路基下沉措施

高填方路基的下沉与治理措施
唐刚李美平
摘要：分析了高填方路基下沉的原因，结合施工实际介绍了换填土法、灌浆法、布设土土格栅法等行之有效的治理高填方路基下沉的措施及实例。

关键词：道路工程；高填方路基；下沉；治理措施
1 概述
随着高速公路的大规模修建，出现了许多高填方路基，根据《公路路基施工技术规范》(JTJ033—95)5．6．1条的规定：水稻田或长年积水地带，用细粒土填筑路堤高度在6m以上，其他地带填土或填石路堤高度在20m以上时，按高填方路基施工。

但是，高填方路基完工通车后，随着时间的延长和汽车重复荷载的作用，常出现路基的整体下沉或局部沉降，特别是在填挖方过渡段和路桥过渡段，路基下沉尤为突出。

路基下沉的表现形式常有以下三种情况：
路基纵横向开裂；路基整体下沉或局部沉降(如桥头跳车)；路基滑动或者边坡坍陷。

上述三种病害中，路基纵横开裂使得路基稳定性降低，特别是在雨天裂缝进水之后路基下沉造成路面平整度超限，给行车带来危险；路基滑动或者边坡坍陷使路基的功能完全丧失。

因此，这些病害形式不同程度地影响了道路的正常使用，危害极大。

2高填方路基下沉的原因
公路路线必须通过复杂山区时，按照《公路路基设计规范》的要求，应对高填方路基作高路堤的稳定性验算，且施工工艺、填料应作特别要求说明，否则，按一般路基进行设计。

但是，在实际工程施工过程中或工程完工后，高填方路基仍然会产生较大的整体下沉或局部沉降。

2．1 地基下沉
(1)路基基底的压实度不够
由于一般路基基底的压实度要求较低(不小于85％)，而高填方路堤基底压实度要求高(不小于如％)，因此要按设计要求控制好高填方路段地基的压实度，否则当路基填料不断增加时，原地面的土层会由于压实度不够而发生压缩变形和挤压移位，继而导致路堤随之沉降或开裂。

(2)路基排水不当引起地基承载力下降
在通常的施工过程中，一些路段虽按设计要求进行了处理，经检测各项指标满足要求，但由于排水处理不当或者后期的影响，受水浸泡，使得地基的承载力急剧下降而导致路基下沉。

(3)高填方路基与一般路基过渡段的地基沉降不均。

2．2路堤本身下沉
(1)填料不合格
由于填方段的淤泥、沼泽土、冻土、有机土清除不彻底，或者填料中混有生活垃圾以及含草皮、树根的腐殖土，这些土块遇水即变成淤泥。

另外，通车后这些不合格填料的微弱沉降变形累积起来即会引发高填方路基的下沉。

(2)纵向分幅填筑、半填半挖搭接不好
高填方路基和一般路基填筑一样，最好是整幅分层填筑，但有的路段受各种条件的限制，需沿纵向分幅填筑。

在实际施工过程中，如果对高填方路基的填筑不严格控制，有时会出现垂直式无搭接填筑，而这种施工结果会引起前后两幅沉降不均匀。

半填半挖路段如果施工不规范，也同样会出现沉降。

(3)每层填料碾压时的含水量控制不均，造成压实度不均匀
细粒土、砂类土、砾石土等用作填料时，均应严格控制在其最佳含水量±2％以内压实。

当填料的实际含水量不符合要求时，应均匀加水或将土摊平晾干，使其达到上述要求后方可进行压实作业。

运至路堤上的土需要加水时，用水车均匀地浇洒在土中，一定要用拌合设备拌合均匀。

否则，碾压完成后，每一层的压实度不均匀即会引起整个路堤的不均匀沉降。

(4)其他方面的原因
①在一些大型压实机械无法施工的地方，如一些路桥过渡的死角和有管线等设施压路机不能靠近的地方，未用小型夯实机械配合施工，这些薄弱点会留下隐患。

②压实厚度超标，每一层土整平不好，碾压后会出现局部压实度不够。

③填料来源不同，其性质相差较大，且未分层填筑，则引起不均匀沉降导致路基开裂或局部沉陷。

3 高填方路基下沉的防治措施与治理实例
为了更好地发挥公路的正常服务功能，对高填方路基出现的严重病害，必须采取行之有效的处理办法，使路基处于良好的技术状态。

高填方路段防治的措施一般有：换填土法、固化剂法、粉喷桩法、灌浆法和铺设玻纤土工格栅法。

下面结合新疆治理高填方路基下沉、路面开裂等病害的情况，介绍三种治理措施。

3．1 换填土法
采用这种方法主要是针对填料不符合要求而引起的路基下沉，其下沉面积不大、深度不深。

这种方法比较经济，操作也比较方便快捷。

此法是将原路基出现病害部分的填料挖除，把扰动的浮土清理干净，整平碾压达到压实度要求后，用符合规范要求的填料回填。

换填时挖补面积要扩大，且每层挖成台阶状，由下往上，逐层整平碾压，压实度要求高出原路基压实度1～2个百分点。

3．2 灌浆法
如果路基下沉的面积很大、深度很深，最好是采用灌浆法。

灌浆法是利用液压、气压或电化学原理，对路基下沉部分钻孔，孔深应穿透薄弱层。

然后通过注浆管将浆液均匀地注入地层中，浆液以充填、渗透和挤压等方式灌入填料的空隙，经人工控制一定的时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学性能稳定的“结石体”，可以完全防止或减弱路基的下沉。

