黃土地區(qū)公路路基常見病害及防治對策

黃永飛 （甘肅昶通公路養(yǎng)護(hù)科技有限公司，甘肅 蘭州 730030）

1 引言

中國是世界上黃土分布最廣的國家，其中黃土高原最為集中，約占我國黃土總面積的72.4%，具有分布連續(xù)、土層厚度大以及濕陷等級高等特點(diǎn)。由于黃土的濕陷性和易崩解性，使得黃土地區(qū)修建的公路路基在惡劣自然天氣下，尤其雨水侵蝕時(shí)極易發(fā)生路基變形與破壞，對公路的行車安全造成嚴(yán)重威脅，其養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用也居高不下，在一定程度上制約了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展。因此，防治黃土地區(qū)公路路基病害，對于黃土地區(qū)公路工程的建設(shè)與運(yùn)維具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 黃土地區(qū)路基常見病害

路基是條帶狀結(jié)構(gòu)工程，其長期裸露在自然環(huán)境中，不斷受到風(fēng)化、雨水沖刷及人類活動的影響，加之黃土的濕陷性，常常會出現(xiàn)不同情況的變形破壞，隨著時(shí)間的推移，逐漸發(fā)展成嚴(yán)重的路基病害。黃土地區(qū)公路路基常見病害主要包括路基沉陷、路基陷穴、坡面破壞及坡體破壞等。

2.1 路基沉陷

路基沉陷是濕陷性黃土公路路基最為常見的病害。濕陷性黃土路基在遭受雨水的浸濕后，土體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，在外力負(fù)荷或重力的影響下發(fā)生下沉，從而導(dǎo)致路基的沉降破壞。黃土地區(qū)路基沉降主要表現(xiàn)為路基下沉、基床軟化、翻漿冒泥及路肩隆起等，局部的沉降也會引起路面裂縫。造成黃土路基沉陷的主要原因除黃土本身的濕陷性外，路基的填筑密度與強(qiáng)度不高、黃土基地未做處理、填料不符合要求、路線縱橫向排水不暢及雨水沖刷也會造成路基沉陷。

2.2 路基陷穴

黃土土質(zhì)以粉砂為主，含有碳酸鈣的可溶鹽，并具有大孔隙。在雨季時(shí)，大面積匯集的雨水或地下水流沿著黃土的垂直節(jié)理和大孔隙向路基內(nèi)部滲透，含鹽黃土在遇到雨水后結(jié)構(gòu)遭到溶解破壞，在重力的作用下，土體不斷崩解，水流帶著黃土顆粒，形成暗穴，在水的侵蝕和沖刷作用下，洞壁不斷坍塌，逐漸擴(kuò)大形成更大的暗穴或露出地表的陷穴。路基陷穴常發(fā)生在地形起伏多變、地表徑流容易匯集的地方和土質(zhì)松軟、垂直節(jié)理較多的新黃土中。與路基沉降相似，造成路基陷穴的本質(zhì)原因?yàn)辄S土的濕陷性，而雨水和地下水的侵蝕也是黃土路基陷穴發(fā)生的誘因。

2.3 坡面破壞

黃土路基坡面破壞的常見形式主要為沖刷與剝落。

①邊坡沖刷是指黃土路基邊坡在水流的沖蝕、沖刷作用下，沿邊坡方向形成沖溝或沖坑的現(xiàn)象，可分為邊坡淘刷和邊坡沖溝。黃土路基邊坡沖刷很有可能會造成大量的水土流失，導(dǎo)致崩塌、滑坡以及泥流等重大安全事故；同時(shí)，邊坡沖刷所造成的水土流失也會導(dǎo)致土壤肥力降低、減少土地資源，還會破壞景觀、影響水質(zhì)。影響黃土地區(qū)邊坡沖刷的主要因素有降雨量大小、黃土土質(zhì)、邊坡形式、坡度設(shè)置、邊坡防護(hù)、施工質(zhì)量及一些人為因素等。

