论文部分内容阅读
【摘要】路基病害类型多样，机理复杂，本文通过总结六寨至河池高速公路施工中路基病害的处治经验，对路基病害进行了分类，并具体分析了不同路基病害的特征、破坏机理及原因，针对不同的路基病害形式提出了处治方案及建议。
【关键词】路基病害；软基；斜坡软土；高填方；路基岩溶
Six village to Hechi expressway roadbed disease characteristics and technology of treatment
Deng Sheng—qiang，Xie Dong
（Guangxi Communications Planning Surveying and Designing InstituteNanningGuangxi530011）
【Abstract】Roadbed disease types， complex mechanism， this paper summarizes six village to Hechi expressway construction road foundation disease treatment experience， on subgrade diseases were classified， and analyzes the different subgrade disease characteristics， failure mechanism and the reason， in view of the different diseases of subgrade treatment scheme and suggestion form put forward.
【Key words】Subgrade diseases；Soft foundation；Slope soft soil；High fill；Subgrade in Karst
1. 概述
六寨至河池高速公路（以下简称六河路）是国家规划的“四纵四横”八条西部开发省际公路通道之一的阿荣旗至北海公路的组成路段，也是《国家高速公路网规划》中第8纵兰州至海口高速公路的重要路段。路线处于云贵高原向广西丘陵的过渡地带，地貌多样，地形复杂，山岭绵亘，工程地质十分复杂，路基修筑时也遇到了各种难题，本文在总结工程经验的基础上，着重对路基病害的类型、机理及处治方法进行分析探讨。
2. 路基病害类型及特点
2.1软基。
软基是指清表后地基天然承载达不到设计值，或者天然含水量大于液限的细粒土等不良土路段。六河路软基主要是一些积水的低洼地段或地下水位较高的地方，如沟、塘、水田及洼地等，厚度1～4m不等，一般2～2.5m，局部超过4m，其下一般为灰岩基岩或硬塑状粘土。对于其下为灰岩的路段，由于岩土透水性差异，在靠近岩土界面上部20～30cm厚土层通常呈软～流塑状，旱季时这种路段覆盖层呈“上硬下软”，在这种路段进行软基调查时须特别注意。
2.2半填半挖。
六河路路线长，穿越的地形复杂，半填半挖的地段较多。按照填挖交界延伸的方向分为纵向填挖交界和横向填挖交界。当填挖方向与公路纵向一致时，即称为纵向填挖交界问题 [1]。
2.3斜坡软土。
（1）斜坡软土为坡麓相斜坡软土的简称，是指在气候湿润多雨，降雨量丰富， 沉积岩建造的煤系地层（如炭质页岩、泥质页岩、泥岩、砂质泥岩、泥灰岩等软质岩地层）地区， 位于山麓斜坡、斜坡台地、山前平原、山间洼地或盆地周边坡麓地带的软塑状粘土 [2]。
（2）六河路斜坡软土分布区地层岩性为泥盆系中统郁江阶（D2y）、东岗岭阶（D2d）泥岩、页岩夹炭质泥岩、砂岩，上统同车江组（D3t）灰黑色页岩、泥岩夹硅质岩、粉砂岩及炭质泥岩，以及石炭系下统岩关阶（C1y）砂岩、页岩夹灰岩及泥质灰岩 [3]。其典型特征为上部为软塑状粘土，含水量大，一般为水田或者玉米地，下部为中～强风化碳质岩。这种斜坡软土对工程的危害极大， 上部土体被扰动或者加载，很容易导致整个土体产生滑动。路基经过这种斜坡软土时常发生基底滑移、路堤沉陷，路堑边坡滑坡与坍塌，桥涵地基承载力不足、基坑边坡溜坍等严重地质灾害或工程病害问题。由斜坡软土产生的破坏一般滑面深度不大，但其影响范围往往很大，距路线上百米的地方都能有影响，整治难度较大。
