湿陷性黄土路基病害及防治处理

谈湿陷性黄土路基的病害及防治处理摘要：本文简述湿陷性黄土路基的几种病害，针对病害提出了黄土路基防治的基本方法和处理病害的对策。对以后湿陷性黄土路基工程具有一定的借鉴意义。关键词：湿陷性黄土路基病害中图分类号：u213.1文献标识码：a文章编号：前言湿陷性黄土是一种在干燥情况下，具有较高强度和较低压缩性，遇水后在一定外力作用或在自重作用下强度骤降的一种特殊岩土。它广泛分布于我国甘肃、宁夏、陕西和山西等黄土高原地区。湿陷性黄土对公路工程的工程危害主要表现为遇水后的不均匀沉降，引起公路路面大面积开裂、下陷，从而引起其他次生公路病害，进一步加剧黄土地基的湿陷性，引起恶性循环。所以本文指出黄土公路路基几种病害，并提出病害处治对策。1黄土公路路基的病害1.1勾缝脱落。砂浆勾缝在雨水表面径流作用下,砂浆被冲刷散失,水泥混凝土预制块或片(块)石砌缝外露,使坡面降雨集中冲刷,加剧冲蚀作用,形成坡面沟蚀,使砌缝内路基填土随水流失或雨水渗入路基本体,降低路基强度,严重的甚至形成路基陷穴,使砌体脱空。1.2 裂缝。坡面防护裂缝通常有两种:一种是在坡顶有错台的裂缝,主要是因路基发生不均匀沉陷而引起;另一种是坡面有错台的裂缝,通常伴随着坡面表面不平整,发生微量膨胀,主要是因砌体背侧填料滑动引起膨胀变形而产生。挡土墙裂缝根据严重程度有两种:贯通裂缝和未贯通裂缝。当发生了贯通裂缝,则墙体可能发生断裂,很可能已失去支挡作用,危害程度较大应及时加以处理。1.3表面破损。表面破损主要是指浆砌片(块)石或预制块破碎松动、砂浆脱落,如维修不及时,使雨水冲刷下渗,导致大面积散失、脱空和剥落,降低或失去支挡防护作用。1.4墙背填土沉陷变形及黄土陷穴。浆砌护坡和挡土墙背侧填土发生沉降变形、形成黄土陷穴是一种比较普遍的严重病害。由于黄土具有湿陷性、多孔隙等特性,加之施工压实不足,在墙背排水不利情况下,地表径流汇集、雨水下渗,在潜蚀作用下引起黄土湿陷变形。当墙体泄水孔畅通时,黄土颗粒将随下渗水流移动,被水流带走,逐渐形成黄土陷穴,使背侧脱空,导致构造物失稳;当泄水孔被堵塞后,背侧将积水,填土含水量增大,强度大大减弱,发生沉陷变形,严重地则会导致上侧土体发生溜坍、滑坡,危及行车安全。1.5泄水孔堵塞。在浆砌护坡和挡土墙中设置合理的泄水孔, 有利于排除背侧填土积水,降低孔隙水压力,维持其稳定性。但由于施工质量问题,如反滤层设置不合理、泄水孔结构施工不符合设计要求等,在使用过程中,随水流作用,泄水孔的排水通道被细颗粒材料堵塞,形成背侧填土积水,含水量增大,易导致冻胀、湿陷、滑塌等严重病害产生。1.6基础冲刷淘空。基础冲刷淘空是黄土地区公路水毁的一种主要形式,且危害极大。黄土地区暴雨集中,雨水冲刷严重,在沿河、冲沟地段的防护支挡工程,常因雨水急速局部冲刷基础,使底部材料被形成的涡流冲蚀、卷起带走,随着冲刷深度和范围的增大,导致基础脱空,如不及时处理,则会进一步导致结构物失稳破坏,会带来巨大的经济损失。1.7沉降缝、伸缩缝破损变形。沉降缝、伸缩缝破损变形主要是指缝在施工中未按要求完全封闭、设计中设置位置不合理或设置数量不足,在自然因素和人为因素作用下,导致缝被颗粒材料填充、变形量不足而被挤裂或拉开。调查的几条公路的防护与支挡构造物大多存在此种病害,尤其是设置在高填方路堤部位的构造物比较明显、普遍。2 湿陷性黄土路基防治的方法2.1整治黄土路基病害的国内外动态由于黄土的湿陷性,使得路基产生了差异沉降,建筑物遭到了破坏。针对既有建筑物所出现的这种事故,要对路基进行处理,必须分两步进行。首先应找出使路基土湿陷的水源,截断水源;其次必须对已经湿陷的路基进行加固。采用经济、可靠的加固手段,使路基土的湿陷变形停止、承载力满足上部结构荷重的要求。软弱路基的处治方法许多,如:“换土、碎石桩、旋喷桩、灰砂桩以及加入土工格栅等。