高填方路基病害及防治浅析
2015-07-02
近年来，我国公路建设工作发展迅猛，烟台地区的公路建设工作在全省也一直处于领先地位，胶东半岛属于典型的丘陵地形，在新建公路及旧路改扩建中经常遇到高填方路基。填方总高度土质超过18m或石质超过20m的路基，称之为高填方路基。高填方路基的填方数量大、占地宽、施工工艺复杂，在工程施工过程中和工程完工后，随着时间的推移与行车重复载荷的作用，经常出现路基整体下沉或局部沉降、路基纵横向开裂、路基滑动或者边坡滑坍等病害，而且较难治理。
一、病害产生的原因：
（一）设计方面
当公路路线设计有高填方路基时，应按照规范要求认真地对高填方路基作特殊设计，结合相应填料的种类，进行稳定性验算和沉降计算。如果验算和计算所需的地质条件、土工实验资料等不能真实反映现场情况，或外业勘测期间未对高填方路段地质进行布探，对其地质构造、各种软弱面的分布状况不明，就会造成设计的不合理，在施工过程中或完工后，高填方路基将会有较大的整体下沉或局部沉陷，以致影响公路的正常使用。
（2）施工方面
①填料不合格
如果路基填料土质差，填料中混进了种植土、腐殖土或泥沼土等劣质土，由于这几类土壤中有机物含量多、抗水性差、强度低，路基势必将出现塑性变形或沉陷破坏。尤其是膨胀土，遇水膨胀软化，风化收缩开裂，固体稳定性差，用作填料时随着土壤中水分的挥发，收缩开裂尤为严重，对路基的整体结构危害极大。
②原地面处理不彻底
高填方路基基底承载能力应高于一般路基基底，若按一般路基要求，当路基填料不断增加时，原地基的压缩变形将导致路基下沉。
③路基排水不良
高填方地段地面线多位于低洼处，常常积水，尤其是下雨天，使土基常时间受浸泡，土基含水量大，排水不良，施工过程中未对路基排水进行处理，若遇水浸泡，会引起土质松软，从而导致承载能力降低、路基下沉等。
（3）施工工艺方面
①填筑工艺不当
在高填方路基施工中未严格按分层填筑，随意将铺筑厚度加厚，即使压实机具按规定的碾压遍数压实时，压实度也达不到规定的要求，当填筑到路基设计标高时，必然产生累计的沉降变形；对同一路段的不同填料没有严格控制，造成压实度不足或不均匀，易导致局部较大的沉降变形；施工中无法整幅分层填筑的路段，没有在山坡上按要求从填方坡脚向上挖成向内倾斜的台阶，从而造成在搭接处产生不均匀沉降；路基两侧超宽填筑不够，路基亏坡，整修时采用“贴补法”，补填土不易与原边坡土结合紧密而且难以压实，整体性差。
②压实工艺不当
在施工中，未严格控制填料的实际含水量为最佳含水量±2％，制定科学合理的压实工艺，或未按要求配备相应的整平碾压机具并按规范进行操作，导致高填方路段产生较大的沉降变形和整个路基的不均匀沉降。
③施工组织不当
先施工低填方路基，后施工高填方路基，往往高填方路基施工完成后就立即铺路面，路基没有足够的时间沉降固结，而使路面使用不久就出现沉陷。
（4）质量管理方面。
施工过程中，质量与技术方面的管理力度不够，工地现场人员的责任心不强；技术质量监督力度不够，施工单位感觉工作量偏大，部分人员凭经验减少压实度的抽检频率，甚至伪造试验资料应付检查；施工现场混乱使工程质量降低，造成施工过程中的隐患，甚至造成大的质量事故，危及了路基的稳定性。
二、病害预防的方法：
针对各种病害产生的原因我们可以相应地进行预防，做到防范于未然。主要措施有：
1、高填方路基填料宜优先采用强度高、水稳性好的材料，或采用轻质材料。受水淹、浸的部分，应采用水稳性和透水性均好的材料。在分层填筑时，应按照规范要求进行，逐层整平碾压，并按规范进行操作；应通过试验段确定机具配备、洒水量、适宜的松铺系数和相应的碾压遍数。
