浅析高填方路基的病害及施工措施
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摘要：本文阐述了高填方工程中可能出现的一些工程病害并分析其破坏原因，进而对施工技术进行了详细的阐述，并提出了相应解决工程病害的措施。
关键词：路基；高填方；病害；施工
Abstract: In this paper, some engineering disease may appear high embankment and analysis the causes of damage, then the construction technology in detail, and puts forward some corresponding engineering measures of disease.
Key words: high fill subgrade; construction; disease;
中图分类号：U416
近年来随着各地城市建设步伐的加快，道路建设中高填方工程越来越普遍，特别是丘陵、山地城市，地势陡峻高填深挖路段多，高填方路基随处可见。但高填方路基沉降、边坡失稳等病害的出现严重影响了道路的使用寿命和品质。
一、高填方路基工程的主要病害
1.1高填方地基沉降变形尤其是不均匀沉降产生的病害，如填筑体与原地基的整体下沉或局部下沉；填筑体纵、横向的开裂等。
1.2高填方地基稳定性不足引起的病害，如填筑体与原地基的的整体滑动或填筑体边坡的滑坍；支挡结构破坏等。
二、高填方路基工程破坏原因分析
2.1路堤自身压缩引起沉降。当路堤填土压实度不足或路基填料为不良土质时，路堤本身会产生竖向压缩变形而引起沉降。对高路堤而言，即使压实度和路基填料均满足要求，但由于在土中仍存在空隙，在雨水渗流或毛细水压及上部荷载的作用下产生竖向压缩变形，则路面的损坏不可避免。
2.2地基的固结沉降和失稳破坏。当地基为软基时，由于其固结沉降需要一定的时间才能完成，特别在软基较厚时，若面层施工前，地基固结沉降尚未完成，则其较大的工后沉降就会引起路堤和路面的损坏。为了保证高填方地段路堤的稳定，必须了解、掌握相应的地基土物理状态指标及其力学变形指标，并提出相应的处理方案。
2.3填方体强度不足或填料的不均。对高路堤而言，尽管填土的足够强度能满足路基稳定的要求，但路堤边坡潜在的滑动面仍使边坡存在滑动的趋势，特别在雨水渗流或冲刷的作用下，这一现象更为明显，从而引起高路堤的较大侧向位移或沉降。另外，边坡部位的碾压、含水量较难控制，路堤完工后，在雨水渗入或毛细水作用等影响下，使边坡转化并连续向公路中线方向发展，造成路堤纵向裂纹并下沉，尤其路肩部位最为严重。
2.4高填方体的刚度差异。填筑体的厚度越大，在填筑体和原地基中产生的附加应力越大，产生的沉降量也就越大。由于山区地形复杂，如果沿高填方体纵向或横向综合刚度相差过大，就会引起明显的差异沉降。
2.5高填方体变形及施工的不连续性。由于不同填方体的高度和地基排水条件的不同，造成填筑体不同位置的沉降和沉降速率不同，使高填方地基施工期沉降和工后沉降有较大的差别。同时由于高填土机场的土方工程量较大，为了尽可能缩短工期，整个工程划分成几个标段，由几个施工单位同时施工，施工进度可能相差较大，易使搭接施工质量得不到保证，极易产生不均匀沉降。
2.6排水或防水设施不当。在雨季或洪水期间，填筑体受到雨水的长时间浸泡，或是路堤自接被洪水冲毁破坏。排水设施不全或设计不当，将会导致路堤填土和路基土含水量增加，引起土质松软，强度降低，边坡坍塌等问题，在有冻融循环的地区还会产生冻害作用。
2.7外荷载的作用。填方体高度与坡度的设计不当或不合理，以及特大型装备运输荷载的作用，它使填筑体和路基承受了远远超出当初设计计算时的允许荷载作用，导致填筑体开裂或失稳破坏。在地震区还需要考虑地震荷载的作用，以防受到地震荷载的破坏作用。
三、高填方路基施工技术
3.1压实技术。高填方路堤相对于一般路基，填筑压实对路堤整体强度和稳定性要求更高。规范要求高填方路堤必须分层填筑分层压实，常用的压实方法有：冲击压实、强夯压实、振动压实。（1）强夯法是将很重的锤从高处自由落下，给地基土以强大的冲击力和振动，从而改善地基土的工程性质。该技术施工速度快，施工质量容易控制，经处理后的地基土性较为均匀，影响深度较深，且造价低。高填方路基不良地质地基经过强夯处理，地基压实度可提高到94%，对地基承载力的提高起到了较好的作用。（2）冲击压实是利用重物从一定高度落下，重物的势能在瞬间转变为动能，这种能量在接触土体的瞬间以体积波和面波的形式使土体振动而达到压实，势能越大，土体加固深度也越大。冲击压实具有冲击能较小，不易破坏土体结构以及可以实现连续冲击、施工较快、成本较低等优点。（3）振动压实是指振动压路机由于振动轮的振动作用，对地面造成一个往复冲击力，使颗粒之间互相填充，提高被压实填料的密实度。振动压实的显著特点是：过程时间短、加载频率大，材料适应性强，可连续作业，平整度较好。另外堆载预压技术在一些施工中也有运用，此方法就是在高填方施工间歇中进行堆载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐渐提高的方法，可以保证边坡稳定以及控制工后沉降。
