简析山区高填方路基的下沉与治理措施

论文

简析山区公路高填方路基的下沉

与治理措施

蒲 明 霞

陇 南 公 路 总 段

简析陇南山区公路高填方路基的下沉与治理措施

【摘 要】：本文分析了陇南山区公路高填方路基下沉的原因，结合施工实际介绍了换填土法、灌浆法、土工格栅法等行之有效的治理高填方路基下沉的措施及实例。

关键词：高填方路基；下沉；治理措施 一 概述

陇南市属于秦巴山地，境内山大沟深，河谷纵横，地质构造复杂，公路不是依山傍水，就是翻山越岭，因而高填方路基技术大量应用。陇南公路总段管养的江（洛）武（都）公路全长161㏎，建设标准为山岭重丘二级公路，线路经过区域属于高寒阴湿山区，高山、河谷、丘陵相互交错，因此该路途径米仓山和丰泉山段多处为高填方路基。由于高填方路基压缩性大、均匀性差、沉降量大、固结周期长，如果加固方法不理想，对路基质量产生严重影响，将会引起路面开裂、沉降、塌陷等现象。2002年底江武公路完工通车后，随着时间的延长和汽车重复荷载的作用，江武公路的丰泉山段和米仓山段常出现路基不同程度的局部沉降，路基纵横开裂，进而使得路基稳定性降低，特别是在雨天裂缝进水之后路基下沉导致路面平整度超限，给行车带来很大危险；路基滑动或者边坡坍陷使路基的功能完全丧失。因此，这些病害形式不同程度地影响了道路的正常使用，给安全行车造成很

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大隐患，危害极大。2006年12月至2007年5月，陇南公路总段投资604万元实施了S205线江武路丰泉山段养护维修工程项目，尤其对高填方路基进行了重点工程处治，收到了较好的效果，极大改善了通行环境。

二 高填方路基下沉的原因

我作为技术员有幸参与了S205线江武路丰泉山段养护维修工程项目，在处理高填方路基沉陷施工的过程中，通过对此病害的连续观察和抽样探查，发现该路段出现的路基下沉主要表现为三种情况：路基纵横向开裂；路基整体下沉或局部沉降；路基滑动或者边坡坍陷。全面分析高填方路基下沉的原因，主要有 以下因素：

1、路基基底的压实度不够

由于一般路基基底的压实度要求较低，而高填方路堤基底压实度要求高，因此要按设计要求严格控制好高填方路段地基的压实度，否则当路基填料不断增加时，原地面的土层会由于压实度不够而发生压缩变形和挤压移位，从导致路堤随之沉降或开裂。 2、路基排水不当引起地基承载力下降

江武公路地形包括了高山、河谷、丘陵，加之气候潮湿，因此在通常的施工过程中，该路段虽按设计要求进行了排水处理，经检测各项指标满足要求，但由于地形限制排水处理不当或者后期的气候影响，受水浸泡，使得地基的承载力急剧下降而导致路基下沉。

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3、高填方路基与一般路基过渡段的地基沉降不均。 4、填料不合格

由于高填方段的淤泥、陷湿性黄土、冻土、有机土清除不彻底，或者填料中混有生活垃圾以及含草皮、树根的腐殖土，这些土块遇水即变成淤泥。另外，通车后这些不合格填料的微弱沉降变形累积起来即会引发高填方路基的下沉。 5、纵向分幅填筑、半填半挖搭接不好

高填方路基和一般路基填筑一样，最好是整幅分层填筑，但有的路段受各种条件的限制，需沿纵向分幅填筑。在实际施工过程中，如果对高填方路基的填筑不严格控制，有时会出现垂直式无搭接填筑，而这种施工结果会引起前后两幅沉降不均匀。半填半挖路段如果施工不规范，也同样会出现沉降。

6、每层填料碾压时的含水量控制不均，造成压实度不均匀 细粒土、砂类土、砾石土等用作填料时，均应严格控制在其最佳含水量±2％以内压实。当填料的实际含水量不符合要求时，应均匀加水或将土摊平晾干，使其达到上述要求后方可进行压实作业。运至路堤上的土需要加水时，用水车均匀地浇洒在土中，一定要用拌合设备拌合均匀。否则，碾压完成后，每一层的压实度不均匀即会引起整个路堤的不均匀沉降。 7、其它方面的原因

①在一些大型压实机械无法施工的地方，如一些路桥过渡的死角和有管线等设施压路机不能靠近的地方，未用小型夯实机械

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配合施工，这些薄弱点会留下隐患。

②压实厚度超标，每一层土整平不好，碾压后会出现局部压实度不够。

③填料来源不同，其性质相差较大，且未分层填筑，则引起不均匀沉降导致路基开裂或局部沉陷。

三 高填方路基下沉的防治措施与治理实例

山区公路地势陡峻高填深挖路段多，填方和防护工程数量巨大，因地势陡峻给施工带来很大困难，很多路段无法压实，严重影响路基质量，甚至出现滑坡造成路基失稳。如何在高填方路段采取行之有效的处理办法，保证路基质量，不使边坡失稳呢？根据我们在治理江武公路高填方路基下沉、路面开裂等病害的实际经验，高填方路段路基处理措施一般有：换填土法、灌浆法、土工格栅法。

1、 换填土法

采用这种方法主要是针对填料不符合要求而引起的路基下沉，其下沉面积不大、深度不深。这种方法比较经济，操作也比较方便快捷。如2006年3月～2006年7月S205线K99+000～K161+000养护维修工程中，丰泉山处高填方路基处理。此法是将原路基出现病害部分的填料挖除，把扰动的浮土清理干净，整平碾压达到压实度要求后，用符合规范要求的填料回填。换填时挖补面积要扩大，且每层挖成台阶状，由下往上，逐层整平碾压，压实度要求高出原路基压实度1～2个百分点。