2、基底承载力应满足设计要求，特殊地段或承载力不足的地基应按设计要求进行处理；覆盖层较浅的岩石地基，宜清除覆盖层。路基若通过耕地，施工时必须做填前碾压，如果有机质含量和其他杂物多而不易压实，应换填土；如果地基为松软土，通过对原地进行常规的填前碾压不能满足稳定和沉降要求时，要按《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》要求向监理工程师提出对软弱土进行加固处治。
3、高填方路基填筑施工中应按设计要求预留路堤高度与宽度，进行动态监控；并宜进行沉降观测，按照设计要求控制填筑速率；高填方路基还宜优先安排施工。一般较设计宽度每侧超宽不小于30cm，以确保边坡密实；路基亏坡，整修时开台阶，分层填筑压实，严禁贴补，确保路基的整体性和边坡密实。每层填筑上料前要根据设计边坡线实地放出路堤填筑边线。
4、高填方路基应进行地质补探，掌握其地质层理、节理、断层及了解有无地下水或其分布情况，并按规范要求进行特殊设计，高边坡设计应规定相应的填料，如设计没有验算其稳定性、地基承载力或沉降量等项目时，应向有关部门提出补做。
5、施工中，各施工层表面不应有积水，填方路堤应根据土质情况和施工时气候状况设置2%-4%的双向或单向排水横坡，及时排走雨水。施工前，应先做好截水沟、排水沟等排水及防渗设施，坡脚避免遭受水的冲刷(排水沟边缘距路基坡脚不小于2m)。
6、旧路加宽时，清除边坡上的杂草，并沿旧路边坡挖成向内倾斜的台阶，台阶宽度不小于1.0m。填方分段施工两段交接处，则先填段应留台阶与后填段分层阶梯搭接，搭接长度不小于2m。半填半挖路段按规范要求设置台阶并分层压实，提高路堤的整体稳定性。
7、在填筑好的高填方路基上堆置高度3m以上的碎石或其它重物，对路基施加超载预压，加速完成路基工后沉降、增加路基强度。
8、高填方路基的压实可采取振动压实、强夯及冲击压实等方式，提高压实效率和施工质量、更快更经济地达到工程质量要求。
三、病害处治的方法：
对于已经出现病害的高填方路段，可采取换土复填法、固化剂法、粉喷桩和灌浆法等。从方案的可操作性、经济性、处理效果综合比选这几种方式，灌浆法操作简便、成本低、效果较好且不影响公路运营，所以灌浆法处理较为常用。
灌浆法施工时，压浆材料一般选用水泥浆液加添加剂，最好采用高水速凝材料，该材料由A／B两种固体粉末材料组成，使用时与粉煤灰混合均匀加水搅拌(高水材料：粉煤灰：水＝1：35：3.5)，A、B两种浆液单独放置24小时以上不凝固，可以长距离、长时间输送、存放，易于施工；材料凝结时间可以调控，两种材料混合后，凝结时间可控制在10-60分钟；早期强度高，2小时可达到1.5Mpa以上；混合料也可以和周围土颗粒发生反应，形成强度；混合料凝固过程及凝固以后不收缩。
压浆孔呈梅花形布置，孔间距3.0米，注浆采用压力为0.5-1.5Mpa，压力由大到小，到注浆后期，部分注浆孔单位时间注浆量明显上升，说明注浆形式由渗流注浆变换为胀裂式注浆，汇总现场记录数据，计算得平均孔隙率为10.94％。
四、结论
填方工程质量控制没有应用什么尖端技术，其成败的关键在于管理，应该制定行之有效的管理措施，确保规范和设计的要求不折不扣地付诸实施。并且试验、检测、观测都是必要的手段，以数据说话，及时发现问题，及时总结经验，质量管理水平和档次才能不断提高。
