公路路面塌陷成因分析及地基處理

陳恭

（福建省林業(yè)勘察設(shè)計(jì)院福建省福州市　350001）

公路路面塌陷成因分析及地基處理

陳恭

（福建省林業(yè)勘察設(shè)計(jì)院福建省福州市350001）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)于交通的需求日益增長(zhǎng)，這也就促進(jìn)了我國(guó)公路交通建設(shè)的規(guī)模的擴(kuò)大。但是，部分公路在建設(shè)工程結(jié)束并經(jīng)過了一段期間的使用之后，出現(xiàn)了嚴(yán)重的病害。甚至是塌陷，這在很大程度上影響了人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。本文就公路路面塌陷成因分析及地基處理問題做出了詳細(xì)的研究。

公路；路面塌陷；成因分析；地基處理

引言

我國(guó)土地面積幅員遼闊，地形地貌復(fù)雜多變，土質(zhì)條件多樣化。地基問題在現(xiàn)階段的公路建設(shè)中十分常見，例如：因抗剪強(qiáng)度不足導(dǎo)致的局部或整體剪切破壞，造成塌方邊坡和路基失穩(wěn)等問題。這些問題的存在嚴(yán)重影響到了公路的正常使用，因此，重視公路塌陷現(xiàn)象出現(xiàn)的原因并且高效地處理地基問題，是目前有關(guān)單位必須要進(jìn)行的工作。

1　福建省公路路面塌陷成因分析

福建省的公路路面塌陷一般都是由路基病害造成的。目前，造成路基病害產(chǎn)生的條件有以下幾種：路基沉陷、邊坡滑塌、邊坡崩塌和碎落、路堤沿山坡滑動(dòng)、路堤坍散、不良地質(zhì)水文條件造成路基破壞等。且造成路基病害的因素也有很多，不僅有內(nèi)在因素，也有外在因素。其中，路基病害產(chǎn)生的內(nèi)在因素是路面坍塌形成的基礎(chǔ)，如巖土性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌等。而外因則是通過內(nèi)因?qū)β访嫠萜鹬龠M(jìn)作用，如水的作用、地震和人為因素等。在整個(gè)公路地面塌陷過程中，因路面豆腐渣工程、維修不及時(shí)、安全監(jiān)管不到位、路基被挖空等情況導(dǎo)致的公路路面坍塌事故不計(jì)其數(shù)。由此可以得出，公路路面塌陷是內(nèi)外因素綜合作用下的效果。到目前為止，我國(guó)的很多城市市政道路上都出現(xiàn)了或多或少的路面塌陷事故，其發(fā)生的原因都大同小異。降水量和工程建設(shè)活動(dòng)密切聯(lián)系著公路路面塌陷的范圍、規(guī)模和危害程度。對(duì)于福建省的公路路面塌陷狀況，其發(fā)生的主要原因包括人為因素和自然因素兩部分。

1.1人為因素

①原材料把關(guān)不嚴(yán)。福建省公路路面塌陷頻繁發(fā)生的根本原因，就是施工企業(yè)之間的惡性競(jìng)爭(zhēng)，從而造成工程競(jìng)標(biāo)價(jià)的一低再低以及較多的轉(zhuǎn)包次數(shù)，進(jìn)而使得企業(yè)為節(jié)省成本，大多采用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)低下的施工材料，這雖然使得企業(yè)的公開數(shù)據(jù)相對(duì)合理，但為工程埋下了嚴(yán)重的隱患。②施工過程控制不嚴(yán)。在現(xiàn)階段福建省的公路路面塌陷事故中，在對(duì)路面進(jìn)行開挖時(shí)，回填土的不實(shí)是其發(fā)生的主要因素之一；且在非開挖施工工程中，相關(guān)施工人員不按照相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行工程的施工，這會(huì)給管道上面的道路埋下嚴(yán)重的安全隱患。同時(shí)，除了殘留在地層中被抽空的水囊之外，降水施工完成后殘留的降水井也會(huì)造成公路路面的塌陷。按照工程施工標(biāo)準(zhǔn)，施工人員應(yīng)采用混凝土填埋廢棄的降水井，從而避免地下水順著管壁滲入井內(nèi)，導(dǎo)致附近的水土失去平衡。但一些施工單位只是簡(jiǎn)單地對(duì)降水井進(jìn)行加蓋處理，并沒有進(jìn)行實(shí)際的填埋，一旦井內(nèi)積聚的水過多，也會(huì)造成周邊路面坍塌。③在不良環(huán)境下施工等。在具體的施工過程中，大多數(shù)施工單位為了趕工期、趕進(jìn)度，會(huì)不按照施工規(guī)范，在低溫、降雨等不良環(huán)境條件下施工，從而將雨水一起封入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，這種現(xiàn)象使得公路路面的空隙率偏大，最終為路面出現(xiàn)坑槽或塌陷埋下安全隱患。

