淺談雞爪地形路基的病害原因及預(yù)防措施

郭艷麗

(河南林長高速公路有限責(zé)任公司,河南林州 456550)

淺談雞爪地形路基的病害原因及預(yù)防措施

郭艷麗

(河南林長高速公路有限責(zé)任公司,河南林州 456550)

雞爪地形公路施工技術(shù)、病害的預(yù)防直接影響到山區(qū)高速公路的質(zhì)量和壽命,本文結(jié)合河南林州至長治(省界)高速公路K32+600-K33+400段雞爪地形施工處治經(jīng)驗(yàn),查閱了大量大獻(xiàn),從雞爪地形的形成,路基通過雞爪地形造成的主要公路病害,雞爪地形路基破壞的處理技術(shù)等方面系統(tǒng)的闡述了雞爪地形路基的病害原因、施工技術(shù)及預(yù)防措施。

雞爪地形 地基承載力 沉降 預(yù)防

1 雞爪地形的定義

高速公路連續(xù)通過相對(duì)高差不大，間隔距離不遠(yuǎn)的山脊和山谷地形，且山脊和山谷在道路橫斷面方向呈傾斜分布，構(gòu)成了與雞爪相似的地貌特征，俗稱雞爪地形。二脊一谷的稱雙爪地形，三爪二谷的稱三爪地形，多爪多谷的稱多爪地形。

2 雞爪地形的形成

山體在地殼變化，地震，海嘯作用下產(chǎn)生風(fēng)化、剝離、坍塌、碎落和沖刷，又通過風(fēng)雨雷電冰凍的反復(fù)作用重新堆積組合，構(gòu)成了雞爪地形，在漫長的歲月里，在山體的自重的作用下，在植被的保護(hù)下，這種地形趨于穩(wěn)定。不遇惡劣氣侯，不破壞植被，不破壞巖體的自穩(wěn)能力，這種地形不輕易產(chǎn)生大面積坍塌。

溝谷由于水積，風(fēng)積，人為堆積及雨水浸泡，動(dòng)植物腐殖物侵入，土壤成份比較復(fù)雜，承載能力較低。若雨水和地下水排泄不暢，長期積水就夠成淤泥和沼澤。

3 路基通過雞爪地形造成的主要公路病害

3.1 路基的不均勻沉降

路基不均勻沉降主要由兩大原因造成，一是主觀原因(施工原因)，二是客觀原因(非施工原因)，施工原因只要嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范作業(yè)，嚴(yán)把材料和施工工藝關(guān)，加強(qiáng)檢測(cè)頻率，保證施工質(zhì)量，是可以避免的。非施工造成的路基不均勻沉降原因比較復(fù)雜，處理比較困難，主要表現(xiàn)為路面開裂，路面跳車，一般不會(huì)造成道路破壞。造成的原因有：

(1)路基填土厚度不一致，路線經(jīng)過起伏地形，有挖方，有零填零挖，有填方，填土高度相差懸殊，路基自身的壓縮量不一樣，填土越高，時(shí)間越長，車流量越大，壓縮量越大，反之壓縮量小。

(2)地基承載力不一致：地基承載力由地基材料強(qiáng)度、密度，水穩(wěn)定性所決定。山谷沉積材料、沉積厚度和成分不一致，造成路基承載力不均勻，路基的填前壓實(shí)，影響深度有限，當(dāng)路基成形后，地基承受著路基靜載和行車動(dòng)載的作用，使路基產(chǎn)生下沉。自重大，承載力低的路段下沉量越大，一般山脊沉載力要高于山谷。地基承載力過低的路段稱作軟弱地基，要按軟弱地基處理。

(3)地基強(qiáng)度差異：高速公路的路基每天要承受數(shù)萬次的行車輾壓，要求路基有相當(dāng)高的抗疲勞強(qiáng)度的能力。不同強(qiáng)度的路基材料抵抗疲勞破壞能力不同，會(huì)產(chǎn)生差異沉降，強(qiáng)度高的填筑材料抵抗疲勞能力強(qiáng)，相應(yīng)變形小，沉降量也小。

(4)上下車道車流量和載重相差懸殊對(duì)地基的反復(fù)作用，引起塑性變形的積累，產(chǎn)生上下車道不均勻的沉降。這種現(xiàn)象在東西方向，特別在西煤東運(yùn)的公路上容易發(fā)生，

