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浅谈山区公路路基病害类型及其成因

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摘 要:在山区公路建设中,由于地形地貌条件的制约,经常出现高填深挖的情况,因此路基病害多种多样。根据山区公路路基病害的特点,对山区公路路基病害进行了分类,并系统分析了病害的成因。

关键词:山区公路;路基;病害;成因分析

公路路基是整个公路构造的重要组成部分。公路路基病害直接影响公路的使用性能和行车安全,公路路基一旦出现问题往往对公路的影响较大,且路基病害一般会导致一系列的路面病害。因此很有必要开展深入研究。

1.路基病害类型及特征

按照横断面形式的不同,山区公路常见路基可分为填方路基、挖方路基和半填半挖路基三种。路基病害主要包括路基沉陷、路堑边坡溜塌滑坡、填方路基失稳滑塌、路基错台、路基裂缝和路基横坡破坏等。

1.1 路基沉陷

公路路基沉陷其主要特征为路基实际变形大于路基的容许变形致使路基在低于原设计标高。路基沉陷从形态上可分两大类:一、路基的整体沉陷,其特点表现为范围较大。二、路基的不均匀沉陷。相对不均匀沉陷,整体沉陷对道路的使用影响不大,不影响道路的整体运行。

大部分路基沉陷病害主要表现为路基的不均匀沉陷,按照其沉陷裂缝的走向及病害形式把路基不均匀沉陷分为局部不均匀沉陷、横向不均匀沉陷和纵向不均匀沉陷。其主要去区别表现为裂缝形式不同、形成地质条件差异等特征。

1.2 路堑边坡溜塌滑坡

边坡出现溜塌滑坡后,往往会引起堵塞排水设施的次生病害。出现路堑边坡溜塌滑塌路段的共同特点是边坡较高、坡度较陡、表面覆盖层较厚、排水系统不完善(如未设截水沟),且缺少必要的防护措施或虽有防护措施但防护措施过于单一不能满足需要。

1.3 填方路基失稳滑塌

通过对山区已有公路路基病害的调查发现,山区公路路基出现失稳滑塌现象的特征表现为路基一侧填方较高、填方边坡坡度较陡,且缺少必要的加固措施或加固措施不完善。填方路基失稳滑塌主要特点为填方高度及坡度均较大,无防护措施。

1.4 路基裂缝

路基裂缝类型从裂缝表现形态上可分为纵向裂缝和横向裂缝。调查发现路基裂缝是路基病害中出现最多的一种形式,且往往是发生其他病害的先兆,在路基出现沉陷、错台、支挡结构破坏时,必然伴随路基的开裂。纵向裂缝走向基本与行车方向平行,由路基或基层沉降引起的纵缝,通常断断续续,绵延很长;施工搭接引起的纵缝,形态特征长且直;结构承载力不足引起的纵缝多出现在路面边缘。裂缝多发生在路基填方与挖方结合部和轮迹分布集中处。

1.5 路基错台

接缝处或者裂缝相邻面板出现垂直高差的现象,路基错台发生处常常伴随有路基纵向裂缝,路基失稳滑塌。

1.6 路基横坡破坏

路基横坡破坏是指路基横向倾斜度出现较大变化或不均匀变化。常见形式有两种:一是在车轮轮迹集中处,伴随路基沉陷发生;二是在路基填挖结合处,伴随路基不均匀沉降发生。在第一种破坏形式下,往往导致路基排水困难,进一步加速了路基的破坏,在设有路肩墙的部位,由于路基积水的问题,导致路肩墙稳定性降低,进而引发更严重的路基病害;在第二种破坏形式下,由于路基横坡严重偏离设计值,使行车安全性降低,如果横坡破坏发生部位位于平曲线外侧,则可能成为交通事故的诱因。

2 病害成因分析

路基作为公路主体,与路面结构一起承受行车荷载的作用,是主要的承载结构,其强度和稳定性决定了道路承载能力的大小。提高路基的强度和稳定性,可使路面有更好的受力环境,改善路面的使用性能,延长路面的使用年限,因此,路基质量的好坏直接关系到公路的整体质量。

