李文軍

摘要：通過對公路路基工程填挖界的病害特征與成因分析，提出了預防和處置填挖界病害的方案與對策措施。

關鍵詞：路基 填挖界 病害 處置 對策

1 概述

1.1 公路路基工程填挖界是公路路基的敏感部位。由于涉及挖方與填方不同種類的材料結合，往往因處置方法不當而造成病害。它既影響路基的使用壽命，也影響車輛行駛質量與安全。據(jù)多數(shù)建成公路的路基病害統(tǒng)計，公路路基工程填挖界的病害無論從數(shù)量還是處置費用，都占路基病害的一半以上。而且，這類病害處置比較棘手，處置失當還可能引發(fā)新的病害。因此，分析公路路基工程填挖界的病害類型成因，提出有效地處置措施很有必要。

1.2 公路路基工程填挖界既有橫向的，也有縱向的，其病害特征類似，沒有根本的性質區(qū)別。由于路基工程填挖界病害與工后沉降密切相關，而工后沉降隨完工時間的推移由細微而明顯顯現(xiàn)，所以有的路基工程填挖界病害似乎存在“潛伏期”。即在工程完工一段時間后才會發(fā)生明顯病害。銅川柳（林）照（金）公路2006年竣工時路基穩(wěn)定，路面平整，無明顯病害。然而2008年的春融后，該項目即陸續(xù)出現(xiàn)較為顯著的縱向裂縫，這就是所謂的“潛伏期”一例。下圖是2008年4月下旬在柳照公路現(xiàn)場檢查時拍攝的路基填挖界裂縫照片。春融前，該路段并無明顯病害。

1.3 路基工程填挖界是公路路基的重要部位。由于新的填料與挖方路基結合有一個“融合”的過程，而這個過程必須在符合客觀規(guī)律的條件下才能有效完成。選擇處置路基工程填挖界病害的有效對策，必須從病害的成因分析出發(fā)，研究產生病害的各種因素，從而針對性地采取對策措施，才有可能預防和根治病害。

2 公路路基工程填挖界的常見病害與成因分析

路基工程填挖界處置失當易發(fā)生病害。這些病害有明顯的特征。這些特征，表明路基工程填挖界的填挖兩側顯著分離。這些病害特征主要表現(xiàn)為以下幾種情況。

2.1 填挖界出現(xiàn)多條平行裂縫，平行裂縫間有斷裂碎塊。這是填挖界處置失當造成病害的顯著表觀特征。圖2.1是陜西省延長縣S201線K35+580- K35+730段路基填挖界開裂的照片。從照片可以看出，該路段既存在多條平行裂縫，裂縫間同時存在斷裂碎塊，這是判斷填挖界失當?shù)淖钪饕卣?。這類病害不同于因填挖界臺階搭接不規(guī)范和壓實度不足而形成錯臺的病害。它常常表現(xiàn)為填挖界面的填方側的一定范圍存在裂縫和破碎塊，而其它部位路面平整密實。

這類病害的產生主要是因為填挖界面存在壓實盲區(qū)所致。填方施工前，沒有整理填挖界面，界面存在小折線或彎月（投影）面，以致壓實機具不能充分碾壓所有填料，存在壓實盲區(qū)。由于壓實盲區(qū)的存在，填方一側未被壓實部分的工后沉降大，與壓實部分存在沉降差，這就使填方一側不僅出現(xiàn)裂縫，而且出現(xiàn)斷裂碎塊。一般的說，最大的一條裂縫發(fā)生在填挖接觸面上，其它平行裂縫則存在于壓實部分與壓實盲區(qū)分界線上。這里所說的平行，只是一種形象的說法，這些裂縫線型也是扭曲的，而且也并非嚴格意義上的平行。