2.4高填方。
（1）有关高填方路基的高度标准目前尚无统一的定量指标。《公路路基设计规范》（JTG D30—2004） 定义高边坡路堤为边坡高度超过20m的路堤。 原《公路路基施工技术规范》（JTJ 033—95）的定义为：水稻田及常年积水地带，用细粒土填筑的路堤，高度在 6m 以上，其他地带填土或填石路堤高度在 20m 以上称之为高路堤 [4]。
（2）六河路高路堤病害主要集中发生在碳质岩出露地区，主要表现为三种类型的病害：（1）高路堤段下卧软弱夹层在加载后的不均匀沉降及滑移；（2）高路堤填土沿路基原状土出现侧向滑移，尤其是斜坡凹槽地段特别容易发生；（3）高路堤段一般填土高度较大，填料及施工质量如控制不好，也容易引发填土本身的破坏变形。
2.5路基岩溶。
路基岩溶主要是发生在灰岩地区的路基病害。六河路路基岩溶病害表现为两种形式：（1）是路基发育有岩溶溶洞，路基开挖后溶洞有的被揭露，有的则还保留一定厚度的顶板，溶洞规模大小不一；（2）是路基岩溶溶蚀发育，岩体较破碎，节理裂隙发育，多充填泥或无填充物。
3. 路基病害机理分析及处治技术
六河路全长约108Km，地质条件复杂，主线路基施工总共分成十一个标段，施工条件也是十分复杂。处理出现的各种路基病害时，在处理方案的选择上首先从路基病害的机理出发，综合考虑方案的有效性、可行性及经济性等因素后选取。其中有效性是指根据出现的病害类型，选择安全有效的处理方案；可行性则需考虑所选择的方案在现有的施工条件及工期要求下能否顺利的完成；经济性则是本着节省投资，从经济合理的角度来选择处理方案。 3.1软基病害分析及处治。
软基的病害主要为承载力不够、液塑限高，填土压实时出现“弹簧”现象，使地基很难压实，局部含水量较高的软基地段，在上部填土荷载下会发生固结作用，使路堤沉降量超过设计值。对于软基路段，需要处治后才能进行路堤填筑。六河路全线软基厚度不大，对软基进行处理时，多采用换填法进行处治，且六河路所在的河池地区素有大石山之称，石料十分丰富，所以换填时多采用换填石的处治办法。其中对地下水位较高段采用片石换填，对于石芽发育段用碎石换填。由于换填法施工工艺简单，容易控制质量，并能有效的利用当地建材，六河路软基采用换填法处治对于全线路基质量、施工进度及投资等方面都起到了积极的作用。
3.2半填半挖病害分析及处治。
由于纵向填挖交界与横向填挖交界填土所受的约束条件不一样，通常这两者的病害特点也不相同。对于纵向填挖，其病害主要表现为由于不均匀沉降导致沿路面纵向产生裂缝；而对于横向填挖，由于路基不均匀的差异沉降常常导致沿路面横向产生裂缝及错台。填挖交界路基病害问题的主要原因是填方区的土与挖方区的土的性状有差异，导致路基不均匀的差异变形和路基的不均匀沉降，使上覆路面结构出现破坏。半填半挖病害处治时须注意以下几个方面：（1）对于挖方部分，须彻底清除不良土。（2）挖方部分须按规范要求设置反向台阶。（3）对于填方部分，填土前须对地基不良土进行处理。（4）填土时，尽量选择与挖方部分岩土性状相近的填料。（5）加设土工格栅或其他加筋材料，减小不均匀沉降。
3.3斜坡软土病害分析及处治。
3.3.1六河路斜坡软土的结构特征可称为“二元”结构：即上部为软塑状粘土，下部为强～中风化碳质岩。上部土层含水量大，空隙、裂缝发育，透水性好，物理力学性状差，下部碳质岩透水性差，遇水极易软化，容易在岩土交界面形成软弱滑动面。对于有斜坡软土的地段，其上部土体在自身重力及地下水排泄时的渗透水压力作用下，经常沿滑动面缓慢蠕动，如有外部荷载干扰，更容易发生“连锁式”滑动破坏。
3.3.2鉴于斜坡软土危害大、处治难，六河路在设计选线时以“避”为主，对于躲不过的地段，施工时针对斜坡软土的特点，主要采取以下方法处治：（1）对于填方地段，先对路基范围内斜坡软土进行换填，换填时按照半填半挖地基来处治，地面横向坡度较陡时，在路基斜坡下侧设置抗滑桩或者防滑墩等支挡结构，做好地面排水，保证路基安全。（2）对于挖方段，开挖前先在路基斜坡上方侧设置抗滑桩或者防滑墩等支挡结构，如上方斜坡软土范围不大，也可考虑采用清除斜坡软土后对下部碳质岩进行封水的处治办法。
3.4高填方路基病害分析及处治。