1.2自然因素

①地下管線滲漏。地下管線是大多數(shù)城市中公路路面施工中的安全隱患，且管線一般會(huì)采用“直埋式”，也就是將各類管線直接埋入地面，并相互穿插。隨著供熱（水）網(wǎng)裂縫、滲漏等問題的出現(xiàn)，管道的安全風(fēng)險(xiǎn)也在逐漸的加大。管線老化滲水，侵蝕沖刷管網(wǎng)周邊的土壤，極易造成管網(wǎng)懸空、下沉等狀況，進(jìn)而導(dǎo)致土層移位，并最終形成空洞。如果沒有及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并處理相關(guān)現(xiàn)象，則會(huì)引發(fā)公路路面的塌陷。②強(qiáng)降水。強(qiáng)降水會(huì)使得路面大量積水且無(wú)法及時(shí)排出，在道路上長(zhǎng)期淤積，出現(xiàn)雨水下滲，使得路基土質(zhì)不密實(shí)，大大增加了路面的空縫率，為道路安全埋下隱患。③其他影響因素。除了上述因素之外，影響路面塌陷的因素還有路面荷載變化、施工擾動(dòng)、地下水超采等。地鐵施工及地面工程，其極易造成地層擾動(dòng)，進(jìn)而使得路面和內(nèi)部都有所松動(dòng)，大雨滲入縫隙，地面自然下陷；對(duì)地下水超采和礦產(chǎn)等的不合理開采，破壞了地質(zhì)的結(jié)構(gòu)和土壤的平衡，以及對(duì)城市地表和地下工程的超規(guī)模建設(shè)，這些都會(huì)增加公路地面的安全隱患。

2　福建省公路地基處理的常見方法

2.1換填法

當(dāng)軟弱土地基的承載力與變形無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求且土層的厚度不大時(shí)，挖除基礎(chǔ)地面下一定范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部，然后用強(qiáng)度較大的沙分層換填，并壓實(shí)到要求的密實(shí)度，這種地基處理方式即為換填法，其在公路構(gòu)筑物的地基處理中被廣泛的應(yīng)用。

2.2深層密實(shí)法

2.2.1爆破法

爆破法是一種在地面深處埋藏炸藥，引爆炸藥之后，一種高速壓力波就出現(xiàn)在地基土的內(nèi)部了，爆炸的沖擊破液化了爆炸源附近區(qū)域土的疏松結(jié)構(gòu)，從而形成密實(shí)的結(jié)構(gòu)，使地基土得以很好的加固。如果在水下土面以上較低高度的地方防止炸藥并引爆，也能很好的加固水下土層。

2.2.2強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是一種在幾十米的高處自由落下幾十噸的重錘，并強(qiáng)力夯擊土面的方法，這種辦法基于重錘夯實(shí)法發(fā)展起來(lái)的，但它加固的原理又不同于重錘夯實(shí)法，其主要用在液化地基的處理上，最近階段也應(yīng)用于軟土地基的處理。