3.2桩法处理技术。桩法处理技术属于挤密法处理路堤，它是以振动、冲击或带套管等方法成孔，然后向孔中填入砂石、土、石灰或其他材料，形成直径较大的桩体的方法。桩法处理对路堤加固的作用有挤密路堤填土、置换、排水、垫层和加筋作用，因而可以提高路堤的承载力。（1）振冲碎石桩法就是在边振动边冲水的联合作用下，从地面向孔中逐段填人碎石，当填人的每段碎石料在振冲器的振动作用下均被振挤到要求的密实度后，可提升振冲器再投人下一段碎石料，直至地面。（2）粉喷桩处理路基土是以水泥作为固化剂，用压缩空气将粉体以雾状喷人需加固的土体，提高地基承载力，增大变形模量。粉喷桩处理软土地基具有经济、有效、节省工时等多种优点，且对高填方路堤处理效果良好。（3）无砂混凝土小桩复合地基技术是通过在被加固场地成孔、填石，进行置换，然后通过桩孔中的钢质注浆管，对碎石桩体及桩周土体进行低压力的渗人式灌浆，待水泥浆液完全充填碎石桩体的全部空隙，进行压力注浆，由此形成碎石压浆混凝土小桩复合地基。通过对被加固软土的压浆、排水、胶结、置换作用大幅度提高软土变形模量和承载力，有效控制土粒料的胀缩、液化、湿陷。（4）深层搅拌桩技术方法是将水泥制备成浆液，通过灰浆泵沿钻杆送人地基土中，利用搅拌叶片的转动，将固化剂浆液与土体充分拌和，使之凝结，形成水泥土固结桩，与桩间同作用形成复合地基，从而改善地基土的力学结构性能，提高地基整体强度。在高填方路基中使用深层搅拌桩，可以提高地基的整体强度，能有效防止路基病害的产生。
3.3灌浆技术。在对填方路基实施压力灌浆后，浆液填充了路基土体中的孔洞与孔隙，使路基土体的密实度提高、孔隙率降低，同时由于浆液对土体中散状块石、土粒的固结作用，使土体的抗变形能力提高。（1）高压旋喷注浆技术是在已建好的高填土路基下软土地基的水稳基层深度引孔，采用边射水边插管的方法，从预定深度由下而上提升喷射，结束后，把泥浆泵、注浆管和软基内的浆液全部排除，同时清洗孔内的混合泥浆，另按水灰比1:0.6水泥浆封孔。它可有效地提高路基的承载力，耐久性好，料源广阔，设备简单，运用广泛。（2）粉喷灌浆法是利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管将浆液均匀地注人地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式占据土粒间或岩石裂缝中的空间，经人工控制一定时间后，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、防水性能高和化学稳定性能好的“结石体”。
四、高填方路基施工控制措施
4.1若地基的固结沉降不能满足要求，必须对地基进行处理；若地基情况良好，则要选择合适的填土材料，采用相应的压实方法、压实度标准和检测手段。
4.2若高路堤沉降的不稳定是由边坡的原因所引起，则在路堤的填筑过程中应采取一定的措施来保证边坡的稳定，例如控制分层填筑厚度、选用合适的压实机械。在边坡部位分层铺设土上格栅等方法，改善边坡部位的碾压效果，保证边坡部位与路堤中心部位压实度的一致性，从而达到稳定边坡、稳定路堤、避免非均匀沉降发生的目的。
4.3若路堤施工完毕后，发现路堤边坡开裂引起高路堤的不稳定时，则必须尽快采取一定的措施，避免高路堤不稳定的进一步发生，如采用钻孔注浆方法，将具有固结性能的浆液用一定压力注入路堤内，经不完全渗入固结后，使裂隙被充填，孔隙率降低、土体抗剪强度提高，从而大大提高路堤的整体强度，达到稳定高填路堤的目的。
在高路堤施上过程中，为及时了解高路堤的稳定变化情况，必须采取一些必要的监测手段，如高路堤的沉降监测、侧向位移监测，孔隙水压力及土压力监测，通过这些监测及时了解高路堤的沉降变化规律及其与孔隙水压力和土压力之间的关系，明确高路堤稳定的因素，并根据实际情况采取相应的处理措施。
五、结束语
高填方路基在实际工程中有较大的发展空间，尤其是在丘陵山区修建道路时，发挥着不可替代的巨大作用。尽管目前高填方路基在工程后期可能出现多种病害，但设计与施工两个方面一直在不断地完善发展。
参考文献
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