惠 琳

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西晉中 030600)

濕陷性黃土對(duì)建筑的破壞極大。濕陷性黃土，土質(zhì)疏松，存在大孔隙和裂隙，透水性好，遇水就呈現(xiàn)出松散狀態(tài)，在土壤含水率接近飽和狀態(tài)下，地基完全喪失了均勻的承載力，對(duì)房屋和道路、構(gòu)筑物造成不均勻下沉，導(dǎo)致基礎(chǔ)和建筑主體裂縫，甚至結(jié)構(gòu)上的破壞。隨著新修公路承受的載荷越來越重，作為直接承受行車及路基荷載作用的土基，產(chǎn)生的病害造成的不利影響就非常突出。在濕陷性黃土地區(qū)修筑公路時(shí)，黃土的不良工程地質(zhì)特性會(huì)造成公路邊坡剝落、沖刷、流泥、沉陷、滑塌以及路面裂縫等病害。本文對(duì)黃土路基中的最常見病害進(jìn)行了分析，針對(duì)性的提出解決措施。

1 陷穴

在黃土地區(qū)修筑的路基，雨季時(shí)大面積匯集的雨水沿著黃土的垂直節(jié)理和大孔隙向路基內(nèi)部滲透，破壞了黃土結(jié)構(gòu)。隨著土體不斷崩解，水流帶走黃土顆粒，形成暗穴。在水的浸泡和沖刷作用下，洞壁坍塌，逐漸擴(kuò)大形成大體積的暗穴或出露于地表的其他形態(tài)的陷穴，見圖1。黃土陷穴的產(chǎn)生是受到黃土濕陷性和水流侵蝕共同作用的結(jié)果。研究表明，黃土的濕陷性是導(dǎo)致黃土陷穴產(chǎn)生的內(nèi)因，水流侵蝕是外因。陷穴多發(fā)生在一些地形多變、地表徑流容易匯集的地方。在一些土質(zhì)比較松散，垂直節(jié)理較多的新黃土中，在一定條件下，也容易形成陷穴。在養(yǎng)護(hù)中，重視和加強(qiáng)路基路面排水是預(yù)防陷穴產(chǎn)生的重要手段。通過日常養(yǎng)護(hù)，將路面坡面整平，減少坑洼，以減少水分在路基路面的積聚和滲透。通過采取合理的植被保護(hù)措施，可有效防治水土流失，提高路基的防滲防漏性能。建立重點(diǎn)地帶巡查制度，對(duì)容易發(fā)生陷穴位置開展定期檢查工作。對(duì)施工中發(fā)現(xiàn)的陷穴病害，按照預(yù)防和處治相結(jié)合的原則進(jìn)行有效的防治，區(qū)分不同情況采取不同的處治方法。關(guān)鍵在于查明陷穴的位置和導(dǎo)致其產(chǎn)生的流水來源，分別采用灌漿、開挖回填等措施進(jìn)行有效處治。陷穴較小的，可采用明挖法進(jìn)行原土夯填。對(duì)發(fā)現(xiàn)較大的陷穴采取泥漿灌注法，應(yīng)分兩次進(jìn)行，待第一次灌滿泥漿干燥收縮后再進(jìn)行第二次灌漿塞空。

2 路堤或基底沉陷

路堤沉陷變形是濕陷性黃土路基最常見的病害之一，其形成主要受人為因素和地基因素影響。人為因素。在路堤施工中，路堤自身壓實(shí)度不足是導(dǎo)致路堤沉陷變形的主要原因之一。研究發(fā)現(xiàn)，在濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行路基填筑時(shí)，要顯著降低路堤自身沉降，應(yīng)確保路基壓實(shí)干密度在16.5kN/m3以上。地基因素。公路投入使用后，在路堤自身重量和行車荷載的共同作用下，路基會(huì)發(fā)生一定的固結(jié)沉降。對(duì)于濕陷性黃土，則是浸水后路基出現(xiàn)的大幅度的濕陷變形。要對(duì)黃土路堤沉陷變形進(jìn)行有效控制，采取特殊的加固措施減輕或消除其濕陷性尤為重要。在施工中，根據(jù)工程性質(zhì)以及路堤高度等因素采取相應(yīng)措施，如換土法、強(qiáng)夯法、擠密法、預(yù)浸法、化學(xué)加固法等因地制宜進(jìn)行處理。近年來，在施工中利用土工合成材料加筋路堤，對(duì)防治路堤沉陷或濕陷變形效果顯著。

