探討地下水對公路路基的危害及治理措施

張乃剛

(畢節(jié)公路工程處)

1 地下水概述

關(guān)于“地下水”還是引用著名學(xué)者R.A.Freeze和J.A.Cherry(1979)的定義.即“地下水”一詞一般用來指“出現(xiàn)在已經(jīng)充分飽和了的土層和地質(zhì)層組中的地下水位以下的水體”。地下水主要包括在地面以下第一個隔水層以上的含水層中的潛水，從地面滲入地下尚未達(dá)到局部隔水層或透水層的上層流水。

在研究地下水漫長的歷史中，人們從不同的著眼點對地下水的分類提出過很多不同的方法，這些方法在以后的深人研究中又經(jīng)過不斷的演變。所以，對地下水的分類，應(yīng)該看成一個發(fā)展的過程，而不是一成不變的。最常見的分類有:按水位的深淺分類;按氣象條件造成的水位年變化度規(guī)律分類;按賦存條件分類等等。按水位深淺的分類，實際上與水的補給條件有關(guān)。按水位的年變化規(guī)律分類，并不具有絕對性，因為水位的年度變化與大陸在地球上所處的位置，特別是緯度以及氣象特征有關(guān)。歐洲的學(xué)者們傾向干將變化類型分為海洋型(Oceanic)和大陸型(Continental)兩種主要類型。從工程分析角度出發(fā)，按賦存條件分類方法是最具有實際意義的，因為這種分類本身，可以直接為工程分析提具體見圖1。

圖1 地下水的分類

2 地下水對路基的破壞作用

2.1 路基沉降

路基沉降是路基病害的重要內(nèi)容之一。由于路基不均勻的沉降，會使得路面不平整，導(dǎo)致路面出現(xiàn)坑凹、波浪等情況，為行車安全帶來很大的隱患。鑒于路基沉降的重要危害，對路基沉降原因進(jìn)行了分析。其中，地下水就是一個重要的因素。某些工程施工時，填方土體壓實度不足，在這種情況下，路基極易受到地下水的影響。主要表現(xiàn)為，地下水位自然的升降導(dǎo)致浮力作用改變，這種浮力作用會形成附加應(yīng)力，直接作用于填方土體，當(dāng)填方土體壓實度不足時，土體固結(jié)壓力就小于附加應(yīng)力，導(dǎo)致路基出現(xiàn)沉降變形，給公路安全帶來危害。

2.2 滑坡現(xiàn)象

滑坡是斜坡巖土體沿著慣通的剪切破壞面所發(fā)生的滑移反應(yīng)。很多山坡的坡積層有滑動的現(xiàn)象，這是由于公路的路基常常是打在山坡的坡積層上面，再加上地下水的反應(yīng)(靜水壓力和動水壓力)。滲透壓力與地下水流深度是相互影響的，路基穩(wěn)定的情況下。這時候泥土的滲透壓力增強，地下水水位上升，路基的穩(wěn)定性降低了，還有一點，土體抗剪強度的下降的直接原因也就是地下水的存在，表現(xiàn)最明顯的就是滑動層充水，地山坡上滑坡體能否穩(wěn)定主要還是取決于地下水。

2.3 翻漿現(xiàn)象

日積月累地行車以及外部環(huán)境的影響，會導(dǎo)致公路路基出現(xiàn)鼓包、冒漿等現(xiàn)象，這就是所謂的翻漿現(xiàn)象。翻漿現(xiàn)象由眾多因素影響產(chǎn)生，地下水是其中較為普遍的一種影響因素。其危害范圍主要是一些地勢低洼地區(qū)的公路或者路基高度較小，地下水位又高的公路。危害過程主要是:在冬季土壤凍結(jié)以后，地下水就會不斷向上層凍結(jié)區(qū)遷移、積聚，使土壤含水量大，從而引起第二年春天路基發(fā)生翻漿現(xiàn)象。

2.4 濕陷現(xiàn)象

濕陷現(xiàn)象主要發(fā)生在黃土地區(qū)，濕陷性是黃土最主要的工程特性。所謂的濕陷性是指黃土浸水后在外荷載或自重的作用下發(fā)生下沉的現(xiàn)象。濕陷現(xiàn)象與一般沉陷有著根本的差異，盡管外在現(xiàn)象看似相同，但是濕陷發(fā)生既包含了物理變化還包含了化學(xué)變化，而且速度非常快。由于水的浸濕導(dǎo)致了泥土濕陷現(xiàn)象的發(fā)生，浸濕也使得著泥土的內(nèi)部粘結(jié)強度變?nèi)?，削弱了泥土的粘結(jié)結(jié)構(gòu)，支承不了外荷載。這個時候，泥土變得更加緊密。土的礦物顆粒、團(tuán)粒逐漸運動，土的附加壓縮正好讓結(jié)構(gòu)相互聯(lián)接的削弱程度和外荷載數(shù)值想適應(yīng)，濕陷就是這樣產(chǎn)生的。

