探讨公路工程路基病害研究

探讨公路工程路基病害研究摘要：公路工程路基所处的环境千变万化，所处地段的水文地质情况错综复杂又暴露在野外环境中，填料的密实与自身固结稳定都需要时间，且常年受重复荷载的作用。路堤的施工，即使施工队伍素质较好、设备齐全、旅工管理和质量管理体系健全，在修建公路和建成营运阶段，路基不均匀沉降的情况仍时有发生。本文对公路工程路基病害进行阐述。关键词：公路工程路基病害一、填方路堤不均匀沉降破坏病害因素大量调查表明，路基不均匀沉降是多方面综合作用的结果。其中填方路基不均匀沉降内因在于路基及其下地基本身。归纳起来，内因主要成因机制如下：1.1路基填方压实度不足路基施工时，天气太干燥，局部路堤填料黏土土块粉碎不足，致使路基压实不均匀；暗埋式构造物处因构造物长度限制使路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘压实度不够；有些超车道与行车道拼接段不同步旌工，且拼接处理得不好；在填方路基施工中，当路堤施工到一定高度以后，路堤边缘土体往往存在压实度不足问题。这些情况都会导致路基发生不均匀沉降。1.2地基中存在着软弱土层第6页共6页 软弱土层本身力学性能差，在具有一定厚度的条件下，在附加应力作用下，会发生固结沉降、次固结沉降和侧向塑性挤出，导致明显的沉降变形。一般来说，土层的天然含水量越高、天然孔隙比越大，则压缩系数越大、承载力越低，则路基的沉降量和沉降差越大；抗剪强度和承载力越低，则侧向塑性挤出甚至局部坍滑的可能性就越大。而软弱土层的、填筑土层的高度和宽度越大，则路基的沉降量和沉降差也越大。有些纵向裂缝路段所属路段虽不属于软土地基，但是处于丘陵洼地、河谷处，长期受水冲蚀，天然含水量较高，在设计时未发现或未作特别处理，在施工时也未作等载或超载预压，或者有些河谷、水塘虽作了清淤处理，但是处理不彻底或回填材料控制不好，从而形成人为的相对软弱土层。在高填方后，路基出现不均匀沉降，甚至路面开裂.1.3路基刚度差异显著从施工控制角度来说，地基处理满足要求，路堤压实度也能够满足设计要求，在路基及地基均匀时，路基沉降满足规范要求，而且也不会导致路面开裂。但是，如果沿路基纵向或横向路基综合刚度相差过大，在路面动载等作用下，也会引起明显的差异沉降，导致路面裂缝。属于这种情况的有：桥头与路基交接处，挖、填交接处，填方厚度明显变化处，路基中埋设构造物处，地基性质差异较大处。1.4填筑物质成分不均第6页共6页 在公路施工过程中，对填方物质的成分、级配很难得到有效的控制，填筑物常常是开挖路堑、隧道的弃方。这些物质成分差异较大、级配也相差很远。一方面，在施工过程中，如果分层碾压厚度过大，小颗粒物质和软弱物质很难得到有效压实，在荷载的长期作用下，回填物质会产生不协调沉降变形。柔性路面会产生局部沉陷，刚性路面可能产生纹裂或局部沉陷。另一方面，由于回填物的性质不一样，特别是有的回填物具有膨胀性，在路基排水系统局部失效后，水的渗入会使路面产生胀起，影响行车舒适度，严重的会使路面破坏。此外，车载、地下水及自重作为引起路基不均匀沉降的内因，也引起足够的重视。填方土体压实度不足，其结果是土体前期固结压力小于自重应力和各种附加应力之和。这些附加应力主要来自以下几个方面：①车载，尤其是超载情况；②含水量变化造成土体重度的改变；③地下水位升降而导致浮力作用改变；④土体饱和度改变，引起负孔隙水压力改变。这些附加应力引起土体中有效应力改变，从而导致土体发生压缩变形。关于负孔隙水压力改变导致路基发生压缩变形的机制虽然已经认识到了，但目前还没有成熟的方法进行研究。⑤地下水交替作用下，路基土体内含水量反复变化。土体重度在一定范围内变化，更为重要的是，由毛细管张力引起的负孔隙水压力可以达到相当的数值，再加上水的软化、润滑效应，可以使土体产生沉降变形。