湿陷性黄土路基病害的判定与处置研究.pdf

道路与交通工程器Road&TrafficEngineering张少康，王其玉，李科(济南城建集团有限公司第八分公司，山东济南250023)摘要：在非自重湿陷性黄土地区公路建设完成后，在路面结构层重力作用下，当路基受到水分侵入之后路基出现软化沉陷，从而引起路面结构大面积纵向开裂，路堤或基底沉陷。其防治措施的重点应该放在防水与排水上．包括路表排水设施、中央分隔带排水设施和坡面排水设施。从填料选择、基底处理、边坡设计、防排水措施与路堤压实等多方面最大限度地消除使用中的安全隐患。关键词：公路；路基；湿陷性黄土；病害处治中图分类号：U416．169文献标志码：B文章编号：1009—7767(2013)03—0023—03ResearchonI沁adbedDiseaseJudgmentandTreatmentofCoUapsibleLoesszhaIlgShaokang，WangQiyu，“Ke路基是公路的重要组成部分，是路面的承重基础。路基的稳定性，将直接影响到路面结构的使用品质。根据调查，我国路面结构的早期损坏，60％以上是由于路基造成的。路面结构的损坏往往与路基水分侵入、压实度不够、地质条件等有直接关系，一旦路基发生病害，其修复难度大、费用高。1工程概况济南高新区34号公路工程，是一条重要的市政工程，全长1．5km。路基宽度40m。2010年9月进场进行路基施工，2011年3月路床施工完成。经检测，路床弯沉与压实度均符合规范标准。同年3～5月完成道路结构层的施工。6个月之后，该路逐渐出现道路纵向裂缝，路面出现破浪性起伏，检查井下沉，雨水井下沉开裂，路缘石移位等现象。通过对集水井内部观测，在距路面标高40cm处，普遍出现了1～5cm不等的水平裂缝，路面与路基之间出现了部分脱空(见图1)。鬣i■。|纽ii、图1高新区34号路病害图为了确定黄土地区公路病害的存在原因，提出病害防治对策并验证其治理方案的可靠性．笔者进行了深入研究。2病害调查与原因分析根据勘探与室内土工试验分析。济南市高新区34号公路场区勘探深度之内分布的地基土自上而下依次为：0．5m耕植土层，6．0m左右的湿陷性黄土层，0．6～13．1m厚度不等的碎石土透水层、黏土夹层以及中强风化的石灰岩等。其中黄土层在场地范围内连续分布，其湿陷性系数为0．001～0．047不等，湿陷起始压力100～180kPa。其详细的物理力学指标如表l所示。可以判定该黄土层为非自重湿陷性黄土．前期采取一定的工程措施可以有效降低其危害性。碎石层主要成分为中风化石灰岩块，有粉质黏土填充，碎石粒径0．3～5．0cm不等，含量约占50％，具有很好的透水性。根据地质调查，该区域湿陷性黄土粉粒含量大，且大孔隙，富含碳酸钙成分及其结晶，具有湿陷性和易溶蚀、易冲刷、各向异性等工程特征。导致黄土地区的路基、路面容易产生多种特有的病害，主要表现为：路基沉陷、边坡坡面剥落、冲蚀、滑塌、崩塌和整体失稳等。该黄土地区公路路基由于黄土的湿陷特性影响，在各种自然因素，尤其是雨水侵蚀作用下，导致公路产生了严重病害，影响公路正常使用。由于湿陷性黄土与强风化泥岩的特征与特定的气2013年第3期(5一)第31卷啼荭投木23 器道路与交通工程ROad&Tra仟icEngineering表1湿陷性黄土基本物理力学指标最小值17．6最大值19．6平均值18．5变异系数O．0316．5O．74128．516．213。OO．022916．118．10．90935．118．316．80．203320．017．20．85232．517．315．30．093118．1O．030．060．05O．03O．08O．54O．040．070．197．8lO．015O．249．780．0410．218．820．0240．070．26候特点。导致该地区的路基、路面容易产生多种特有的病害。在没有水分渗入时。其工程特性比较好。施工的各项指标都能够满足要求。一旦有水分渗入，就会表现出路基沉陷，边坡坡面剥落、冲蚀、滑塌、崩塌和整体失稳等。由于填方路基不均匀沉陷和过量沉降，浸水地基承载力不足，从而造成半刚性基层和沥青面层的大面积开裂。3病害治理方案与实施济南市高新区34号道路出现的病害．主要是由于强风化泥灰岩和湿陷性黄土遇水软化，引起不均匀沉降产生的。为避免道路病害程度继续加大．根据病害原因分析和道路现状，必须采取加固与预防措施。针对道路病害实际情况．参照相关规范【l、2】进行治理。首先选择波浪起伏较为严重段K0+450一K0+650南侧快车道为试验段进行整治。试验段施工完成后，经过2～3个月的观察检测，待各项试验技术指标合格后，再展开大范围整治。试验段整治方案流程如下：注浆加固一设置截水墙一路面洗刨一立缘石恢复一灌缝一土工格栅补强一路面恢复。1)注浆加固①施工准备：a．对所有雨污水检查井周边及雨水口内裂缝进行封堵，避免注浆时出现漏浆，影响注浆效果。