2.1 路基压实度不足

路基压实度不足是指公路的实际压实度没有达到规范要求,或虽达到了规范要求,但压实度标准较低不能满足实际行车荷载要求,由此将带来两个方面的影响:(1)路基工后塑性变形偏大,在外荷载作用下,其变形累积,导致路基沉陷,或因荷载不均匀导致路基变形积累不均匀,造成路基横向破坏,横向排水功能丧失,形成路面积水,进而造成恶性循环。(2)路基的压实度与路基的弹性模量密切相关,路基压实度不足导致路基弹性模量较小,路基在外荷载作用下导致竖向变形偏大,导致路面结构底部拉应力过大,路面开裂,造成雨水下渗进入路基内部,使路基强度急剧降低,加剧路基病害。

2.2 边坡设计不合理

(1)边坡过陡。边坡过陡是指填方或挖方边坡在自然放坡的情况下边坡坡度过大。边坡过陡包括两个方面:a、路堤边坡在确定边坡坡率时,对填料的物理力学性质、边坡高度、工程地质条件等因素的综合考虑不够充分。b、路堑边坡在确定边坡坡率时,对坡面岩土体的组成、岩石风化程度、岩石产状、排水系统的设置等影响因素的综合考虑不够充分。

(2)边坡防护不合理。边坡防护不合理主要有三个方面:a、一般路堑边坡缺少必要的草皮防护。b、较陡路堑边坡没有设置必要的坡面防护工程。c、填方高度较大时没有设置必要的支挡结构,导致路基失稳滑塌。

2.3 路基排水不畅

路基排水不畅是指路基在雨天不能将雨水迅速排出路基,导致路基长期处于积水状态,软化路基,使路基承载力降低,在行车荷载的作用下路基发生沉陷失稳,严重时发生路面滑塌。路基排水包括横向排水和纵向排水,横向排水不畅发生在路基横坡破坏以后,导致大量雨水在路面汇集引起路基软化破坏,纵向排水不畅是指路基边沟堵塞,雨水漫过路面。

2.4 路基设计不合理

由于路基设计过程未完全考虑施工过程中的自然变化情况,导致路基设计荷载与实际承载能力存在较大差异。在边坡较陡地段未按要求设计合理的子弹结构物,在常规土质边坡去烧必要防护,导致路基应边坡雨水侵蚀而稳定西下降,失稳滑坍。

2.5 填挖结合不当

新老路基结合部处置不当是路基病害产生的重要原因,主要有四个方面的问题:(1)填挖结合面处置不当。路基填筑时没有清除表面植根土或松散土,未处理好原地面,使填挖结合面差异较大形成薄弱滑动面,可能诱发填方路基失稳。(2)台阶开挖不合理。若在设计时台阶数量或者太台阶尺寸不能满足规范要求时,致使填挖结合不良,形成潜在滑动面,当不利因素耦合时,就会形成路基病害。(3)缺少必要的支挡结构。由于山区地势陡峭,填方边坡采用自然放坡的情况下,边坡坡度较大,且容易形成“薄皮”,使路基的稳定性降低。(4)新老路基结合部缺少排水与防渗措施。在路面出现裂缝后,雨水进入新老路基结合部,导致结合部抗剪强度急剧下降。

2.6 养护不及时

公路在使用过程中出现一些病害是不可避免的,但若能及时发现病害并采用合理的维修养护措施,就可防止病害的进一步发展。山区暴雨可能导致路堑边坡溜塌滑塌,,淤塞道路边沟,应不及时疏通,尽量减少雨水自裂缝进入路基。

3.结论

路基各类病害之间有着密切的联系。路基病害最先多以裂缝的形式出现。路基的不均匀沉陷还可能伴随有路基裂缝和路基错台。故对路基的早期病害应加强养护与维修。山区公路填挖结合路基往往是病害的多发区。常见病害是填挖结合部出现路基纵向裂缝,路基错台,路基横坡增大等。

参考文献

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[2] 杨静,李磊,武明,蒋中明,阎宗岭等.山区公路路基病害类型及成因分析,路基工程,2012,12

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