这些方法主要用于结构物以及公路、铁路路基在修建之前对软弱路基进行预先处治。但是对于铁路路基修筑之后,特别是道路通车数年之后, 发现因软弱路基的原因使路基下沉、线路几何尺寸难以维持,在这种状态下,对路基下的软弱路基进行处治是非常困难的,尤其是对于像天兰线这样车流密度很大的铁路干线,采取通常的处理方法处治,需要中断行车,而且要大范围破坏道床结构,是不可行的。2.2劈裂压浆法加固黄土路基基床基本原理由于路基长,工程地质条件千变万化,而且机具、材料等条件也会因地区不同而有较大差别。因此,对每一具体线段都要进行细致分析,从路基条件、处理要求(包括处理达到的各项指标、处理范围)、工程费用、材料、机具等诸多方面进行考虑,以确定合适的路基处理方法。铁路的路基处理不同于其它建筑物地基的处理,铁路路基处理主要是全部或部分消除其湿陷性。对非自重湿陷性黄土路基,如基础下路基处理厚度达到压缩层下限,或达到饱和的自重压力与附加压力之和等于或小于该土层的湿陷起始压力,就可以认为路基的湿陷性全部消除。对自重湿陷性黄土路基,由于路基的湿陷量和湿陷变形与自重湿陷性土层的厚度、浸水面积有关,而与压缩层厚度无关,所以必须处理基础地面以下的全部自重湿陷性黄土层。在非自重湿陷性黄土路基上,对ⅰ级湿陷性黄土一般不需要路基处理。对于ⅱ级处理厚度为1.0～1.5m,如处理厚度小于1.0m时,湿陷性仍要危及构筑物或线路安全。对于ⅲ级湿陷性黄土,处理厚度为1.0～2.0m,ⅳ级应为2.0～3.0m。此外,应根据土层的湿陷性系数的分布情况,湿陷性黄土层的厚度等具体情况,适当增加或减少处理厚度。3处理病害的对策3.1增加排水设施。对雨水冲刷作用较强、原设计中未设置足够拦排水设施的病害部位,根据水流来源、水量大小,以“近接远送”为原则,增设必要的拦排水设施,减弱降雨对路基的侵蚀作用。如在路堑边坡坡顶设置截水沟,在护坡坡顶采用封闭处理并加设排水沟,防止雨水渗流。对路堤边坡坡面表面径流量大、流速较快时,可以采用拦水带与急流槽相结合,集中从坡面排除到路基范围以外。对挡土墙增设泄水孔或墙后盲沟将水引出路基外,以防止墙后积水,引起土压力增加或冻胀。3.2 再次充分夯实。对构造物已发生脱空时,应清理破损部位,对背侧黄土进行补充夯实,或采用压浆工艺使构造物背侧填土密实稳定。对破损部位进行清理时,应扩大清理范围;补夯时,应开挖平台夯实,保证与原有坡面的的紧密结合。3.3及时检查修补。对发生勾缝脱落、砌体松动剥落等病害时,应及时采取措施,尽量在发生初期或未发展严重时进行修补处理,如重新勾缝封闭,更换破损材料等。对发展严重的病害,如裂缝、大面积破损、或已失去自身功能等,应视具体情况,采取返工重修措施,以免进一步危及公路安全。裂缝应根据严重程度区分对待,如系断裂破坏,已失去自身功能,应迅速拆除重建恢复功能;如未完全丧失功能,可以采用凿缝封闭处理,或套墙加固、支撑墙加固方法等。3.4有效处治黄土陷穴。黄土地区黄土陷穴的处治十分重要,必须采取有效措施达到根治和预防再发生的目的。陷穴是水的冲蚀与溶蚀的混合作用在黄土形成的暗沟、暗洞及暗穴等现象。其生成的条件,内因是土质疏松,多孔隙,易冲刷;外因是地表水的汇集。陷穴对路基危害较大,一旦发生,应及时处治。首先根据所在位置,查清陷穴水的来源、水量、发展方向及对路基造成的危害程度等,视具体情况采取回填夯实、灌砂、灌土浆、设盲沟排导等方法加以处治。4 结语湿陷性黄土在西北地区分布较广，积累的工程经验也比较丰富，本文提出湿陷性黄土路基病害处治对策，为以后公路建设提供科学的参考。参考文献[1]叶书麟,(同济大学)地基处理.北京:中国建筑工业出版社,2008.[2]钱鸿缙,湿陷性黄土路基.北京:中国建筑工业出版社2009.注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。