黃土高原公路高填方路基沉陷的成因及防治措施

1、黃土高原公路高填方路基沉陷的成因及防治措施摘要：黃土高原地區(qū)地勢起伏相對較大，在公路建設(shè)中出現(xiàn)了大量高填方路基。高填方路基穩(wěn)定與沉降控制對道路的使用品質(zhì)、行車安全、修建和運營經(jīng)濟性等起著至關(guān)重要的作用。論文首先分析了黃土高原公路高填方路基沉降的三大原因：土質(zhì)與地表（工程地質(zhì)）、勘測設(shè)計、施工流程，其次提出了高填方路基沉降的具體防治措施。關(guān)鍵詞：黃土高原公路 高填方路基沉陷 防治abstract: the loess plateau areas undulating terrain is relatively large, there are a large number of high fil

2、l embankment in road construction. high fill embankment stability and settlement control the quality of road use, road safety, the construction and operation of economy plays a vital role. the paper first analyzes the loess plateau road high fill embankment settlement of three reasons: soil and surf

3、ace (engineering geology), survey design, construction process, followed by fill subgrade settlement prevention measures.keywords: loess plateau road high embankment subsidence prevention中圖分類號：x734 文獻標識碼：a 文章編號：高填方路基沉降是黃土高原公路建設(shè)和使用過程中最常見的病害之一。這既與高原的土質(zhì)與地表即工程地質(zhì)方面的原因有關(guān)，又與勘測設(shè)計、施工過程有關(guān)。高填方路基相對一般路基而言,具有填筑高度

4、大,填筑斷面面積大,路堤本身累積沉降大,穩(wěn)定性需進行專門分析和驗證的特點。如果對高填方路基沉降沒有足夠地重視，則很容易導致路面開裂、沉陷等多種質(zhì)量問題,嚴重影響道路的行駛質(zhì)量及使用壽命，直接影響到公路的使用質(zhì)量和社會效益。因此，有效減小路基沉降,消除其所帶來的危害，是公路建設(shè)科技領(lǐng)域的一個重要課題，具有重大而現(xiàn)實的研究意義。一、黃土高原高填方路基沉陷的成因（一）地表與土質(zhì)、工程地質(zhì)方面的原因高填方路基沉降造成的公路危害極大，嚴重影響了公路的正常使用，其原因主要與工程地質(zhì)及地形、水文與氣候均有較大關(guān)系。甘肅黃土高原位于黃土高原的最西端,橫跨約6個經(jīng)度,東續(xù)陜西黃土高原,西達烏鞘嶺。以隴山(約10

5、6.2°e)為界,分為隴東、隴西兩部分,隴東黃土高原為甘肅黃土高原重要分布區(qū),平均海拔1 2001 800 m,由于受河流的侵蝕,地貌塬、梁、峁、坪、溝、谷相間并存。黃土高原地區(qū)大部分為黃土覆蓋，是世界上黃土分布最集中、覆蓋厚度最大的區(qū)域。該地區(qū)黃土平均厚度50100m，最大厚度超過250m。黃土高原地區(qū)的黃土主要為風成黃土，粉粒占黃土總重量的50%，結(jié)構(gòu)疏松、富含碳酸鹽、孔隙度大、透水性強、濕陷性強、遇水易崩解和溶解、抗沖抗蝕性弱。黃土顆粒細小，質(zhì)地疏松，具有直立性，由于工程地質(zhì)不良或泥沼軟基土豐富的地段，土質(zhì)較松散、土壤密實度小、壓縮變形大、土質(zhì)承載能力低等，也就是土體中超靜水壓

6、力過大，且消散速度緩慢。如不認真進行加固處理，在路基填土層自重等附加壓力作用下，地基易發(fā)生壓縮沉降和擠壓移位變形，直接導致路基沉降，使路面出現(xiàn)橫或縱向裂縫、沉陷、甚至塌陷。一般來講，軟土的土顆粒間有效應(yīng)力增長速度緩慢，固結(jié)速度慢，致使上層路基變形穩(wěn)定速度慢；且路基填方高度大或軟弱地基層較厚時，地基沉降量較大，達到沉降穩(wěn)定的時間較長。此外，野外勘查設(shè)計時對不同的工程地質(zhì)、水文、填筑材料、取料場以及特殊地段的施工工藝等分析重視不夠，對特殊地質(zhì)段的處治方式?jīng)]有特殊設(shè)計，造成高填方路基的工后不均勻沉降。（二）勘測設(shè)計方面的原因1、高路基的設(shè)計完全采取套用標準格式圖進行時，如果驗算和計算所需地質(zhì)土質(zhì)條件

7、、土工試驗資料等不能真實反映實際，就會造成設(shè)計不合理。即典型高路堤橫斷面按一般路基進行設(shè)計，沒有進行穩(wěn)定性驗算，使斷面尺寸等不合理，路基變形不能按預(yù)定時間達到穩(wěn)定，工后高填方路堤會產(chǎn)生較大的整體下沉或局部沉陷。如高填方路基縱向排水、橫向排水坡度設(shè)計不合理，導致路基兩側(cè)積水不能排出，從而降低了地基的承載力，路基因而產(chǎn)生沉降。2、路基在初始填筑過程中，由于原地基具有一定的承載力可以承受一定高度填土產(chǎn)生的壓力，在地基容許承載力范圍內(nèi)，地基沉降呈現(xiàn)出類似彈性變化的趨勢，即地基沉降隨著填土高度的增加而增加。當填土增加到一定高度時，即土方填筑產(chǎn)生的壓力等于地基承載力時，地基受力處于極限狀態(tài)。當填筑高度繼續(xù)