六河路高路堤病害究其原因，主要有三种：（1）填土前对下卧地层资料掌握不够，或是地基处理不到位，路基填土后随着外部荷载的增加，下卧的软弱夹层因固结而不均匀沉降，导致上部路堤出现病害。对于这种原因引起的路基病害，就要求勘察设计时在有高填方路段布置适当的勘探工作，查清工程地质。（2）路基原状土与上部填土物理性状差异大，尤其是透水性差异较大，填土一般透水性较好，下部碳质岩透水性差且遇水极易软化，地表水下渗后极易在岩土交界面形成软弱层，加之在斜坡地段，极易导致上部填土侧向滑移。对于在斜坡地段的高填方，尤其基岩为碳质岩时，填土前须对覆盖层进行换填，有条件时在基底设置反向台阶，做好地表排水，有必要时还须在斜坡下侧设置抗滑桩或者抗滑墩。（3）填料及施工质量控制不到位。针对这种情况，须加强施工管理，充分发挥监理的工作职能，提高各个环节中管理及施工人员的职业素养。
3.5路基岩溶病害分析及处治。
路基发育有岩溶溶洞时，当外部荷载超过岩溶溶洞顶板所能承受的极限荷载时，顶板断裂、岩溶塌陷，从而导致上部填筑的路基土体出现塌陷坑，进而破坏路基及路面结构，这种路基病害具有突发性，危害性通常很大。若溶洞较深但规模小时，可采用盖板形式通过；溶洞较大时，通常采取揭露后回填的办法处治；对有些范围大，揭露困难的溶洞，则可采用布孔灌砂或碎石的方法。对于岩溶溶蚀发育的地段，由于雨水对溶蚀裂隙中的充填物进行洗刷、搬运，使岩溶溶蚀发育段地基出现“镂空”，在外部荷载下地基容易出现不均匀沉降，一般采取翻挖压实或者换填处治。
4. 结束语
路基病害形式多样，危害大，造成路基病害的原因也比较复杂，不仅与工程地质条件关系密切，同时也与设计施工的不当密切相关，为此，对于路基病害的防治工作，要遵循实事求是的原则，在查明场地的工程地质条件的基础上，从设计施工两个角度同时分析可能产生的病害问题，防患于未然，才能促进公路工程的健康发展。
参考文献
[1]勇合新.公路填挖交界路基病害处治的设计方案[J].交通科技，2010年10月.
[2]卿三惠，黄润秋.坡麓相斜坡软土特性及其地质灾害防治研究.地质灾害与环境，2005（2）.
[3]苏志强，米德才. 六河路斜坡软土路段路基稳定处治技术.公路交通科技，2009年10期.
[4]刘 涛，章 靖，张兴粉. 高填方路堤常见病害.科技信息（科技与管理），2009（29）.
【关键词】路基病害；软基；斜坡软土；高填方；路基岩溶
Six village to Hechi expressway roadbed disease characteristics and technology of treatment
Deng Sheng—qiang，Xie Dong
（Guangxi Communications Planning Surveying and Designing InstituteNanningGuangxi530011）
【Abstract】Roadbed disease types， complex mechanism， this paper summarizes six village to Hechi expressway construction road foundation disease treatment experience， on subgrade diseases were classified， and analyzes the different subgrade disease characteristics， failure mechanism and the reason， in view of the different diseases of subgrade treatment scheme and suggestion form put forward.
【Key words】Subgrade diseases；Soft foundation；Slope soft soil；High fill；Subgrade in Karst
1. 概述
六寨至河池高速公路（以下简称六河路）是国家规划的“四纵四横”八条西部开发省际公路通道之一的阿荣旗至北海公路的组成路段，也是《国家高速公路网规划》中第8纵兰州至海口高速公路的重要路段。路线处于云贵高原向广西丘陵的过渡地带，地貌多样，地形复杂，山岭绵亘，工程地质十分复杂，路基修筑时也遇到了各种难题，本文在总结工程经验的基础上，着重对路基病害的类型、机理及处治方法进行分析探讨。