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2、灌浆法

如果路基下沉的面积很大、深度很深，最好是采用灌浆法。灌浆法是利用液压、气压或电化学原理，对路基下沉部分钻孔，孔深应穿透薄弱层。然后通过注浆管将浆液均匀地注入地层中，浆液以充填、渗透和挤压等方式灌入填料的空隙，经人工控制一定的时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学性能稳定的“结石体”，可以完全防止或减弱路基的下沉。由于浆液的扩散能力和灌浆压力的大小密切相关，所以不同填料及形态的路基，采用的灌浆压力主要取决于路基的密实度、强度、初始压力、钻孔深度、灌浆位置及操作规程等因素。而这些因素又很难准确预知，因而必须通过现场试验来确定。水泥浆液在不同地质和不同灌浆压力条件下，在地下流动的形式不同，当灌浆压力较低时，路基填料渗透性较好，水泥浆在中等浓度的情况下以渗流的方式渗入路基土的孔隙，这时认为路基原结构未受扰动和破坏；上述情况称为渗流注浆法，压力控制在0.5-1.5MPa，适用于碎石土、砂砾土填料的路基。对于粘性土填筑的路基由于其渗透性很小，通过渗入灌浆法难以奏效。当灌浆压力提高到一定程度时，会发现单位时间内注浆量明显上升，实际上粘性土路基已在注浆周围发生纵向劈裂，浆液沿裂隙流入土体，并将土体切割成不规则的块体，在块体之间形成互相穿插的胶状水泥结石，粘性土又受到充填浆液时的压缩，形成一种复合型岩土，从而提高了路基的强度和刚度。

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这种方式称为劈开式或胀裂式灌浆。灌浆法施工程序如下： (1)打孔 ①打孔原则

为满足路基强度的要求，打孔要结合灌浆的特点、路基形态等因素来考虑。既要充分发挥灌浆孔的效率，又能保证浆液灌注在路基加固范围内，防止留下空白区和跑浆，打孔时还应视路基实际情况而定。 ②打孔方法

根据原路基施工时的原始记录，估算路基孔隙率，通过试验测定灌浆量，然后确定钻孔数量。如果需要全幅灌浆，应采用等距离梅花形方格网打孔，中间孔浅，边缘孔较深。孔距一般以2.0～2.5m为宜。 (2)钻孔

为确保原路基不受损坏，成孔的孔径应尽量小，且必须采用于钻法，严禁加水，否则路堤受水浸泡，路基原结构受到破坏，造成不必要的经济损失，还将给注浆带来不必要的麻烦。钻孔深度视路基高度和路基填料阶情况而定。 (3)下注浆管

首先选取适当的注浆管，注浆管底部预留20～30cm空隙，确保浆液的灌注流畅。钻子L口要密封，一般用木塞填充膨胀水泥的方法，以保证浆液不从钻孔口溢出。 (4)注浆

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灌浆的主要内容是灌浆压力、浆液浓度和操作规程。灌浆压力是保证灌浆质量的重要因素。如果压力过小，浆液流不到预计范围内，扩散范围小易形成空白区；如果压力过大，则会损坏原路基结构，顶破路面或冲垮边坡，以致使浆液沿路基薄弱部位冲出路基，达不到灌注的目的。因此，注浆压力应通过现场试验而定。

2008年5.12汶川MS8.0级地震使江武公路S205线多处路段路基沉陷，路基下沉的面积很大、深度很深，不能采用造价小的换填土法，决定实施灌浆法进行处治。在S205线成县丰泉山K32+600～K45+100路段高填方路段沉陷处治中，通过技术人员和施工人员反复进行现场试验，发现局部沥青混凝土路面浆液的浓度采用水灰比(重量比)1：1较为合适，但起始浆液浓度要大些，正常灌浆时再采用标准水灰比的浆液比较合适。通过实际操作试验发现与高填方过渡段实际灌浆时，大范围灌浆时采用的操作规程，第I阶段，因原路基孔隙率较大，压力在0.2～0.5MPa，用1．2：1的水灰比浆液即可，第Ⅰ、Ⅱ阶段间隔20～30min，目的是确保浆液充分渗流到位。第Ⅱ、Ⅲ阶段压力逐渐加大，但第Ⅱ、Ⅲ阶段仍要间隔20～30min，2009年9初，通过对处理过地段的观测，发现路基没再出现沉降，说明灌浆法处理陇南山区高填方路基下沉是成功的，达到了预计的目的。

3、土工格栅法

有的高填方路段路基下沉不明显，只是在路面上出现了纵向的开裂，经过一段时间的观察，发现路面标高变化很小，可采用这种

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方法。此法只是将裂缝两侧的沥青路面用切割机对称切除(宽度以1.0～2.0m为宜)，铺设玻纤土工格栅，用钢钉固定，最后恢复沥青路面，这种处理措施既经济又方便，比较实用。

地震同样使S205线石坪收费站行车道部位出现了1～5mm宽的纵向裂缝，长度有2～50m不等，出现裂缝处为高填土路段。根据所做的标识、测量情况以及掌握的数据发现：沥青路面的裂缝一旦形成便不再延伸，宽度也不再增大。2009年5月，对裂缝用铺设玻纤土工格栅进行了处治。处治完成至今，已开放交通一年多，没有再发现裂缝出现，效果良好。可见，以土工格栅为主要材料的处治方案是行之有效的。

四 结束语

山区公路高填方路基下沉很大程度取决于路基填料的性质及其压实的程度，从陇南现有条件出发，改进填土要求和压实条件是保证路基质量、防止高填方路基沉陷最经济有效的方法。

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