由于挖除石方的填挖界面不可能充分整理，壓實盲區(qū)在所難免。因此，采用非顆粒填料的填挖界面往往出現(xiàn)上述病害。同時，一些干裂的“老黃土”也存在填挖界面不易整理的問題，也會產生上述病害。2009年，陜西某礦山公路施工中，對填挖界面未進行整理，壓實盲區(qū)的彎月面明顯，錄像照上反映出施工時不僅未整理填挖界面，而且連松土也未能徹底清理，致路基路面開裂，數(shù)次處理未能見效，最后采用鋼筋混凝土“扁擔梁”才使病害減緩。

2.2 填挖界形成錯臺，填方沉降。下圖（圖2.2）是填挖界填方沉降的圖片。這類病害，如果屬于橫向錯臺，會造成行車顛簸和影響行車安全；如果屬于縱向錯臺，輕者造成行車搖擺，重者則可能造成車輛側翻。

這類病害產生的主要原因有兩個方面。一是臺階寬度不足，填方與挖方未能有效搭接；二是填方壓實度不足。

搭接可能存在的問題既包括是否設置內傾坡度，更可能是搭接寬度不足。2006年發(fā)布的現(xiàn)行《公路路基工程施工技術規(guī)范》（以下簡稱“規(guī)范”或“現(xiàn)行規(guī)范”）要求，填挖界面應設置向內傾斜、寬度不小于2m的臺階，這是現(xiàn)行規(guī)范較舊規(guī)范的一大進步。它去掉了原規(guī)定的臺階高度要求，更注重現(xiàn)場實際；同時，將臺階的寬度要求由舊規(guī)范的不小于1m提高到不小于2m，臺階搭接更為有效。如果違背規(guī)范規(guī)定，就會加大錯臺出現(xiàn)的幾率。實際上，填挖界面結合就是兩種不同的介質重新組合、融為一體，是一個需要認真處理的過程。如果這個過程走不好，就有可能形成填挖界病害。

填挖界出現(xiàn)臺階的更主要的原因是填料壓實不足。填挖結合是將合格填料通過壓實與挖方側進行有效搭接，使填挖兩側的兩種介質緊密組合，要求填方有一定的密實度。規(guī)范要求的密實度是通過客觀實際、試驗等得出的最起碼的要求，是以工后沉降不至于短期內造成行車不舒適為前提的。挖方側（主要指土質挖方）的密實度不一定高于填方，但工后沉降基本上都發(fā)生在填方側。這是因為挖方側歷經久遠，其結構已經形成，發(fā)生變形的可能性較小，基本上不發(fā)生工后沉降；填方則由新材料組合，需要經歷一個較長期的工后沉降過程，它理應較挖方有更高密實度的材料要求。如果壓實度不足，因為工后沉降大而致界面間剪切應力增大。當剪切應力超過材料的剪應力容許值時，就可能發(fā)生錯臺。

在山區(qū)路段，往往因為填挖界面結合不緊密或未進行臺階搭接，使許多天然的U型溝或V型溝的填挖界面成為滑移面。雨季期間，因為水的浸入使填料的內摩擦角減小，抗剪能力降低，錯臺隨水的浸入而增大，往往致填料滑移而逐漸成為“滑坡”。這種情況，在陜南之秦巴山區(qū)多有出現(xiàn)，每年都花費相當?shù)乃畾迯唾Y金。

2.3 填挖界開裂。這類病害發(fā)生較少。它的表觀特征是填挖界面開裂，開裂寬度隨路基深度的增加而減小。上世紀九十年代，由陜西省公路局主持的G210線馬家山改建工程，在延安與銅川交界的東湖土橋加寬段就發(fā)生過填挖界開裂病害。東湖土橋的原土橋路基寬度不足，設計在陽坡（南側）進行加寬。施工清表后，加寬在原土橋南側進行。加寬完成后數(shù)月，舊土橋與加寬土體間出現(xiàn)裂縫，上寬下窄，貫通深度達4米左右，頂部裂縫寬度5～8cm，可清楚看到楔形縫特征，而路基頂面無錯臺等其它明顯病害。這種現(xiàn)象在干裂的黃土挖方路段填挖界也會發(fā)生。endprint