②坡面剝落是指在風(fēng)化、自然營力及重力等作用下，邊坡表面的土體從坡面上掉落下來的現(xiàn)象，是黃土路基邊坡最為普遍的病害之一，在各種類型的黃土層中都有可能發(fā)生。按照剝落的形態(tài)可分為魚鱗狀破落、層狀剝落、片狀剝落及混合狀剝落。黃土路基邊坡初期剝落時(shí)，整體邊坡較為穩(wěn)定，對行車安全影響不大，只是增加了路基維護(hù)的工作量，但是若不進(jìn)行治理任其繼續(xù)發(fā)展會對邊坡造成嚴(yán)重的破壞。影響黃土地區(qū)邊坡剝落的主要因素為風(fēng)化條件、黃土土質(zhì)、地質(zhì)條件、含水量率及陰陽坡等，此外，施工質(zhì)量及一些人為因素也對黃土邊坡的剝落有較大影響。

2.4 坡體破壞

黃土路基坡體破壞主要包括崩塌、滑坡及泥流等，常發(fā)生于路塹邊坡。

①崩塌是指邊坡上大量土石在重力等作用下脫離坡面崩落、翻滾、堆積于邊坡坡腳形成倒土石堆的現(xiàn)象。崩塌一般發(fā)生于坡度過陡或者土層節(jié)理發(fā)育的黃土路基。降雨受濕后，黃土自重增大，其結(jié)構(gòu)也逐漸溶解，強(qiáng)度降低，不能支持旱季中斜坡的陡度而發(fā)生塌落。新的濕陷性黃土很容易發(fā)生坡腳崩塌，主要是由于新黃土結(jié)構(gòu)松散，坡腳遇到水的侵蝕或沖刷后結(jié)構(gòu)瓦解而失去強(qiáng)度，進(jìn)而發(fā)生崩塌。造成黃土邊坡崩塌的原因主要為邊坡坡度設(shè)計(jì)的不合理、邊坡防護(hù)不到位以及黃土的濕陷性。

②滑坡是指邊坡上的大量土石沿著一定滑動面整體向下滑移的現(xiàn)象。黃土地區(qū)的滑坡主要是黃土強(qiáng)度的降低（尤其是雨水作用下）使得邊坡的穩(wěn)定性和平衡性喪失造成的。此外，在一些黃土坡腳地段，其材質(zhì)為泥砂巖或粘性土，具有很好的隔水性，地下水運(yùn)移或雨水的作用下在此隔水帶上不斷富集，產(chǎn)生“潤滑劑”效應(yīng)，同時(shí)導(dǎo)致附近土壤軟化，形成軟弱易化層，在長期的作用下，隔水帶上方土體在重力或雨水的影響下產(chǎn)生位移，導(dǎo)致滑坡的產(chǎn)生。

③泥流是指細(xì)粒泥沙與水混合成流體并快速運(yùn)移的現(xiàn)象。不僅僅存在于路基邊坡，泥流是黃土地區(qū)一種常見的地質(zhì)災(zāi)害，具有爆發(fā)突然，來勢迅猛、破壞力強(qiáng)的特點(diǎn)。黃土地區(qū)產(chǎn)生泥流，一般要具備3個(gè)條件：a.陡峻的便于集水、集物的地形、地貌；b.有豐富的松散物質(zhì)（一般為新黃土）；c.短時(shí)間內(nèi)有大量的水源（強(qiáng)降雨）。

3 黃土路基病害防治措施

3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)