2. 路基病害类型及特点
2.1软基。
软基是指清表后地基天然承载达不到设计值，或者天然含水量大于液限的细粒土等不良土路段。六河路软基主要是一些积水的低洼地段或地下水位较高的地方，如沟、塘、水田及洼地等，厚度1～4m不等，一般2～2.5m，局部超过4m，其下一般为灰岩基岩或硬塑状粘土。对于其下为灰岩的路段，由于岩土透水性差异，在靠近岩土界面上部20～30cm厚土层通常呈软～流塑状，旱季时这种路段覆盖层呈“上硬下软”，在这种路段进行软基调查时须特别注意。
2.2半填半挖。
六河路路线长，穿越的地形复杂，半填半挖的地段较多。按照填挖交界延伸的方向分为纵向填挖交界和横向填挖交界。当填挖方向与公路纵向一致时，即称为纵向填挖交界问题 [1]。
2.3斜坡软土。
（1）斜坡软土为坡麓相斜坡软土的简称，是指在气候湿润多雨，降雨量丰富， 沉积岩建造的煤系地层（如炭质页岩、泥质页岩、泥岩、砂质泥岩、泥灰岩等软质岩地层）地区， 位于山麓斜坡、斜坡台地、山前平原、山间洼地或盆地周边坡麓地带的软塑状粘土 [2]。
（2）六河路斜坡软土分布区地层岩性为泥盆系中统郁江阶（D2y）、东岗岭阶（D2d）泥岩、页岩夹炭质泥岩、砂岩，上统同车江组（D3t）灰黑色页岩、泥岩夹硅质岩、粉砂岩及炭质泥岩，以及石炭系下统岩关阶（C1y）砂岩、页岩夹灰岩及泥质灰岩 [3]。其典型特征为上部为软塑状粘土，含水量大，一般为水田或者玉米地，下部为中～强风化碳质岩。这种斜坡软土对工程的危害极大， 上部土体被扰动或者加载，很容易导致整个土体产生滑动。路基经过这种斜坡软土时常发生基底滑移、路堤沉陷，路堑边坡滑坡与坍塌，桥涵地基承载力不足、基坑边坡溜坍等严重地质灾害或工程病害问题。由斜坡软土产生的破坏一般滑面深度不大，但其影响范围往往很大，距路线上百米的地方都能有影响，整治难度较大。
2.4高填方。
（1）有关高填方路基的高度标准目前尚无统一的定量指标。《公路路基设计规范》（JTG D30—2004） 定义高边坡路堤为边坡高度超过20m的路堤。 原《公路路基施工技术规范》（JTJ 033—95）的定义为：水稻田及常年积水地带，用细粒土填筑的路堤，高度在 6m 以上，其他地带填土或填石路堤高度在 20m 以上称之为高路堤 [4]。
（2）六河路高路堤病害主要集中发生在碳质岩出露地区，主要表现为三种类型的病害：（1）高路堤段下卧软弱夹层在加载后的不均匀沉降及滑移；（2）高路堤填土沿路基原状土出现侧向滑移，尤其是斜坡凹槽地段特别容易发生；（3）高路堤段一般填土高度较大，填料及施工质量如控制不好，也容易引发填土本身的破坏变形。
2.5路基岩溶。
路基岩溶主要是发生在灰岩地区的路基病害。六河路路基岩溶病害表现为两种形式：（1）是路基发育有岩溶溶洞，路基开挖后溶洞有的被揭露，有的则还保留一定厚度的顶板，溶洞规模大小不一；（2）是路基岩溶溶蚀发育，岩体较破碎，节理裂隙发育，多充填泥或无填充物。
3. 路基病害机理分析及处治技术
六河路全长约108Km，地质条件复杂，主线路基施工总共分成十一个标段，施工条件也是十分复杂。处理出现的各种路基病害时，在处理方案的选择上首先从路基病害的机理出发，综合考虑方案的有效性、可行性及经济性等因素后选取。其中有效性是指根据出现的病害类型，选择安全有效的处理方案；可行性则需考虑所选择的方案在现有的施工条件及工期要求下能否顺利的完成；经济性则是本着节省投资，从经济合理的角度来选择处理方案。 3.1软基病害分析及处治。
软基的病害主要为承载力不够、液塑限高，填土压实时出现“弹簧”现象，使地基很难压实，局部含水量较高的软基地段，在上部填土荷载下会发生固结作用，使路堤沉降量超过设计值。对于软基路段，需要处治后才能进行路堤填筑。六河路全线软基厚度不大，对软基进行处理时，多采用换填法进行处治，且六河路所在的河池地区素有大石山之称，石料十分丰富，所以换填时多采用换填石的处治办法。其中对地下水位较高段采用片石换填，对于石芽发育段用碎石换填。由于换填法施工工艺简单，容易控制质量，并能有效的利用当地建材，六河路软基采用换填法处治对于全线路基质量、施工进度及投资等方面都起到了积极的作用。