經分析，這種罕見的填挖界開裂，是由于搭接方法欠妥所致。傳統(tǒng)的土橋是黃土塬區(qū)間的通道，陜北和關中人俗稱“崾峴”，多為在天然的“崾峴”的基礎上加固而成，如今仍然是黃土地區(qū)干線公路連接黃土塬區(qū)的構造之一。1999年垮塌的G210線洛川石家莊加筋土橋就是加固原土橋的加筋土構造物。傳統(tǒng)土橋是采用在填筑土體中加入荊條類的“加筋”修建，邊坡較一般路基陡峻，坡度一般由底部的1：1.0～1：0.5逐漸過渡到頂部的1：0.2（1：0.3）。施工時要控制速率，修筑一定高度段（3～5m）后要歇息數(shù)日，待修筑土體基本干縮、與原狀土有一定結合后再行施工。

東湖土橋的加固是在原土橋單側清表后按加寬寬度進行的。新填筑土體直接鋪筑于原土橋邊坡上。這種施工方法，在原土橋坡度相對較緩的下部尚無明顯缺陷，但進入較陡（1：0.2～1：0.3）邊坡范圍后，未采用臺階搭接的弊病很快顯現(xiàn)出來。盡管加寬部分壓實度滿足要求，但新、舊土體分界處開裂日益嚴重，考慮到整體返工耗資費時多，最后采用了綜合加固措施才得以根治。由于新舊土體各自“獨立”，處置采用了加強新舊土體相結合的綜合方案。這個綜合方案的主要內容為：挖除裂縫兩側各2m（共4m）寬、2m深土體，修整平面后采用3個“工”字型鋼筋混凝土構件將新舊土體“錨”住，再采用土工布包裹1m厚石灰土、使界面有一個聯(lián)結兩側新舊土體的、較寬的“板體”，最后按一般施工方法碾壓至路床頂面。如此處理后，多年來未發(fā)現(xiàn)新的病害。

3 公路路基工程填挖界病害預防的對策措施

預防公路工程填挖界病害，要從病害的成因著手，對工程填挖界進行有效地妥善處置。以下所述是多年來行之有效的處置方法。

3.1 整理填挖界面。整理填挖界面就是將填挖界面整理成直線或較長直線，消除壓實盲區(qū)。同時，填方與挖方的結合是通過機械壓實有效實現(xiàn)。整理填挖界面主要是對土質挖方而言，對石質挖方則需要采用其它有效辦法。

①土質填挖界面的整理應采用推土機類機械作業(yè)，應將界面投影修整成直線或壓實機械能夠自由運轉作業(yè)的長折線，消除小折線和彎月（投影）面。在黃土地區(qū)，有的挖方側上部存在外懸突出部分，務必予以清除。清除的標準要求是施工中不存在壓實盲區(qū)。②土質挖方的界面整理不宜為垂直面，宜與垂直面成約20：1的微仰角度，利于壓實。如果填挖界面為垂直面，則靠近界面的填料不是被機械垂直壓實而可能被擠壓密實，壓實度有可能不滿足要求。③若填挖界面較高時，可以分多層整理。每層次的整理高度以方便壓實機具作業(yè)為度。④盡管挖方為石方時填挖界面不易整理，但在施工中也應該清除危石、零散石塊和外懸突出部分，參照前述①、②的要求進行界面整理。

3.2 臺階搭接。現(xiàn)行規(guī)范要求，半填半挖路基、路堤與路塹過渡段都應采用臺階連接（搭接），并提出臺階最小寬度等技術要求，但對臺階的間隔高度未做規(guī)定，較之舊規(guī)范更符合實際。臺階寬度較以前的不小于1m加大到不小于2m，搭接的牢固程度無疑大為增加，對塑性指數(shù)高的粘性土類工程效果更為顯著。如果挖方頂面低于路床底面，采用填挖方頂面同層鋪筑壓實則效果更好。