科學(xué)合理的設(shè)計(jì)是保證黃土路基質(zhì)量安全的基礎(chǔ)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮各種因素對黃土路基的影響，做好應(yīng)對各種病害的準(zhǔn)備。首先，地質(zhì)勘探應(yīng)深入詳細(xì)，并據(jù)此選擇合理的線路，避開危險(xiǎn)大、安全隱患多的區(qū)段；其次，根據(jù)現(xiàn)場條件確定合適的路基填料，黃土路基的填料可為老黃土，也可選用新黃土，若條件允許，應(yīng)優(yōu)先考慮新黃土，但不可兩者混用，甚至也可采用其他填料進(jìn)行換填；坡度和坡形的設(shè)計(jì)也有著至關(guān)重要的影響，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮多種因素，確定合理的坡度和坡形，在保證邊坡穩(wěn)定性的同時(shí)，降低雨水沖刷所帶來的影響；必要的邊坡防護(hù)也是設(shè)計(jì)重點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中可考慮采用植草、抹面、錘面、漿砌片護(hù)坡、格柵防護(hù)及掛網(wǎng)噴錨桿等手段為提高邊坡的穩(wěn)定性與抗沖刷能力。

3.2 地基加固

對于黃土地區(qū)公路路基而言，其優(yōu)劣很大程度上取決于地基的穩(wěn)定性與強(qiáng)度。選擇合適的方式對地基進(jìn)行加固處理，以增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，進(jìn)而降低各種病害的發(fā)生率。常見的基地加固方法有超壓固結(jié)法、化學(xué)固結(jié)法。其中超壓固結(jié)法主要包括沖擊壓實(shí)法與強(qiáng)夯法，基本原理都是通過力學(xué)的手段（沖擊波、動壓力等）促使土顆粒進(jìn)行緊密排列，實(shí)現(xiàn)土基加固；而化學(xué)固結(jié)法主要包括堿液加固法與硅化法，其中堿液加固法主要應(yīng)用于非自重性黃土，而硅化法非自重性黃土和自重性黃土均可采用。同時(shí)，換填法也是改善地基穩(wěn)定性和強(qiáng)度的重要方法，將路基范圍內(nèi)的不良土層清除，用穩(wěn)定性好的砂土、天然砂礫或灰進(jìn)行回填壓實(shí)，改變地基的特性，提高其抗變形能力與穩(wěn)定性。通過設(shè)置墊層也可提高地基的水穩(wěn)定性，一般公路建造過程中常設(shè)置砂礫墊層和灰土墊層來降低水對黃土路基影響。此外，對黃土進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)也可有效降低病害的發(fā)生率，如灰土擠密、加筋（薄膜、繩網(wǎng)、土工格柵）及打入板樁等。

3.3 完善排水設(shè)施

如前所述，黃土的濕陷性是造成諸多病害的主要原因之一，因此，減少水對黃土的干擾是保降低病害發(fā)生的重要途徑。根據(jù)水文地質(zhì)條件，在濕黃土路基施工之前，對排水設(shè)施進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃設(shè)計(jì)，排水設(shè)施要完善、合理，保證排水的暢通，以減輕雨水和地下水對濕陷性黃土路基的不良影響。如在公路的兩側(cè)分別設(shè)置排水溝，分散地表水和雨水，避免公路邊坡受到的雨水沖刷；在路塹邊坡坡頂區(qū)域可以設(shè)置截水溝，這樣可以避免雨水沖刷對黃土邊坡帶來的影響，同時(shí)要在坡底設(shè)置相應(yīng)的排水溝，這樣可以及時(shí)排導(dǎo)雨水，減少其對路基的侵蝕危害。

4 結(jié)語

黃土在我國有著廣泛的分布，在采用黃土地區(qū)建造過公路路基的過程中，要充分考慮由于其獨(dú)特有的性質(zhì)，對各種路基病害進(jìn)行防治。本文對換黃土路基常見4種病害，路基沉陷、路基陷穴、坡面破壞及坡體破壞進(jìn)行了分析總結(jié)，并且提出一定的防治對策和措施。這些方法都經(jīng)過了大量實(shí)踐研究與證明，其針對黃土地區(qū)的公路建設(shè)具有一定的指導(dǎo)作用。