3 土橋病害

黃土橋是指跨越溝谷的高填路堤，坐落于崾峴或沖溝之上。土橋會(huì)對(duì)原有的水文、地質(zhì)和地貌產(chǎn)生極大的改變。同時(shí)，路面行車的動(dòng)荷載作用，會(huì)使得土橋與周圍環(huán)境處于一種動(dòng)態(tài)的平衡。當(dāng)受到某些因素的影響，該動(dòng)態(tài)平衡被打破時(shí)，隨之產(chǎn)生土橋病害(見圖2)。大量的工程實(shí)踐表明，水是引起土橋病害的最根本原因。

圖1 陷穴病害

圖2 土橋病害造成路面塌陷

水流對(duì)土橋的破壞作用主要表現(xiàn)如下:1)土橋頂面水對(duì)土橋坡面的沖刷作用。在雨季，由于土橋頂面及坡面排水設(shè)施缺乏或者難以發(fā)揮作用時(shí)，導(dǎo)致水流只能沿著坡面漫流。由于土橋的填土較高，使得土橋坡面沖刷加大，輕的造成坡面沖溝縱橫，嚴(yán)重的造成坡腳水土流失，或者出現(xiàn)崩塌，導(dǎo)致路基失穩(wěn)。2)水分對(duì)土橋體的直向溶蝕和潛蝕。在公路工程中，主要在崾峴及沖溝上修筑土橋。這就會(huì)造成在雨季時(shí)，水分特別容易在土橋頂面橋面形成積聚。該部分水分主要是通過下滲和蒸發(fā)排除掉的，會(huì)對(duì)橋體產(chǎn)生溶蝕和潛蝕。3)在雨季，洪水沖刷會(huì)加劇土橋的破壞。在我國(guó)大部分黃土地區(qū)，植被覆蓋率差，在降雨集中的季節(jié)，由于地面徑流量很大，水土流失十分嚴(yán)重。4)地下水對(duì)橋基的水平溶蝕、潛蝕以及水對(duì)土體的凍融作用。不同黃土地區(qū)的土橋病害特征各異。土橋中涵洞病害率高，是土橋最主要的病害，因此排水系統(tǒng)對(duì)于土橋來說是十分重要的。

4 路堤局部坍塌與邊坡滑動(dòng)

黃土路基坍塌與邊坡滑動(dòng)是一種危害極大的路基病害。通過對(duì)一些事故的分析，可以總結(jié)出一些產(chǎn)生路堤坍塌與邊坡滑動(dòng)的主要原因，如路堤填筑質(zhì)量較差，特別是壓實(shí)度不足時(shí);邊坡設(shè)計(jì)存在缺陷，邊坡設(shè)計(jì)形式與路基實(shí)際不符，限制了邊坡支護(hù)作用的有效發(fā)揮;地基土較軟弱，當(dāng)路堤高度較大時(shí)，容易導(dǎo)致路基出現(xiàn)整體滑動(dòng);邊溝或邊坡受到水流沖刷，造成坡腳被掏空，從而導(dǎo)致路堤坍塌與邊坡滑動(dòng)的出現(xiàn)。黃土路塹邊坡變形破壞方式可分為剝蝕和滑塌(如滑坍、崩坍、坡腳坍塌等)。1)邊坡滑塌病害的發(fā)生與黃土層的構(gòu)造特征密切相關(guān)，見圖3，圖4。研究發(fā)現(xiàn)，在具有構(gòu)造節(jié)理的黃土邊坡，常呈現(xiàn)出沿節(jié)理面滑落的破壞方式。在具有垂直節(jié)理的黃土邊坡，常出現(xiàn)坍塌的破壞方式。在沒有構(gòu)造節(jié)理的黃土邊坡，常出現(xiàn)的是滑坡的破壞方式。2)邊坡剝蝕是黃土路基最普遍的一種病害形式，包括剝落和沖刷，見圖5，圖6。該病害一般發(fā)生在各種黃土層中，并不是整體變形，但危害較大。坡面剝蝕嚴(yán)重，路塹邊溝淤積，影響了邊溝排水，雨水侵蝕進(jìn)而可能造成邊溝兩側(cè)黃土濕陷，加劇路基破壞，從而導(dǎo)致更嚴(yán)重的變形或破壞。影響邊坡穩(wěn)定的因素主要有坡度、坡長(zhǎng)、土壤硬度、植被狀況和護(hù)坡工程等。