由于浆液的扩散能力和灌浆压力的大小密切相关，所以不同填料及形态的路基，采用的灌浆压力主要取决于路基的密实度、强度、初始压力、钻孔深度、灌浆位置及操作规程等因素。

而这些因素又很难准确预知，因而必须通过现场试验来确定。

水泥浆液在不同地质和不同灌浆压力条件下，在地下流动的形式不同，当灌浆压力较低时，路基填料渗透性较好，水泥浆在中等浓度的情况下以渗流的方式渗人路基土的孔隙，这时认为路基原结构未受扰动和破坏，灌浆量及浆液扩散半径常用线性渗流理论求解；当压力逐渐加大，浆液的流动由线性变为紊流，在紊流条件下的灌浆量与浆液扩散半径常用紊流理论求解。

上述两种情况总体上称为渗流注浆法，压力控制在0.5-1.5MPa，适用于碎石土、砂砾土填料的路基。

对于粘性土填筑的路基由于其渗透性很小，通过渗入灌浆法难以奏效。

当灌浆压力提高到一定程度时，会发现单位时间内注浆量明显上升，实际上粘性土路基已在注浆周围发生径向劈裂，浆液沿裂隙流人土体，并将土体切割成不规则的块体，在块体之间形成互相穿插的胶状水泥结石，粘性土又受到充填浆液时的压缩，形成一种复合型岩土，从而提高了路基的强度和刚度。

这种方式称为劈开式或胀裂式灌浆，注浆压力范围为1.5～4.0MPa。

灌浆法施工程序如下。

(1)布孔
①布孔原则
为满足路基强度的要求，布孔要结合灌浆的特点、路基形态等因素来考虑。

既要充分发挥灌浆孔的效率，又能保证浆液灌克在路基加固范围内，防止留下空白区和跑浆，布孔时还应视路基实际情况而定。

②布孔方法
根据原路基施工时的原始记录，估算路基孔隙率，通过试验测定灌浆量，然后确定钻孔数量。

如果需要全幅灌浆，应采用等距离梅花形方格网布孔，中间孔浅，边缘孔较深。

孔距一般以2.0～2.5m为宜。

(2)钻孔
为确保原路基不受损坏，成孔的孔径应尽量小，且必须采用于钻法，严禁加水，否则路堤受水浸泡，路基原结构受到破坏，造成不必要的经济损失，还将给注浆带来不必要的麻烦。

钻孔深度视路基高度和路基填料阶情况而定。

(3)下注浆管
首先选取适当的注浆管，注浆管底部预留20～30cm空隙，确保浆液的灌注流畅。

钻子L口要密封，一般用木塞填充膨胀水泥的方法，以保证浆液不从钻孔口溢出。

(4)注浆
灌浆的主要内容是灌浆压力、浆液浓度和操作规程。

灌浆压力是保证灌浆质量的重要因素。

如果压力过小，浆液流不到预计范围内，扩散范围小易形成空白区；如果压力过大，则会损坏原路基结构，顶破路面或冲垮边坡，以致使浆液沿路基薄弱部位冲出路基，达不到灌注的目的。

因此，注浆压力应通过现场试验而定。

3．3布设土工格栅法
有的高填方路段路基下沉不明显，只是在路面上出现了纵向的开裂，经过一段时间的观察，发现路面标高变化很小，可采用这种方法。

此法只是将裂缝两侧的沥青路面用切割机对称切除(宽度以1.0～2.0m为宜)，铺设玻纤土工格栅，用钢钉固定，最后恢复沥青路面，这种处理措施既经济又方便，比较实用。

新疆某高速公路第十四合同段是在1999年冬季来临之前完成沥青混凝土中面层铺筑，1999年冬季到2000年3月份期间，发现局部沥青混凝土路面浆液的浓度一般采用水灰比(重量比)1：1较为合适，但起始浆液浓度要大些，正常灌浆时再采用标准水灰比的浆液比较合适。

1999年7月在新疆某公路第七合同段大挖方与高填方过渡段实际灌浆时，通过实际操作试验，大范围灌浆时采用的操作规程，第I阶段，因原路基孔隙率较大，压力在0.2～0.5MPa，用1．2：1的水灰比浆液即可，第Ⅰ、Ⅱ阶段间隔20～30min，目的是确保浆液充分渗流到位。

第Ⅱ、Ⅲ阶段压力逐渐加大，但第Ⅱ、Ⅲ阶段仍要间隔20～30min，2001年年初，通过对处理过地段的观测，发现路基没再出现沉降，说明灌浆法处理新疆地区高填方路基下沉是成功的，达到了预计的目的。

在行车道部位出现了1～5mm宽的纵向裂缝，长度有2～50m不等，出现裂缝处为高填土路段。

根据所做的标识、测量情况以及掌握的数据发现：沥青路面的裂缝一旦形成便不再延伸，宽度也不再增
大。

我们曾对1999年11月份发现的裂缝通过用钢钉镶入有裂缝段的路面，在1999年11月、2000年3月分别测量钢钉顶面的高程，没有发现高程变化。

对今年发现的裂缝通过近期作标识也没有发现裂缝的长度、宽度发生变化。

2000年5月，对裂缝用铺设玻纤土工格栅进行了处治。

处治完成至今，已开放交通一年多，没有再发现裂缝出现，效果良好。

可见，以玻纤土工格栅为主要材料的处治方案是行之有效的。