(5)彎道半徑過小的路基產(chǎn)生內(nèi)外沉降不一致，導(dǎo)致孤狀裂紋。這種情況主要表現(xiàn)在互通立交的匝道上。一方面由于匝道的超高，導(dǎo)致內(nèi)外填土厚度不一，同時(shí)當(dāng)車輛行駛在匝道上時(shí)除產(chǎn)生前進(jìn)方向的水平推力外，還會(huì)產(chǎn)生向外側(cè)的慣性力，情況嚴(yán)重時(shí)外側(cè)還會(huì)產(chǎn)生橫向滑移。

(6)橋、涵、通道臺(tái)背回填引起的不均勻沉降。這是高速公路通病，只是在雞爪地形施工中往往涵洞、通道縱坡更大，填筑更困難，要更引起大家的重視，此處不作闡述。

3.2 路基的整體破壞

路基的整體破壞實(shí)際上與路不均勻沉降沒有本質(zhì)上的區(qū)別，是不均勻沉降的繼續(xù)和發(fā)展，不均勻沉降是直位移，整體破壞是平面位移。由于地形特殊性和地質(zhì)條件的差異性高速公路通過雞爪地形的整體破壞也是常見的病害之一。主要表現(xiàn)為路基縱向裂縫和斜向裂縫，且伴有縫的兩側(cè)產(chǎn)生明顯的高差。路緣石和標(biāo)線明顯彎曲。若處理不及時(shí)，隨著裂縫的擴(kuò)大將會(huì)導(dǎo)致道路的整體破壞。主要表現(xiàn)為：

(1)由于地基承載力差異過大，分界線明顯，特別是縱向分界線明顯的地方，路基更易發(fā)生破壞，填挖分界線處往往首先產(chǎn)生明顯裂紋，而后產(chǎn)生破壞。

(3)半填半挖路段填土厚度不一，自身的壓縮，在填挖接觸處產(chǎn)生裂紋，橫向坡度越大，路基整體滑移可能性越大。

(4)山谷處的高路堤對(duì)地基的剪刀破壞，這類地基雖然承載力滿足要求，但地基的內(nèi)摩擦角過小，在路基填料的重壓下，造成地基的橫向滑移，路基一側(cè)的地面隆起。情況嚴(yán)重時(shí)路基也向一側(cè)滑移。

(5)地下水的作用，由于雞爪地形一邊高一邊低地態(tài)式，并且一般坡度較大，路基填筑材料多為土石混填，或填石路堤，路基下的生態(tài)水將填料中的小顆粒帶走使路基淘空，產(chǎn)生下沉，小顆粒流失越多，路基下沉越多。輕者路基產(chǎn)生下沉，嚴(yán)重者路基產(chǎn)生破壞。

路基承重層山體破碎，裂隙發(fā)育，遇雨季，地表水浸入地下，造成路基承重層含水量大，甚至超飽和狀，不堪路基，填料重壓導(dǎo)致路基承重層失穩(wěn)產(chǎn)生坍塌，而導(dǎo)致路基破壞。。

3.3 雨水和地下水對(duì)路基的沖刷破壞

(1)雨水對(duì)路塹邊坡的破壞：挖方路基由于公路修建對(duì)山脊的地貌和植被的破壞，若截水溝布置不合理，或截水溝修建質(zhì)量低劣，或截水溝修建不及時(shí)，多股水匯集在一起產(chǎn)生沖刷，導(dǎo)致邊坡滑坡，嚴(yán)重時(shí)堵塞道路，中斷交通。

路基穿越雞爪地形，“雞爪”和“雞爪”之間形成大小不一的匯水面積，路基的填筑阻斷了雨水的分散漫流，雨水的流量、流速和流徑地需要重新組合。如果涵洞出水口不暢通，或泄水面積不能滿足要求，在涵洞進(jìn)口附近往往會(huì)發(fā)生涌水，產(chǎn)生沖刷破壞。嚴(yán)重時(shí)沿臺(tái)身外墻沖毀路基，破壞到一定程度就生產(chǎn)坍塌，導(dǎo)致道路中斷。

(2)地下水破壞：路線穿越地下水豐富地區(qū)，地下水降低了路基的承載力，影響了路基的穩(wěn)定性。

4 雞爪地形的路基破壞的處理技術(shù): 路基破壞的原因是多方面的,因此對(duì)道路的破壞也應(yīng)全面預(yù)防,綜合治理

(1)軟弱地基的處理技術(shù)：軟弱地基視軟弱程度、深度、面積及在路線中所處的位置采取不同的技術(shù)處理方法。1)換填法；2)拋石擠淤法；3)土質(zhì)改良法(二灰土、三灰土、碎石土)；4)地基強(qiáng)夯法；5)復(fù)合路基(片石墩、碎石樁、旋噴樁、夯擴(kuò)樁，打入樁、密集木樁)；6)超時(shí)靜載預(yù)壓法；7)排水靜載預(yù)壓法(砂樁排水，塑板樁排水和真空排水)。

