濕陷性黃土段在高速公路施工中的危害及防治

高繼峰

摘要：本文通過(guò)對(duì)實(shí)際工程案例相結(jié)合，分析濕陷性黃土地段高速公路路基的沉陷原因，并通過(guò)具體分析指出沉陷的發(fā)生位置和解決防治方法，目的是提高濕陷性黃土段公路的安全穩(wěn)定性，提高使用的耐久，確保工程的質(zhì)量安全以及行車(chē)安全，并分析濕陷性黃土地段在高速公路施工中的危害以及如何防治。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土;路基處理;防治方法

濕陷性黃土作為高速公路路段最為常見(jiàn)的路段。表現(xiàn)在如果收到自身上腹層的重力作用，或者復(fù)合應(yīng)力共同作用，經(jīng)過(guò)穩(wěn)定下沉，一旦受到水漬，土體的結(jié)構(gòu)完整性將立即被破壞，隨著將產(chǎn)生土地下陷下沉，發(fā)生明顯的土體變形，對(duì)于路基的質(zhì)量影響起到了極為關(guān)鍵的作用。在高速公路施工中，高填方路基施工完工以后，隨著時(shí)間氣候等多種元素的變化以及高速路的負(fù)載作用，很容易出現(xiàn)高速公路路基的整體下陷或局部下沉，路基的不穩(wěn)定性產(chǎn)生開(kāi)裂等一系列危害因素，路基滑動(dòng)或者邊坡坍塌一系列對(duì)于高速公路的建筑危害。嚴(yán)重的甚至?xí)婕暗浇煌ò踩珜用娴膯?wèn)題。

一、路基沉陷具體原因分析

例如鐵阜高速公路在我國(guó)國(guó)家高速公路中。是產(chǎn)生交接?xùn)|北京津冀的重要組成部分，加強(qiáng)這兩個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和聯(lián)系的快速通道，阜新到朝陽(yáng)的高速公路路段則是鐵阜高速的主要主城部分。但是在08年以來(lái)，由于這段路況發(fā)生經(jīng)常性降雨，進(jìn)而產(chǎn)生多個(gè)高速路段出現(xiàn)路基下沉，開(kāi)裂現(xiàn)象，其中較長(zhǎng)的一段達(dá)到了10km以上，并且中途的5km范圍的出現(xiàn)較多的裂痕和破損現(xiàn)象，進(jìn)勘察發(fā)現(xiàn)這段地質(zhì)的性質(zhì)屬于濕陷性黃土，因此讓這條重要的高速公路出現(xiàn)了嚴(yán)重建筑性破壞。

（一）施工的方法造成路基沉陷

在高速公路的施工當(dāng)中，在填充路基的材料當(dāng)中沒(méi)有選擇優(yōu)質(zhì)的材料，沒(méi)有嚴(yán)格把關(guān)，再加上在同一層內(nèi)土方的鋪筑厚度也沒(méi)有相關(guān)人員進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。在對(duì)高速路的壓實(shí)機(jī)械操作過(guò)程當(dāng)中，如果建筑的厚度超過(guò)機(jī)械的有效實(shí)施范圍就達(dá)不到預(yù)期理想的壓實(shí)效果。其次在稍微傾斜的高速公路設(shè)施建設(shè)當(dāng)中，由于路基在建筑的時(shí)候固定好，填充好的路基基本成型，但是由于濕陷性黃土的特點(diǎn)，導(dǎo)致濕陷性黃土在自重的作用下產(chǎn)生了下沉塌陷等因素，由于濕陷性黃土的原因會(huì)導(dǎo)致整個(gè)路基在這一整段的路程當(dāng)中都會(huì)有不均勻的下降，使路面產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，最后一點(diǎn)因素是，在部分高速公路建設(shè)過(guò)程中，原先規(guī)劃好在涉及濕陷性黃土的路段，對(duì)路基的低層和頂層設(shè)置灰土隔水層。由于施工隊(duì)取消了該項(xiàng)操作，而引發(fā)的路面滲水坍塌，變形，扭曲，破裂，等一系列由于濕陷性黃土本身性質(zhì)產(chǎn)生的破壞。

