路基排水與路基穩(wěn)定性分析

路基排水與路基穩(wěn)定性分析

近年來，道路運輸事業(yè)蓬勃發(fā)展，汽車數(shù)量大幅增長，車輛重量顯著增加，交通量增加，對道路運輸提出了更高的要求。很多省、市地區(qū)都在修建或正在籌建高等級公路。因此,解決路基排水問題已經(jīng)成為重要的研究課題。影響路基品質的因素高等級公路的優(yōu)越性,首先從路面上反映出來。體現(xiàn)在路面能夠滿足車輛高速狀態(tài)下的安全性和舒適性。但是,高級路面必須依托在高質量的路基之上,也就是說,路基是路面的根基。這就要求路基經(jīng)常保持干燥狀態(tài),具有足夠的強度和穩(wěn)定性,才能保證路面的承載能力,使路面不產生變形和破壞。在影響路基強度,造成路面破壞的諸因素中無不與路基地下水和地面水的存在有關,在很多情況下,地下水是路基變形、路基病害發(fā)生的重要原因。因此,在修筑高等級公路時,必須十分重視路基排水。路基排水措施缺乏在一般情況下,汽車車輪荷載的傳遞深度達1.2～1.5m,對特重型汽車而言,可達3.0m。也就是說,路面以下3.0m深度范圍內的路面結構層和土基是特重車荷載的持力層。根據(jù)水文地質學資料可以看出,路基的持力層往往是土基毛細水的活動層。持力層的厚度大于路面厚度與路基臨界高度的總和。因此,持力層保持經(jīng)常干燥狀態(tài)是保證路基強度的關鍵。為了防止地下水淹沒或毛細水浸潤路基,必須對路基地下水進行匯集和排除,把高于持力層底面的地下水位降低到持力層以下。才能確保路基強度,延長路面的使用時間。在山區(qū)和丘陵地區(qū),過去普遍修筑低等級公路的過程中,人們對于挖方路基已經(jīng)形成了一種錯覺,對它的穩(wěn)定性一般都比較放心,未考慮排除路基地下水問題。事實上,養(yǎng)護部門每年都要花費很多人力、物力去處理這些路段的路基病害,有的路段幾乎年年翻修,由此而耗資養(yǎng)護費用占很大比例。究其根本原因,就是沒有考慮排除路基地下水問題。另一方面挖方路基一般都是采用爆破方法明挖而成,對炮孔深度和炸藥用量往往未經(jīng)設計和計算,控制板不嚴格,到接近路基標高時,不是欠挖留有炮眼,就是超炸,往往使路床形成深淺不一,規(guī)模不等的爆破坑槽,造成路基軟硬不均,密實程度各異。爆破坑槽往往積水形成雞窩狀“膿包”,就造成路基濕軟彈簧,產生不均勻沉陷甚至翻漿的重要原因。多年凍土地區(qū)的路基,人們貫于采用提高填土厚度去保護路基凍土。實質上,這是多年凍土地區(qū)排除路基地下水的特殊方法。利用了天然的低溫寒凍條件,將液態(tài)地下水凍結成固體狀態(tài),用“以凍代排”的辦法使路基地下水保持凍結固態(tài),促使路基持力層保持“干燥”,達到“疏干”路基,提高路基強度。但是,對于公路工程來說,提高路基的工程量往往很大,使工程造價增加,很不經(jīng)濟。我們仔細想想,路基凍害是隨地下水的存在與否而自生自滅,如果能使路基經(jīng)常保持干燥狀態(tài),路基病害將會自然消失。因此,多年凍土地區(qū)的路基強度,用提高路基,保護凍土的辦法去滿足要求并不是唯一途徑,也不是最合理、最有效的路基排水措施。例如,青藏公路從1973年起用了12a時間進行改造后,在青藏高原上筑起了世界海拔最高、氣候最寒冷的瀝青路面公路。由于路線跨越昆侖山和唐古拉山之間的多年凍土地區(qū),連續(xù)560km路段上普遍提高路基高度1.0～2.0m。這條路雖縮短了西藏和內地的連接距離,然而,費時、費力,耗資三億多元這是主要缺點之一。同時,使路基地下水保持固體狀態(tài)的措施具有一定的危險性,含有聽其自然的消極因素,不可能解決路基排水問題。其中對地面水滲入路基而造成的側蝕作用這個普遍問題重視不夠,因而加鋪瀝青路面后,由于面層材料的墊蝕和地面水側蝕共同作用下使一些路段的路基凍層融化,造成路面材料的粘結力失效而破壞路面結構的整體性,在車輪的碾壓下面層很快脫皮,路面產生大片坑槽,曾出現(xiàn)過前面鋪路、后面補路的現(xiàn)象。因此,研究凍土地區(qū)的路基排水問題更加不能忽視。總而言之,應根據(jù)路基所在位置的地形地貌、地質結構、水文地質特征和氣象條件來決定是否進行路基排水。確保地下水的地下水位排除路基地下水的方法宜用攔截、匯集、隔離和導流等形式,在某些情況下還需降低地下水位。對于需要排除路基地下水的路段,必須充分掌握地形、地貌、水文地質條件和有關的陸地水文與氣象情況,弄清地下水的埋藏深度,分布規(guī)律,補給來源,地下水位變化,流向和流量。針對不同情況采用不同的排水形式,設置相應的排水結構物。m的透水性和水穩(wěn)性在砂礫料豐富地區(qū),可以就地取材,在路基上全鋪厚度不少于20cm的透水性和水穩(wěn)性都較好的天然砂礫,可以隔離毛細水和排除地下水。砂礫層既可以作為路面結構層的一部分,也可以改善路基的工作狀態(tài),具有切斷毛細水、疏干路基水分,提高路基強度和防止翻漿作用。旱季降水和降水要及時復施用盲溝排除地下水,宜用于淺層裂隙水路段,地下水流向與路基走向大體一致的挖方路基。在旱季時,這些路段往往呈干燥狀態(tài)。雨季中,由于降水大量滲入而形成足以破壞路基強度的裂隙水。如果在路床上適當布置盲溝,可將流量不太豐富的裂隙水匯集和排除到路基外。黑溝排水暗溝的作用主要是把路基范圍內的泉水和較集中的裂隙水排到路基范圍以外去,使其不在路基中擴散為害路基。生活滲溝作用滲溝排水,宜用于地下水位較淺,又能很好地解決出口位置的挖方路基。滲溝的作用是吸收、匯集和排除地下水,達到降低地下水位,攔截流向路基的地下水,從而保證路基經(jīng)常處于干燥狀態(tài)。滲溝底寬是以滿足排除地下水最大流量為原則。深度不合并使用深邊溝的作用是匯集和排除路基范圍的路基地下水及流向路基的小量地面水。深度為1.2～2.0m不宜與其它溝渠合并使用。對于地下水位接近或高于路基設計標高的路段,地面坡度大于5°以上的地形或者路線與含水斷層相遇的路基,