用的安全,促進(jìn)道路工程經(jīng)濟(jì)社會效益的實現(xiàn)。在未來隨著技術(shù)的發(fā)展,還將有更多先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用在高填方路基沉降變形及其他病害防控上,進(jìn)一步提高我國道路工程建設(shè)質(zhì)量與水平,為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供良好的交通設(shè)施基礎(chǔ)保障。