（二）路基排水不暢，導(dǎo)致雨水滲透

由于在高速公路施工建設(shè)中施工隊(duì)在排水措施的處理上面一般采用散排和臨時(shí)性排水設(shè)施，在路面的施工過(guò)程當(dāng)中。路肩和路緣的施工進(jìn)度或許要比中分排水設(shè)施施工的更快。導(dǎo)致在建設(shè)當(dāng)中形成的積水沖刷或者侵蝕到路基當(dāng)中，由于墊層的材料一般是透水性，容易被水浸透滲入，造成路基的損壞，一旦進(jìn)入雨水較多的季節(jié)，路基當(dāng)中的排水管被淤泥堵塞，修建的排水渠道無(wú)法產(chǎn)生作用，造成積水對(duì)路基長(zhǎng)時(shí)間形成損壞。

（三）設(shè)計(jì)缺陷及其他因素

主要因素有邊坡坡率不足，高填方缺少對(duì)于坡道的保護(hù)會(huì)導(dǎo)致邊坡不穩(wěn)定的現(xiàn)象，導(dǎo)致邊坡開(kāi)裂，同時(shí)由于路面因素，周?chē)G化，以及交通工程，周邊通訊等等的影響作業(yè)和環(huán)境因素，造成濕陷性路段缺少排水構(gòu)造物，損害路基的完整性，發(fā)生破裂，影響到路基的破壞和下沉。

二、濕陷性黃土對(duì)填方路基易的危害

（一）路基填挖結(jié)合部的危害

濕陷性換土最大之一的危害是對(duì)填方路基的損壞，最容易出現(xiàn)路基不穩(wěn)定的是半填充半挖路基結(jié)合部。發(fā)生這種原因的主要因素在于不良的地基，以及對(duì)于建筑材料的把關(guān)，施工方對(duì)于濕陷性黃土路基結(jié)合部的處理不夠妥當(dāng)，壓實(shí)工藝不夠健全，在涉及到濕陷性黃土的危害性諸多原因?qū)е?，如環(huán)境，交通等等因素導(dǎo)致的設(shè)計(jì)缺陷。綜合歸納為兩大類(lèi)，由于濕陷性黃土的建筑劣勢(shì)帶來(lái)的路基穩(wěn)定性存在不足，病害現(xiàn)象表現(xiàn)在路基滑動(dòng);填挖結(jié)合部路基不均勻沉降，將會(huì)導(dǎo)致建筑高速公路出現(xiàn)部分裂縫合開(kāi)口，斷板和路面損害的發(fā)生，在濕陷性黃土路段路基的填挖結(jié)合部，臨時(shí)的施工道路和主道路的部分位置發(fā)生路基沉降，下陷等危害，根本的因素就是濕陷性黃土的不穩(wěn)定。黃土性質(zhì)，導(dǎo)致路面產(chǎn)生的側(cè)滑，出現(xiàn)弧形裂縫，所以在進(jìn)行濕陷性黃土段路基的搭建工程中一定要注意按照陡坡挖臺(tái)階鋪筑土工格柵進(jìn)行處理維護(hù)，必須要保證路基的橫縱向搭接夯實(shí)穩(wěn)定，防止出現(xiàn)側(cè)滑。針對(duì)濕陷性黃土段的路基結(jié)合部要嚴(yán)格監(jiān)管，防止因黃土帶來(lái)的危害導(dǎo)致整條道路的不合格。