3.2半填半挖病害分析及处治。
由于纵向填挖交界与横向填挖交界填土所受的约束条件不一样，通常这两者的病害特点也不相同。对于纵向填挖，其病害主要表现为由于不均匀沉降导致沿路面纵向产生裂缝；而对于横向填挖，由于路基不均匀的差异沉降常常导致沿路面横向产生裂缝及错台。填挖交界路基病害问题的主要原因是填方区的土与挖方区的土的性状有差异，导致路基不均匀的差异变形和路基的不均匀沉降，使上覆路面结构出现破坏。半填半挖病害处治时须注意以下几个方面：（1）对于挖方部分，须彻底清除不良土。（2）挖方部分须按规范要求设置反向台阶。（3）对于填方部分，填土前须对地基不良土进行处理。（4）填土时，尽量选择与挖方部分岩土性状相近的填料。（5）加设土工格栅或其他加筋材料，减小不均匀沉降。
3.3斜坡软土病害分析及处治。
3.3.1六河路斜坡软土的结构特征可称为“二元”结构：即上部为软塑状粘土，下部为强～中风化碳质岩。上部土层含水量大，空隙、裂缝发育，透水性好，物理力学性状差，下部碳质岩透水性差，遇水极易软化，容易在岩土交界面形成软弱滑动面。对于有斜坡软土的地段，其上部土体在自身重力及地下水排泄时的渗透水压力作用下，经常沿滑动面缓慢蠕动，如有外部荷载干扰，更容易发生“连锁式”滑动破坏。
3.3.2鉴于斜坡软土危害大、处治难，六河路在设计选线时以“避”为主，对于躲不过的地段，施工时针对斜坡软土的特点，主要采取以下方法处治：（1）对于填方地段，先对路基范围内斜坡软土进行换填，换填时按照半填半挖地基来处治，地面横向坡度较陡时，在路基斜坡下侧设置抗滑桩或者防滑墩等支挡结构，做好地面排水，保证路基安全。（2）对于挖方段，开挖前先在路基斜坡上方侧设置抗滑桩或者防滑墩等支挡结构，如上方斜坡软土范围不大，也可考虑采用清除斜坡软土后对下部碳质岩进行封水的处治办法。
3.4高填方路基病害分析及处治。
六河路高路堤病害究其原因，主要有三种：（1）填土前对下卧地层资料掌握不够，或是地基处理不到位，路基填土后随着外部荷载的增加，下卧的软弱夹层因固结而不均匀沉降，导致上部路堤出现病害。对于这种原因引起的路基病害，就要求勘察设计时在有高填方路段布置适当的勘探工作，查清工程地质。（2）路基原状土与上部填土物理性状差异大，尤其是透水性差异较大，填土一般透水性较好，下部碳质岩透水性差且遇水极易软化，地表水下渗后极易在岩土交界面形成软弱层，加之在斜坡地段，极易导致上部填土侧向滑移。对于在斜坡地段的高填方，尤其基岩为碳质岩时，填土前须对覆盖层进行换填，有条件时在基底设置反向台阶，做好地表排水，有必要时还须在斜坡下侧设置抗滑桩或者抗滑墩。（3）填料及施工质量控制不到位。针对这种情况，须加强施工管理，充分发挥监理的工作职能，提高各个环节中管理及施工人员的职业素养。
3.5路基岩溶病害分析及处治。
路基发育有岩溶溶洞时，当外部荷载超过岩溶溶洞顶板所能承受的极限荷载时，顶板断裂、岩溶塌陷，从而导致上部填筑的路基土体出现塌陷坑，进而破坏路基及路面结构，这种路基病害具有突发性，危害性通常很大。若溶洞较深但规模小时，可采用盖板形式通过；溶洞较大时，通常采取揭露后回填的办法处治；对有些范围大，揭露困难的溶洞，则可采用布孔灌砂或碎石的方法。对于岩溶溶蚀发育的地段，由于雨水对溶蚀裂隙中的充填物进行洗刷、搬运，使岩溶溶蚀发育段地基出现“镂空”，在外部荷载下地基容易出现不均匀沉降，一般采取翻挖压实或者换填处治。
4. 结束语
路基病害形式多样，危害大，造成路基病害的原因也比较复杂，不仅与工程地质条件关系密切，同时也与设计施工的不当密切相关，为此，对于路基病害的防治工作，要遵循实事求是的原则，在查明场地的工程地质条件的基础上，从设计施工两个角度同时分析可能产生的病害问题，防患于未然，才能促进公路工程的健康发展。
参考文献
[1]勇合新.公路填挖交界路基病害处治的设计方案[J].交通科技，2010年10月.
[2]卿三惠，黄润秋.坡麓相斜坡软土特性及其地质灾害防治研究.地质灾害与环境，2005（2）.
[3]苏志强，米德才. 六河路斜坡软土路段路基稳定处治技术.公路交通科技，2009年10期.
[4]刘 涛，章 靖，张兴粉. 高填方路堤常见病害.科技信息（科技与管理），2009（29）.