二、挖方路堑边坡病害因素2.1气候因素第6页共6页 气候因素有气温、降水、风速、风向、最大冻土深度等。在大面积裸露的土质或风化岩质坡面上，由于温差对地表的影响，加上雨水直接冲刷坡面。极易风化剥落，导致边坡水土大量流失，或坡面产生裂缝，发生浅层溜方。2.2水文因素水文因素如地表水的排泄，河流常水位、洪水位，有无地表积水和积水时间长短，河岸淤积情况；①大量雨水渗入滑坡体内，使土体潮湿软化，增加土体重量，降低土的强度。从而加速滑坡的活动。②地下水是引起滑坡的主要条件之一，地下水量增加，浸湿滑坡丽的抗滑能力，从而加速滑坡的形成。③排水设施布置不合理。例如在渗水性强的边坡上设置天沟，沟内没有铺设防水层，当地面水集中流入天沟内，水分大量渗入土体内部，以致产生滑坡。④山间溪河水位涨落，水分渗入坡体内，润湿滑坡面，或河水冲刷滑坡坡脚，减弱支撑力，引起坡体下滑。⑤边坡上有灌溉渠道或水田，没有进行适当处理，渗漏严重，使土体潮湿软化增加土体自重，降低土的强度，从而导致滑坡。2.3地质因素沿线地质因素，如岩石的种类、成因、节理、风化程度和裂隙情况，岩石走向、倾向、倾角、层理和岩层厚度，有无夹层或遇水软化的夹层，以及有无断层或其它不良地质现象。在人工开挖的岩质坡面，尽管山体本身稳定，但岩层节理发育，长时间日晒雨淋，表面风化严重，经常发生坡面剥落和零星掉石流碴。若堑坡地层岩性为岩质较软的砂土、页岩和变质岩，且节理发育、风化严重，或粘性土层和蓄水的砂石层分层蕴藏，特别是有倾向路堑方向的斜坡层理存在时，易造成路堑滑坡。第6页共6页 2.4土质因素砂粒土的强度构成以内摩擦力为主，强度高，受水的影响小；粘性土的强度形成以粘聚力为主，强度随密实程度的不同变化较大，并随湿度的增大而降低：粉土类土毛细现象强烈，强度和承载力随着毛细水上升和湿度的增大而下降。对于黄土质砂粘土或其它粘土质土，因其透水性弱、崩解性强、经雨水浸泡后土体表层含水量达到饱和状态时，易使边坡失稳而溜方；若路堤填料不合格，又没有进行土质改良，将导致边坡结构层断裂破坏。2.5人为因素①地质勘察不准确。例如对边坡土体地下水位的勘探不到位，未发现基岩面出露的地下水，引发边坡溜方；勘察获得的土体内摩擦角、粘聚力、密度及承载力等数据不准确，导致设计出错，而引发坍塌滑坡。②边坡设计不合理。在设计当中，为减少初期工程投入，忽视了气候及地质因素的长期影响，对干燥少雨地区、岩层节理发育的坡面未采取护坡措施，致使坡面发生风化剥落；缺乏对不同土的水稳定性的认识，选择防护设备不当，未设排水设施，引发流动水冲刷边坡；设计选择的边坡坡度过陡，大于岩层本身所能维持的天然休止角，每级台阶高度与天然岩土层次的性质又不适应，而设计过程中对边坡稳定性的检算又不够准确，导致部分土体在重力作用下沿边坡内某一滑动面发生滑移。③施工方法不当。施工时未严格按照设计文件进行边坡开挖，未清除边坡基岩上面覆盖的粘性土层；或者未严格按照施工规范的要求进行路基填方，填土的层次安排不合理，密实度不够等。第6页共6页 三、总结公路路基病害因素分析工作是一项非常重要和富有意义的工作，同时它也是一项十分繁杂和艰苦的工作.进行公路路基破坏类型的总结分类和各破坏类型病害因素分析工作，需要用系统的工作方法为指导，扎实细致而又全面地收集前人的研究成果，同时还要深入工程施工和公路发生破坏的现场，了解和掌握第一手资料数据，只有这样才能去粗取精，从纷繁复杂的现象中把握事物内部的本质规律，才能得出正确的分析结论。本章采用系统的分析方法，在前人研究成果的基础上，对公路路基破坏类型进行详细总结归类，并给出了各破坏类型的病害因素，为后面章节对公路路基破坏病害的评价建模奠定了基础。第6页共6页