2.2.3擠密法

擠密法是以振動(dòng)、沖擊或帶套管的方法成孔，然后將砂、石、土、石灰或其他的材料填入孔中，并對(duì)其進(jìn)行振實(shí)，從而成為一種直徑較大樁體的方法，依據(jù)填入材料的不同，可以分為砂樁、土樁和石灰樁。擠密樁是一種柔性樁，它主要依靠樁管打入地基時(shí)對(duì)地基土的橫向擠密作用，在一定程度的擠密作用下移動(dòng)土粒，將小顆粒填入大顆粒的空隙，使顆粒彼此依靠，減少空隙，增強(qiáng)土的骨架功能。深層振密法是一種以振動(dòng)桿為振動(dòng)器并對(duì)土加固的方法，這種方法是利用靜壓、振動(dòng)等方式將帶振動(dòng)翼的鋼桿插入要求深度的土層中，接著在產(chǎn)生垂直或水平振動(dòng)時(shí)逐漸拔出鋼桿，從而對(duì)土進(jìn)行加密。福斯特振動(dòng)管、Y形振動(dòng)桿是常用的振動(dòng)桿，這種方法在砂土中被廣泛的使用。

2.3排水固結(jié)法

通過設(shè)置排水系統(tǒng)改善現(xiàn)有的排水條件，如圖1，即為排水固結(jié)系統(tǒng)，加強(qiáng)固結(jié)壓力，讓飽和的軟粘土在荷載的基礎(chǔ)上，逐漸排除空隙中多余的水分，減少空隙的體積，促進(jìn)地基固結(jié)變形，提高它的承載力與穩(wěn)定性，提早結(jié)束沉降工程。這種方法一般適用于厚度較大的飽和軟粘土及充填土地基的處理，對(duì)于厚度較大的淤泥質(zhì)土的處理，要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析才可使用。

圖1　排水固結(jié)法結(jié)構(gòu)圖

2.4化學(xué)加固法

化學(xué)加固法極為利用水泥漿液、粘土漿液或其他的化學(xué)漿液，通過灌注壓入、高壓噴射以及機(jī)械攪拌，膠結(jié)漿液與土顆粒，從而使地基上的物理力學(xué)性質(zhì)得到良好的改善。依據(jù)不同的施工工藝，可以將化學(xué)加固法分為以下三類：①灌漿法，也叫注漿法，其是利用液壓、氣壓或電化學(xué)的原理，通過注漿管對(duì)地層均勻的注入漿液，讓漿液以填充、滲透、擠密的方式，排除土粒間或巖石裂縫中多余的水分，并占據(jù)多余水分的位置，在經(jīng)過一段時(shí)間的人工控制之后凝固漿液，讓原先松散的土?；蛄严赌z結(jié)成為一個(gè)整體，形成一個(gè)石體，這個(gè)石體具備新的結(jié)構(gòu)、高強(qiáng)度、良好的防滲性能、穩(wěn)定的化學(xué)性能等優(yōu)勢(shì)。②高壓噴射注漿法。③水泥土攪拌法。灌漿法通常適用于水電、礦山、鐵路等部門，高壓噴射注漿法與水泥土攪拌法是通過使用特制的攪拌機(jī)械，強(qiáng)制拌合地基深部的黏土顆粒與水泥，硬結(jié)之后就能對(duì)地基進(jìn)行加固了，這兩種方法是最近幾年廣泛被公路工程采用的地基處理方式。

3　結(jié)語(yǔ)

對(duì)于不同的原因?qū)е碌墓仿访媛坊荩瑧?yīng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?duì)其調(diào)查分析，了解塌陷形成的不同狀態(tài)，采取相對(duì)應(yīng)的有效的處理措施補(bǔ)救，例如，對(duì)于軟弱地基土及地表水形成的塌陷，應(yīng)采用開挖后換填強(qiáng)夯，之后對(duì)地表水采取必要的排、堵措施；對(duì)于地下水形成的塌陷，可通過壓力灌漿法補(bǔ)救。事實(shí)證明，整治公路路基塌陷，通常都是需要多種手段配合進(jìn)行才能取得理想的效果。

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[2]董英杰.黃土地區(qū)公路路面沉陷處理分析與對(duì)策[J].山西建筑，2012，38（12）：170～171.

[3]張文濤.公路工程路基病害成因分析與治理[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2011（15）：46～49.

U418

A

1673-0038（2015）26-0312-02

2015-6-12

陳恭（1976-），男，高級(jí)工程師，大學(xué)本科，主要從事公路測(cè)量、設(shè)計(jì)工作。