圖3 黃土路堤邊坡病害

圖4 路塹邊坡滑坡

圖5 路基邊坡沖刷崩坍

圖6 黃土路基邊坡剝蝕

1)坡度。在黃土地區(qū)路基中，流水的沖刷能力是影響邊坡穩(wěn)定的重要因素。徑流沖刷能力越強(qiáng)，對(duì)邊坡的破壞越大，反之則小。研究表明，路基坡度是影響徑流沖刷能力的重要因素。在臨界坡度內(nèi)，路基坡度越大，則徑流沖刷能力越強(qiáng)，對(duì)邊坡的侵蝕也越大。

2)坡長(zhǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，同等的降雨條件下，坡長(zhǎng)越長(zhǎng)，徑流量也越大，對(duì)邊坡的侵蝕也越大，從而對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響也就越大。同時(shí)，邊坡長(zhǎng)度的增加也會(huì)加大重力侵蝕。

3)土壤硬度。這是影響邊坡穩(wěn)定的重要因素之一。土壤的透水性、抗蝕性、抗沖性都和土壤硬度有著極大關(guān)系。土壤硬度越大，則土壤的抗沖性能越大。良好的植被生長(zhǎng)能有效保護(hù)黃土邊坡，而邊坡植物生長(zhǎng)情況受土壤硬度的影響很大。

4)植被狀況。各種條件下的植被都能阻止水蝕和風(fēng)蝕，良好的植被覆蓋對(duì)防止土壤侵蝕起著積極作用，有效提高邊坡的穩(wěn)定性。同時(shí)，植物的機(jī)械效應(yīng)能夠有效的固結(jié)土體、降低風(fēng)速等。

5)護(hù)坡工程。在黃土路基中，合理的護(hù)坡工程可顯著提高路基的穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)崩塌、滑坡等病害，同時(shí)對(duì)減緩溝蝕也有一定效果。

在黃土地區(qū)，穿越溝谷除采用黃土橋外，不少地段采用建橋方案。由于溝壑縱橫、谷坡陡峻，在暴雨季節(jié)，橋臺(tái)護(hù)坡體往往受到雨水的強(qiáng)烈沖刷作用。在一些路堤邊坡上，由于表層土質(zhì)松散，漿砌片石護(hù)坡與路堤往往難以實(shí)現(xiàn)緊密結(jié)合。當(dāng)雨水滲入后，導(dǎo)致產(chǎn)生黃土濕陷、漿砌片石局部下沉等問題，從而出現(xiàn)護(hù)坡面凹凸不平，甚至出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。對(duì)于橋臺(tái)基礎(chǔ)產(chǎn)生的不均勻沉降變形，往往導(dǎo)致局部護(hù)坡失穩(wěn)出現(xiàn)整體滑塌。

5 結(jié)語

水是導(dǎo)致黃土病害的最重要的因素。在黃土地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)，最重要的在于消除水對(duì)黃土濕陷性的影響。在工程設(shè)計(jì)和施工中，合理采取攔截、排除地表水的措施，采取切實(shí)有效的方法防止水分浸入，這對(duì)減少黃土地基濕陷下沉具有重要意義。地下排水構(gòu)造物與地面排水溝渠相結(jié)合的綜合排水系統(tǒng)是降低路基病害的保證。在施工中，確保路基充分壓實(shí)能有效提高路基穩(wěn)定性，確保路基具有足夠的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性，可有效防止路面病害的發(fā)生。保障路基的穩(wěn)定性，可顯著提高路面的使用性能和耐久性，確保路基在行車荷載和自然因素的作用下的安全運(yùn)行，以提高工程的綜合效益。

［1］霍延霓.黃土地區(qū)路基病害與防治措施研究［J］.科技信息，2011(20):15-16.

［2］李彥武.黃土地區(qū)路基病害分析及防治對(duì)策［J］.公路，2009(8):23-24.

［3］張愛芳.談濕陷性黃土的工程特性［J］.山西建筑，2013，39(1):46-47.

［4］劉 洋.公路濕陷性黃土路基病害分析與處理［J］.今日科苑，2007(20):19-21.