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高填方路堤病害的成因主要有哪些

文章来源:水泥路面裂缝修补公司砼佳路桥 发布时间:2019-8-24 1:25:43

高路堤工程完工后,随着时间的延长与车辆荷载重复的作用,常出现路堤的整体下沉与 局部下沉。特别是桥涵结构物台背回填与路基填方交接处、填方与挖方交接处,路基下沉尤 为突出。

高填路堤下沉主要有堤身下沉与地基下陷两种类型。其沉降主要表现为均匀沉降和不 均匀沉降。均匀沉降一般发生在路基所处环境条件基本一致(如路线通过地形、水文地质变 化不大,且路基施工釆用的填料、机械设备、施工单位的管理水平和质量控制水平等方面无 显著变化)的路段。均匀沉降的沉降量过小,一般不会造成路面破坏,也不影响行车安全和 观感效果;但过量的沉降将会导致路面、构造物台背等处出现台阶,引起跳车,路面过早损 坏,公路纵面线形不连续,既影响视觉效果又影响行车安全。不均匀沉降一般发生在地形、 水文地质、路基填料发生显著变化和填挖结合部处。路基的不均匀沉降,必然导致路面断 裂、不平整以及构造物两侧路面错台,严重影响公路的质量和行车效果。因此,有效降低路 基沉降,消除路基沉降危害已成为公路建设者急需解决的问题。高填路堤下沉原因如下:

(―)工程地质变化

公路是一条带状构造物,一条公路少则几十公里,多则上百公里,公路沿线的地质条件 不尽相同;加之地基土和路基填料的工程性质不同,所表现出的强度、压缩沉降量亦不同。 当路线通过不良地质,特别是在泥沼地段、流沙、垃圾以及其他劣质土地段填筑路堤,若填筑 前未经换土或很好压实,则填筑完成后,原地面土壤易产生压缩下沉或挤压变形。

(二)地形变化

路基填方随地形变化其填方高度也发生显著变化。当路线穿越冲沟、台地时,路基填方 变化在零至几十米范围内,沟谷中心往往填土高度最大,向两端逐渐减低至零。不同的路基 填方高度所发生的沉降亦不同,特别是在填挖交界处填筑土和原地面土具有不同密实度和 不同的沉降量,在荷载作用下出现不均匀沉降,使路基纵向呈马鞍形。在路线通过地形横坡 较大的路段,出现半填半挖断面,填筑土和原地面土密度不同,受施工作业面的限制导致填

筑土和原地面土结合不良而使路基两侧发生不均匀沉降,表现为一侧高、一侧低。

(三) 水文与气候

地表水、地下水的影响是导致路基沉降的重要原因之一。黄土、粉土、湿陷性土等在干 燥情况下土体结构性强,承载力大,路基稳定不变形;在受到水浸泡后,土体结构性迅速破 坏,承载力大大降低,导致路基变形破坏。如新疆地区属干旱荒漠区,年降水量少,一般几十 毫米,但到6〜8月份的降雨高峰,易出现洪水冲蚀浸泡路基。此外,农田灌溉、春季融雪也 常造成局部路基受水浸泡,导致路基沉降。

(四) 结构物差异

路桥过渡段和台背沉降是高填方路堤沉降的重要表现形式之一。由于桥涵结构物台背 回填受到施工作业面的影响,该段路基压实往往不如整段路基压实好,工后沉降大。且在台 背处,台背一侧为刚性体,路基一侧为柔性体,结构差异性大,导致不均匀沉降,发生跳车。

在以上诸多因素的影响下,致使高填方路堤发生不同程度的沉降,轻则路面纵向线形不 连续,视觉不良,行车不平稳;重则路面开裂、松散形成坑槽,导致路面破坏,严重影响正常行 车。因此,必须认真面对高填方路堤沉降变形问题,在勘察设计、施工、养护管理方面应采取 有效措施防止沉降,确保路基填料、地基土强度符合设计要求。

(五) 设计与施工原因

公路受到自然环境多样性影响,同时也受到路基本身自重荷载和车辆荷载的作用。能 否保证高填方路堤长期稳定,关键取决于设计和施工。

1. 设计方面原因

(1) 由于路线几何线形指标采用得较高,通过不良地质路段的情况也增多。不良地质地 段土基强度低、承载力低,设计处理不当,土基易产生压缩沉降或挤压移位,导致高填方路堤 沉降变形。

(2) 路线穿越宽浅游荡性的河床时,路基与桥梁衔接处填土较高,路基填筑与桥梁修建所 涉材料弹性模量相差较大,如过渡段结构设计不合理将导致不均匀沉降,易引起桥头跳车。

(3) 通道、涵洞铺砌未考虑防水设计,易导致地表水渗透浸泡路基,使路基承载力下降而 发生沉降变形。

(4) 高填方路段纵、横向排水设计考虑不周,易造成路基两侧长期积水而降低地基承载 力,使路基产生沉降。

(5) 高边坡路堤坡脚防护与加固不妥。如抗滑桩设计的起止点不合理,往往造成起止点 处因抗滑力不足引起路基下滑而使路基沉降开裂。

(6) 路基排水系统设计不完善,在路基范围内排水不良会引起路基填土含水率大、土质 松软、强度降低、边坡坍塌、堤身沉陷或滑动以及产生冻害等。

2. 施工方面原因

(1) 路基施工前,未认真做好临时排水设施建设与永久性排水系统的有机结合(见图1-3), 使得路基排水系统不畅通;长期积水浸泡路基致使地基和路基土承载力降低,导致沉降发生 (见图1-4) °

(2) 原地面处理不彻底,如未清除草根、树根及其腐化淤泥等不良土壤,在进行换填处理 时处理不彻底,加之地基土压实度不足等因素,在静、动荷载的作用下,使路基沉降变形。

(3) 不良地质路段未予以处理或处理不当而导致路基沉降变形。

(4) 填筑顺序不当。在高填方路堤施工中,填层超厚或未严格按分层填筑、分层碾压工 艺施工,路基压实度不足而导致路基沉降变形;未全断面范围均匀分层填筑,而是先填半幅, 后填另半幅而发生不均匀沉降。

(5) 高填方路堤在分层填筑时,没有按照相关规范或设计要求的厚度进行铺筑,随意 加厚铺筑厚度;压实机具未按规定的碾压遍数压实或压实度未达到规范规定的要求,当填 筑到路基设计高程时,必然产生累积的沉降变形,在重复荷载与填料自重作用下产生 下沉。

(6) 路基填方在填挖交界处未按规范要求挖台阶,或因原地面土和填料密度、承载能力 不同,如填挖交接处软土、腐殖土等未清除干净或填筑方式不对及压实不足,就会出现接合 部衔接不良而导致路基不均匀沉降。

(7) 施工组织安排不当,先施工低路堤,后施工高填方路堤。往往高填方路堤施工完成 后就立即铺筑路面,路基没有足够的时间固结,而使路面使用不久就被破坏。

(8) 桥涵结构物台背回填和路桥过渡段(一般距台背10 ~20m范围)填筑时,台背回填 由于大型机械作业不便,小型机具压实不足或填层超厚;而路桥过渡段因路、桥先成型,过渡 段后填筑,两者均易造成压实度不足而产生差异沉降。冻融翻浆现象。 在填石路堤中若石料规格不一、性质不匀或就地 爆破堆积,乱石中空隙很大。这样,在一定期限内 (例如经过一个雨季)可能产生局部的明显下沉。

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