2.5 含水量增大

地下水浸濕路基的源泉來自自潛水和上層滯水面上升的毛細(xì)水，此種特征的水由于它的變化比較明顯，不斷地使得路基土的含水量發(fā)生改變，當(dāng)形成具有飽和含水量的區(qū)的時候，是由于潛水面自下而上發(fā)生浸濕，抗剪強度降低的主要原因是由于含水量的提高。穩(wěn)定性也隨著下降，最終導(dǎo)致公路路基變形。

3 地下水的防治措施

3.1 路基的設(shè)計要科學(xué)合理

在公路路基的建設(shè)的設(shè)計階段，設(shè)計人員就應(yīng)該重點維護(hù)農(nóng)業(yè)水利排管系統(tǒng)或者周邊的水土保持工程，提高農(nóng)田水利綜合利用效率最大化，盡可能不占用良田的基礎(chǔ)上，設(shè)計出一套能夠充分利用當(dāng)?shù)氐匦魏退臈l件的方案，并與其想?yún)f(xié)調(diào)?；蛘咭?guī)劃建設(shè)一套與隧道、橋涵、車站等排水設(shè)施相銜接、配套的通暢、完善的排水系統(tǒng)，需要注意的是，該套排水系統(tǒng)必須滿足一定的過水能力，能夠有效對路基地下水進(jìn)行疏散與分流。

3.2 準(zhǔn)確找出地下水的位置

如果再設(shè)計階段并未做到防患于未然，那么在后期問題出現(xiàn)的時候，必須采取一系列有效的防護(hù)養(yǎng)護(hù)措施。如果出現(xiàn)地下水對路基進(jìn)行滲入的現(xiàn)象，必須對所在地區(qū)的地下水文特征了如指掌，之后才有可能提出一些有針對性的措施，來解決漏水問題?？偠灾褐瞬拍馨賾?zhàn)不殆，防治地下水，首先必須查清地下水的具體來源位置，進(jìn)而采取針對性的防治措施。例如，倘若分析出地下水由公路兩旁滲透引起，就應(yīng)該使用路田分家方法。在農(nóng)田用水前，加深公路兩側(cè)的邊溝和砌石邊溝。

3.3 人為提高路基標(biāo)高

在進(jìn)行全方位勘察地下水位高度之后，通過挑選的合格的路基填料一次提高路基標(biāo)高，滿足工程的需要，并保證路基的穩(wěn)定性，為了防止地下水對路基造成不好的影響，最廣為使用，也就是最便捷的方法就是利用人為的方式合理地提高路基標(biāo)高，讓路基工作層在下水位以上保持一定的高度這么做還可事前預(yù)防和消除路基深層凍脹。一般來說，路基標(biāo)高應(yīng)至少高出地下水位2m，甚至更高。必須注意的是，填土提標(biāo)高必須在不破壞天然的地下水排水條件前提下方可進(jìn)行。

3.4 修筑適宜有效的結(jié)構(gòu)層

(1)設(shè)置于路基、路面間或者設(shè)置于路基底部;(2)利用各種科學(xué)、先進(jìn)的合成材料與瀝青、水泥等進(jìn)行混合，在混合料中摻入集料;(3)通過一定的工藝，利用混合材料，在相關(guān)位置布設(shè)不透水、抗沖刷的結(jié)構(gòu)層。對于割斷層，與防水層的設(shè)置相似，主要是將混合材料換成具有一定厚度的卵石或碎石夾層，進(jìn)而起到割斷地下水上升路徑的作用。

4 結(jié)束語

近幾年，隨著公路建設(shè)的不斷發(fā)展，市場上涌現(xiàn)出各種新材料、新技術(shù)、新工藝，防治地下水危害路基的方法還有很多，在采用這些方法時，必須遵循因地制宜的原則，結(jié)合路基所在地的具體水文和地質(zhì)情況，充分發(fā)揮作用，基本就可以滿足公路路基的使用要求，進(jìn)而為人民的生命財產(chǎn)安全提供強有力的保障。

[1] 李水欽.淺談地下水對公路路基的破壞與防治[J].中國科技信息，2009，(22):27.

[2] 李國玉.地下水對公路路基破壞與防治[J].甘肅科技縱橫，2006，35(6):149-149.

[3] 劉書萍.談路基地下水的防與治[J].科技信息(科學(xué)教研)，2007，(14):16-17.