(2)土工合成材料對(duì)差異沉降與抗滑的控制技術(shù)：隨著新材料的開發(fā)利用，一種抗拉強(qiáng)度高，抗老化，操作方便的化工合成材料普通使用于高速公路的路基上，對(duì)于路基不均勻沉降裂縫起到了很好的抑制作用。

(3)輾壓技術(shù)：強(qiáng)夯、沖擊輾壓，因影響深度大，效果明顯，普遍地被公路建設(shè)者采用，對(duì)原地面處理和新填路基的輾壓起了很大作用。通過強(qiáng)夯和沖擊輾壓的路堤相對(duì)沉降量較小，但強(qiáng)夯和沖擊輾壓對(duì)周圍建筑物產(chǎn)生較大的震動(dòng)，使用時(shí)應(yīng)予注意。

(4)路基橫向滑動(dòng)和上邊坡坍塌預(yù)防技術(shù)：路基的橫向滑動(dòng)和上邊坡坍塌對(duì)道路的行車安全影響最大，因上述原因經(jīng)常出現(xiàn)交通中斷。

1 )限制路基和上邊坡位移技術(shù)：限制路基和上邊坡位移主要采取擋土墻和抗滑樁方法。

2 )在地基承載力較好，填土高度較大的路基，用反壓護(hù)道法來平衡路基對(duì)地基產(chǎn)生的剪力破壞，也能有效地控制路基的橫向滑動(dòng)。

3 )上邊坡防坍塌滑坡技術(shù)：上 邊坡高度不大可采用減壓 缷載技術(shù)。即放緩邊坡 缷增設(shè) 載平臺(tái)，減輕上邊坡土壓力。

上邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)有較明顯的滑動(dòng)面，且滑動(dòng)面傾向于路基，宜采用抗滑錨桿掛網(wǎng)噴射砼施工方法?；瑒?dòng)面十分明顯，滑動(dòng)土體積臣大，應(yīng)選擇預(yù)應(yīng)力錨桿或錨索，給土體施加預(yù)應(yīng)力，設(shè)錨固墩或錨固框架。

(5)路基的防排水處治技術(shù)：路基的破壞大部分是由于水流引起的，地表水導(dǎo)致邊坡沖刷，當(dāng)沖刷達(dá)到一定程度時(shí)，邊坡產(chǎn)生坍塌，造成路基破壞。

(6)道路綠化不僅美化了道路環(huán)境，緩解了司機(jī)視覺疲勞，而且是防止路基水土流失的重要手段：樹木花草通過根系固化了路基表土，防止路基表層土的流失，即使對(duì)比較集中的表面沖刷也起了一個(gè)緩沖和消能作用。

(7)合理的工期有利于路基的穩(wěn)定。最優(yōu)秀的施工單位也只能保證施工范圍內(nèi)壓實(shí)度合格，不可能保證地基不沉陷，路基自重對(duì)地基的壓應(yīng)力有一個(gè)力的傳遞過程，這個(gè)過程一般不小于三年，過短的工期，造成了路基自穩(wěn)時(shí)間短，在沒有完成沉降的路基上鋪筑路面，讓其過早地承擔(dān)車輛的反復(fù)輾壓，必然會(huì)造成路基破壞，有條件時(shí)可采用過度式路面方案，保證永久性路面不開裂不變形。

雞爪地形公路施工技術(shù)、病害的預(yù)防和處治，目前還沒有一套成熟的經(jīng)驗(yàn)。病害的產(chǎn)生是多方面的綜合原因，因此預(yù)防和處治也往往是多種方法相結(jié)合的綜合方法，只要勘探準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)認(rèn)真，施工精心，監(jiān)測(cè)到位，修復(fù)及時(shí)，雞爪地形的公路病害是能夠得到有效控制的。

[1]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范(JTJ017-96),人民交通出版社,1997

[2]中華人民共和國交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 北京.人民交通出版社,1995.

[3]王國清.公路工程質(zhì)量問題及防止措施.人民交通出版社,2003.

[4]葉書麟.地基處理.北京.中國建筑工業(yè)出版社,1998.