b．对南侧快车道K0+450一K0+650段雨污水管线、雨水口连接管及横穿管线进行测量放线。布孔时避让现有管线，避免钻孔时损坏管线。②钻孑L布置：孔距1．0m，采用梅花桩布置(见图2)，钻孔直径∥76mm，钻孔深度70cm(至快车道路床位置)。③注浆管固定：注浆管为∥25mm铁管，长度70cm。下管后采用l～2cm石子封堵．上部预留15cm，采用细石混凝土封孔，注浆管外露5cm。④浆液制配：采用P．042．5水泥，水灰质量比1：2，外掺3％膨胀剂。24啼荭数客2013No．3(MQy)v01．31灞露图2钻孔注浆图⑤注浆：注浆压力0．3MPa。因注浆孔较浅，注浆时压力缓冲时间较短，采用单管输浆管口处容易发生脱管情况，为保证注浆效果及施工进度．采用8根输浆管同时进行注浆。注浆过程中，四周注浆孔作为观察点，待四周注浆孔出现冒浆后对其进行封堵，并继续进行注浆。为保证水泥浆渗透、扩散效果，待注浆压力持续达到0．3MPa后进行下一步施工。经计算南侧快车道北半幅8孔总注浆量为0．78m，，单孔平均注浆量为0．097m3；南侧快车道南半幅8孔总注浆量为1．17m，。单孔平均注浆量为0．146m3。每个注浆孔容积为0．0025m3。⑥注浆效果：在注浆过程中四周注浆孔均出现冒浆现象，立沿石缝隙及中间裂缝处出现冒浆现象。2)截水处理将两侧的立缘石进行拆除，并对立缘石下部二灰碎石破除，然后在立缘石底以下1m范围内增设l道混凝土止水墙。为避免对立缘石两侧绿化带造成影响，并考虑节约成本，止水墙宽度设置为20cm，如图3所示。由于止水墙宽度有限．采用人工直接挖土施工难度较大，故先用钻孔机对下部土方进行疏松，再进行人工挖土，以提高施工效率。 -鬻’。。；≥巢■黎鬻I≤≥．『}1l谰k：-{卜二叫卜上叫图3截水方案横断面图(cm)3)路面洗刨根据现状雨污水井盖及雨水口高程。重新设计路面纵向及横向高程，根据新设定的高程进行路面洗刨，厚度为3cm。4)立缘石恢复根据重新设计的纵向高程进行两侧立缘石的恢复，立缘石安装完成并检测合格后，进行立缘石两侧混凝土后背施工。5)灌缝沥青洗刨后对纵向裂缝进行灌缝处理。灌缝前对裂缝进行切割处理，并对裂缝两侧彻底清扫，确保灌浆密实。6)土工格栅补强灌缝完成后，在裂缝两侧铺设土工格栅，格栅宽度为裂缝两侧各出lm。7)路面恢复土工格栅铺设完成后，用塑料薄膜对立缘石覆盖，再喷洒结合油(用量0．4k∥m2)，最后进行沥青面层摊铺。道路与交通工程器ROad&TrafficEngineer．ng8)整治效果与检测路面恢复完成后，定期对试验段进行各项试验检测。检测项目如下：①弯沉试验检测；②设置路面高程观察点，定期进行检测；③雨后及时观察路面、检查井外观情况并做定性的测量与分析。经过1年的检测与监测，处理后的道路基本稳定，治理取得了明显的效果。4结论通过对济南市高新区34号路出现病害的原因分析与治理。可以看出，湿陷性黄土与软化泥岩地区公路路基病害来源于其特殊的工程特性。黄土路基病害主要是由于水损害造成的。在非自重湿陷性黄土地区，公路建设完成之后，在路面结构层重力作用下，当路基受到水侵入后路基出现软化沉陷，从而引起路面结构大面积纵向开裂，路堤或基底沉陷。其防治措施的重点应该放在防水与排水上。包括路表排水设施、中央分隔带排水设施和坡面排水设施。在填料选择、基底处理、边坡设计、防排水措施与路堤压实等各方面最大限度地消除使用中的安全隐患。函醵参考文献：【l】陕西省建筑科学研究设计院．GB50025—2004湿陷性黄土地区建筑规范【S】．北京：中国建筑工业出版社，2004．[2】中交第二公路勘察设计研究院．JTGD30一2004公路路基设计规范【S】．北京：人民交通出版社，2004．收稿日期：2012—12一13作者简介：张少康，男，工程师，主要从事市政工程施工管理工作。(上接第22页)3)笔者只是从平整度角度对沥青路面的最佳养护时机进行探讨。以后还需要对路面使用性能的其他参数(破损、车辙、抗滑能力、弯沉指标)的统计分布特征进行研究。弱戳公路技术状况评定标准【S】．北京：人民交通出版社，2008．[3】杜艳花，张金喜，苏蕊葳．沥青路面平整度分布的统计特征研究叨．公路交通科技：专刊，2010(11)：242—246．[4】雷宇，陈团结，赵明，等．路面预防性养护规划应用实例阴．中外公路，2010，30(6)：88—91．【5】姚玉玲，任勇，陈拴发．沥青路面的预防性养护时机叨．长安大学学报：自然科学版，2006，26(6)：34—38．参考文献：【1】宋志刚，谢蕾蕾，何旭洪．SPsSl6实用教材【M】．北京：人民邮电出版社，2008：103一105．收稿日期：2012—12一lO[2】交通部公路科学研究院，上海市公路管理处．JrrGH20一2007作者简介：杜艳花。女，助理工程师，硕士，主要从事道路工程设计工作。2013年第3期(5一)第31拳啼荭投木25