（二）沖溝填方段落

沖溝填方段落是指填方比較高，縱向長(zhǎng)度上面比較短的濕陷性黃土路段。在這段工程路段當(dāng)中要嚴(yán)格把關(guān)，控制好每層建筑的層厚度，壓實(shí)度，以及填料的各項(xiàng)指標(biāo)要求。避免發(fā)生因自然下陷引發(fā)的路基沉降，由于黃土的特性，在受到水漬候很容易破壞土質(zhì)的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致路基的破壞開(kāi)裂，在填充過(guò)程中最好采用整副施工的方式。能夠有效防止路基的縱向開(kāi)裂。在關(guān)于排水方面無(wú)論是哪一個(gè)步驟的排水都要保證完整暢通，并將挖方段落匯流的水流疏導(dǎo)出去，保證路基的范圍之內(nèi)不收到任何影響，保證濕陷性黃土最少的接觸水的影響。最大程度避免黃土帶來(lái)的危害性。

（三）地形低洼路段的水流處理

由于不同路段的地形不同，所需要的的工程和施工也存在差異性，有的地貌相對(duì)復(fù)雜。如果路基段落處于沒(méi)有設(shè)計(jì)排水構(gòu)造的位置，很容易容易滲透地下水和地表水，造成長(zhǎng)時(shí)間對(duì)該路段進(jìn)行浸泡，破壞建筑結(jié)構(gòu)。如果長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行浸泡，濕陷性黃土段會(huì)產(chǎn)生下陷，破壞完整的土質(zhì)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致橋梁路基開(kāi)裂，破壞建筑的完整性，帶來(lái)致命的危害。

三、路基沉陷治理措施

濕陷性黃土地基處理的目的是改善土的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，減小土的滲水性、壓縮性，控制其濕陷性的發(fā)生，部分或全部消除它的濕陷性。在明確地基濕陷性黃土層的厚度、濕陷性類(lèi)型、等級(jí)等后，應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)物的工程性質(zhì)、施工條件和材料來(lái)源等，采取必要的措施，對(duì)地基進(jìn)行處理，滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)物在安全、使用方面的要求。

（一）換填土層方案

換填土層是指的有些地質(zhì)和土質(zhì)不能滿(mǎn)住建筑的要求，但是有時(shí)是必經(jīng)之地。而且滿(mǎn)住路基出現(xiàn)下沉但是面積很小深度不深的情況下采用。具體方案就是將原本塌陷的部分填土挖出，重新填埋新的符合建筑要求的土質(zhì)，一般情況下都可以用砂礫石，亞黏土代替原本出現(xiàn)塌陷的土層。在換填土層的施工時(shí)要特別主要工程質(zhì)量，挖補(bǔ)面積要合適，逐層填埋，碾壓緊實(shí)，壓實(shí)度要求高出原本路基的1%-2%最佳。對(duì)于填充好的土層要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的工程施工，換填的方案能夠有效可靠的進(jìn)行路基路面施工維護(hù)。但是也有缺點(diǎn)會(huì)影響到車(chē)輛的運(yùn)行。

（二）重錘夯實(shí)以及強(qiáng)夯法

重錘夯實(shí)法能消除淺層的濕陷性，也是目前國(guó)內(nèi)運(yùn)用較多的濕陷性消除法，如用40kN左右的重錘，落高3m以上，在最優(yōu)含水量情況下，即可消除在1.0～1.5m深度內(nèi)土層的濕陷性。強(qiáng)夯法：根據(jù)我國(guó)目前的使用情況，在錘重100～200kN，自由下落高度10～20m，錘擊兩遍，可消除4～6m范圍內(nèi)土層的濕陷性。

兩種方法均應(yīng)事先在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行夯擊試驗(yàn)，以確定為達(dá)到預(yù)期處理效果（一定深度內(nèi)濕陷性的消除情況）所必需的夯點(diǎn)、錘擊數(shù)、夯沉量等，以指導(dǎo)施工，保證質(zhì)量。強(qiáng)夯法的實(shí)用情況在解決濕陷性黃土段是最具性?xún)r(jià)比的方法。在節(jié)省資源的同事保證建筑的質(zhì)量。