在施工過程中，特別是路幅寬的高速公路與一級公路施工過程中，有時出現(xiàn)周邊為填方、中間為突出的孤獨小峁的情況，填挖搭接相當棘手。在這種情況下，如果經過整修能使壓路機有效壓實，則按常規(guī)施工；如果整修困難且工程量不大時，則宜先將小峁推平，再統(tǒng)一按填方處置。

近幾年，一些地方采用土工合成材料加強填挖連接效果，如將土工格柵、土工格室等材料布設于上層臺階，對加強填挖界面的抗剪能力很有好處。

3.3 挖方側過干的土體灑水預濕。灑水預濕是界面結合處理的常用方法。在老黃土挖方的填挖地段，黃土往往直立，失水干裂，嚴重影響填挖結合。對此，應按3.1要求進行界面整理，清除干裂部分，同時應對整理后的界面灑水預濕。土體特別干的部位，宜按照“適量多次”的原則灑水預濕。灑水預濕應采用灑水車霧狀噴灑，預濕深度不宜小于5cm。

3.4 石質挖方的半填半挖路段的填料選擇與路床處理

3.4.1 石質挖方的填挖界界面不易整理。整理后的界面可能存在少量的松石、凸凹不平等狀況。為使填挖界面結合良好，填方填料宜選擇顆粒類（粗粒土或中粒土。注：中粒土稱謂系公路工程材料分類）材料，如碎石、礫石、砂礫、砂礫土等。石質挖方不發(fā)生壓縮變形，而顆粒類材料較細粒土壓縮變形小，與石質挖方不能壓縮變形的特征相近。在陜西境內，粗粒土與中粒土造價較細粒土昂貴，往往在石質挖方的半填半挖路段多采用細粒土填料以降低造價。在這種情況下，應在臨近填挖界面處填筑寬度不小于50cm的填料過渡段。過渡填料采用顆粒類材料。填筑時顆粒料與細粒土同時攤鋪，同時碾壓成型。

3.4.2 如果石質挖方伸入路床，宜最少挖除40cm，與填方側同時填筑同一類填料（以石灰土等無機結合料穩(wěn)定類為佳），以使路床材料勻質，不影響路面結構。

有一種誤解認為，石質挖方強度高，以石質作為路床提高路基強度。這樣的做法往往事與愿違，造成路面強度高而破損率也高。陜西省藍（田）小（商塬）公路K22km（原施工樁號）左近石質挖方段保留石質路床，雖然路面強度很高（測定彎沉值一般不大于0.2mm）而瀝青路面年年破損年年修補（2002年該段瀝青路面已改造為水泥混凝土路面）。這是因為，石質挖方的抗壓回彈模量大于路面基層和路面面層，而由于石質路床開挖時的“炮根”犬牙交錯，需要小顆粒材料填平，其回彈模量實際上是極不均勻的，從而使路面結構產生應力集中，造成瀝青層破損率高。對于半填半挖路段而言，石質挖方與填方兩側更有顯著的強度差異，如果挖方伸入路床，勢必造成填挖兩側的更大的強度差異，禍及路面。

3.5 填挖界填方的壓實度控制

①填挖界應盡可能采用機械壓實。在機械壓實有困難邊角部位，才可以采用小型機具壓實。②填挖界填方應控制壓實層厚度。采用機械壓實時，壓實層厚度不宜超過20cm；采用小型機具壓實時，壓實層厚度不宜超過15cm。③應增加填挖界面左近的壓實度檢測密度。每層次都應該有填挖界的壓實度檢測點，而且單點檢測值必須合格。

4 結束語

公路工程路基填挖界是公路工程的重要部位，需要妥善處置，否則可能發(fā)生病害。填挖界病害的預防與處置是一個系統(tǒng)工程，需要進行細致周密的工作。依據(jù)病害發(fā)生的成因，有針對性的制訂預防措施，是處置公路工程填挖界病害的關鍵。

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