8、增加，地基承載力進入強化階段，原地基土體結(jié)構(gòu)被破壞，地基土顆粒在外力作用下重新排列形成新的結(jié)構(gòu)，使地基承載力得到增強。地基土結(jié)構(gòu)的變化，是該階段地基發(fā)生明顯沉降的根本原因。3、隨著路基填筑結(jié)束，雖然地基所受填土產(chǎn)生的土壓力趨于穩(wěn)定，但由于多種因素(施工、行車、環(huán)境等)影響并通過實際觀測資料證明，還不能立刻穩(wěn)定下來，需要經(jīng)過約 812個月的時間，才能使路基逐漸趨于穩(wěn)定。但路基不會完全穩(wěn)定下來，還會發(fā)生很緩慢的沉降。（三）施工流程中的原因1、路基填前對原地基未作處理或處理不到位；2、路基填筑施工管理不科學或技術(shù)力量不強，工作人員的責任心不強，施工現(xiàn)場混亂，容易使工程質(zhì)量降低，壓實度不滿足規(guī)范要求；

9、3、路基填筑施工工藝不當；4、路基碾壓順序不當；5、路基施工過程中未作臨時排水或臨時排水不到位；6、路基填筑材料選用。二、高填方路基沉陷的防治措施高填方路基的沉降有以下形式：路基整體下沉或局部沉降；路基縱、橫向開裂；路基滑動或邊坡塌陷。因此路基施工中填料的控制、晾曬、攤鋪、平整和碾壓雖與一般路基施工工藝和方法相同，但應(yīng)做到以下幾點：1、高填方地段施工前準備工作（1）安排高填方路基提前開工。優(yōu)先安排高填方路基施工是提高其穩(wěn)定性、防止沉降出現(xiàn)的關(guān)鍵。對于地基較差的路基填筑，一定要先做好基地處理，保證基地處理符合要求后才能進行路基填筑施工。因為從觀測結(jié)果分析，地基的沉降是高填方路基沉降的主要原因。（

10、2）施工前仔細對填方區(qū)進行現(xiàn)場勘查，掌握填方區(qū)地質(zhì)情況，對于特殊地基，根據(jù)設(shè)計和施工規(guī)范的要求，制定科學合理的處理方案，按特殊地基處理方法進行基底處理；對于一般原地面，先將原地面樹木雜草及腐植土清除，并疏干積水、涼曬、平整，原地面縱坡大于12%或橫縱坡陡于1：5的地段挖成寬度不小于2m且坡度向內(nèi)大于4%的臺階，然后用壓路機碾壓到規(guī)范要求的壓實度。2、高填方地段施工中的工作（1）足夠的碾壓是消除路堤固結(jié)、形變最有效的方法。施工時嚴格按照施工組織設(shè)計分層填筑，嚴格控制分層的厚度，并充分壓實并保證各層的壓實度達到設(shè)計要求。如路堤土的密實度接近重型擊實試驗法的最大干密度，則路堤一般不再產(chǎn)生固結(jié)、形變。

11、因此提高壓實能力、完善壓實工藝，以高標準進行路基的壓實是保證路基應(yīng)有強度和穩(wěn)定性的一項最為經(jīng)濟、有效的技術(shù)措施，在高路堤填筑施工中，必須有科學詳實的高填方路基施工組織設(shè)計，合理的施工方案，可靠地施工工藝，完善的質(zhì)量保證體系，詳細的作業(yè)計劃，報監(jiān)理批準后認真實施。（2）高填方路基填料優(yōu)先采用強度高和穩(wěn)定性好的材料，宜選擇低液限粘土或低液限粉土作為路基填料。如果土場填料用量不能滿足施工用量而采用其它土場填料時，應(yīng)嚴格按規(guī)范和設(shè)計要求取用，擬采用的填料須完成液限、塑性、擊實、承載比等試驗，確定相應(yīng)的技術(shù)指標均能滿足要求后，方能作為該路段的路基填料。填料要分層進行，每層壓實厚度宜控制在1020 cm范圍內(nèi)。對于石料或卵石土路基，要嚴格控制填料的最大粒徑，填料的最大粒徑在底層（路床底面1.5 m以下）不超過分層厚的2/3；應(yīng)采取措施分層填筑和分層碾壓，一層厚度不超過 2030 cm。受水淹、水浸的部分，必須采用水穩(wěn)定性和透水性都好的材料。（3）施工過程中，應(yīng)及時排除路基范圍內(nèi)的地表水、淤泥及含水量較大的土保證上層填筑的可作業(yè)性，有效的保證壓實度。三、結(jié)語總之，高填方路基施工是一個復雜的系統(tǒng)過程，影響因素眾多，其中沉降問題是重要的控制要點。通過實踐證明,在黃土高原這樣土質(zhì)承載力不高的地區(qū),在采取一系列防治措施后,高填方路基可以保證良好的使