（三）成樁加固

主要的方法包括粉噴樁法;生石灰樁及灰土;碎石干拌水泥碎石樁擠密法;在相對(duì)較薄的路基下面，可以采用灰土擠密樁加固技術(shù)。對(duì)于不同的建筑工程具體情況應(yīng)該采取相應(yīng)的加固方式，使得路基夯實(shí)穩(wěn)定。杜絕出現(xiàn)路基下陷和一系列由于濕陷性黃土引起的路基不穩(wěn)。保證濕陷性黃土段的路基穩(wěn)定?；彝翑D密樁作用作為廣泛。通過(guò)加工緊壓等許多專(zhuān)業(yè)建筑技術(shù)，提高密度，增加強(qiáng)度。在施工過(guò)程中，當(dāng)套管打入地下層時(shí)，周?chē)牡鼗習(xí)裰虚g擠壓，直接對(duì)套管進(jìn)行橫向加密。使得一定范圍的土質(zhì)在工程物理上面得到改善。制作成的套樁會(huì)將石灰土與柱間土發(fā)證離子交換等大量的物理化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致最終的硬度達(dá)到一個(gè)科學(xué)合理的水平，從而消除濕陷性黃土，保證路基工程的質(zhì)量和穩(wěn)定，這種處理方法是將原位處理濕陷性黃土，不用將原本的地基挖出，一方面起到了環(huán)保的作用，對(duì)于技術(shù)個(gè)工程的要求也沒(méi)有特別的限制。是一種結(jié)合經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的綜合處理效果。

（四）壓力注漿

壓力注漿指的是利用液壓，氣壓和許多電化學(xué)原理，對(duì)于地下層結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定性進(jìn)行加固和處理。通過(guò)注漿管道均勻的注入地下層，漿液可以對(duì)土粒和巖石縫隙進(jìn)行填充，飽和柱間的空隙，后續(xù)經(jīng)過(guò)人工控制，漿液能夠?qū)⒃舅缮⒌耐临|(zhì)結(jié)構(gòu)和縫隙完整的融合成一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，整體性更加強(qiáng)大。注漿原理主要分為以下三種：滲透性注漿，劈裂注漿，亞密注漿。在施工過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于不同的工程概況采取相對(duì)于的灌漿方式以獲得最佳的效果。并且作為灌漿施工過(guò)程，灌漿壓力和灌漿濃度是非常精細(xì)的因素。如果不能達(dá)到目標(biāo)的壓力和濃度，有可能會(huì)適得其反。不能發(fā)揮灌漿的作用，沒(méi)有將原本的路基進(jìn)行夯實(shí)，達(dá)不到原有的目的還會(huì)破壞其路基結(jié)構(gòu)。

四、總結(jié)

隨著我國(guó)的科技技術(shù)進(jìn)步，建筑行業(yè)發(fā)展越來(lái)越高效，我國(guó)作為全世界告訴公路網(wǎng)最為發(fā)達(dá)國(guó)家之一，對(duì)于濕陷性黃土段路基的處理也有獨(dú)特的技術(shù)支持和改善方式，由于濕陷性黃土給建筑帶來(lái)的巨大危害，經(jīng)過(guò)具體分析我國(guó)不同地區(qū)的土質(zhì)結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，設(shè)計(jì)和施工單位應(yīng)該不斷完善工程的技術(shù)水平，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于不同類(lèi)型的土質(zhì)做最優(yōu)的處理，避免出現(xiàn)交通安全等問(wèn)題，將路基和國(guó)家高速公路建設(shè)技術(shù)逐漸完善，增加技術(shù)開(kāi)發(fā)研究出更加優(yōu)秀的解決方法。是鑄就我國(guó)高速公路成為全世界聞名的必要途徑。

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（作者單位：陜西有色榆林煤業(yè)有限公司）