路基工程质量

1、第二章 路基工程质量 通病及防治第一节 公路路基主要病害及防治 路基因经受各种自然因素的长期影响，承受车辆荷载的重复作用，并且由于路基所经过地区的地形、地质及水文地质等条件的影响，路基在使用过程中常产生各种病害。主要的有：路基的沉陷、路基边坡的坍方、滑坡、泥石流及翻浆等。一、路基的沉陷 路基沉陷是指路基在垂直方向产生较大的沉落，从而引起局部路段的破坏，影响交通。 (一)产生原因 路基沉陷有两种：一是路堤的沉落；一是地基的沉陷。 (1)路堤的沉落。因填实选择不当，填筑方法不合理，压实不足，在荷载和水、温度综合作用下，堤身可能向下沉陷。如图21a)所示。 (2)地基的沉陷。原地面为软弱土层，如泥沼

2、、流沙或垃圾堆积等，填筑前未经换土或压实，发生地基下沉，侧面剪裂凸起，引起路堤下陷。如图4一lb)所示。a)堤身下陷 b)地基下陷图21路堤的沉陷 (二)防治方法 (1)注意选用良好的填实，严禁用腐植土或有草根的土块，应分层填筑、分层夯实，并及时排除流向路基的地面水或处理好地下水。 (2)填石路堤从下而上，应用由大NtJ,的石块认真填筑，并用石渣或石屑填空隙。 (3)原地面为软弱土层时，路堤高度较低的，且可中断行车时，应挖除换上良好的填料，然后按原高度填平实夯；路堤高度较高的，且又不能中断行车时，可采用打砂桩、混凝土桩或· 38 · 松木桩。 二、路基边坡的坍方 路基的坍方

3、是山区常见的路基病害，根据其形成的条件及原因，一般可分为：剥落、碎 落、滑坍和崩塌等形式。详见表21。 表21 路基边坡坍方的种类及防治方法 路基边坡 特征及产生原因 防治方法 坍方种类 搞好排水，不使地面或地下水浸 蚀路基边坡 加固边坡，如种草、铺草皮或植 是指边坡表土层或风化岩表面，在 树 湿热的作用下，表面发生胀缩的现 对于风化的软质岩层，可修建干 剥落 象，从而引起零碎薄层从边坡上脱落 砌或浆砌片石护墙 下来 整修边坡，及时清除可能滑坍的 土石方 对裂缝较多的岩层，可用喷浆 法，以防止岩石剥落及风化 是岩石碎块的一种剥落现象，其范 围较剥落严重。 产生原因：路堑边坡度较陡(大于 碎落

4、与剥落现象防治方法相同 45)，岩石破碎和风化严重，在震动及 水的浸蚀和冲刷下，块状碎屑沿坡面 向下滚动 是指路基边坡土体或岩石，沿着一 搞好排水，不使地面或地下水浸 定的滑动面向下滑动的现象 蚀路基边坡 产生产要原因： 对可能滑坍的土石方，应及时挖 (1)边坡较高，大于10m一20m 除 滑坡 (2)边坡坡度较陡，陡于50 在坡脚修建挡土墙，以对滑坡体 (3)填土不密实，缺少应有的支撑 起到支撑的作用，一般应修建在边沟 与加固 以外 (4)岩层倾向公路路基，岩层倾角 对可能滑下的岩石，用锚杆锚固 在5070度间，岩石风化严重 。 是指路基边坡上的土体或岩层在 自重作用下坍落下滚的现象 产生的

5、主要原因： (1)山坡岩层软硬交错，风化程度 不同 崩坍 (2)边坡较陡、较高 与剥落现象的防治方法相同 (3)边坡下部或坡脚被淘空或挖 空，使上部土石失去支撑 (4)大爆破震松了岩层 (5)边坡上部水流的浸入，使边坡 土体失去了平衡 三、路基的翻浆 潮湿地段的路基在冰冻过程中，土中的水分不断地向上移动聚集，引起路基冰胀。春融时，路基湿软，强度急剧降低，加上行车的作用，路面发生弹簧、鼓包、冒浆、车辙等现象，称为翻浆。 (一)翻浆分类 根据导致翻浆的水分来源的不同，将翻浆分为五类，见表22。表22 翻浆分类 翻浆类型 导致翻浆的水分来源 地下 受地下水的影响，土基经常潮湿，导致翻浆。地下水包括上

6、层滞水、潜水、 层间水、裂隙水、泉水、管道漏水等。潜水多见于平原区，层间水、裂隙水、泉 水类 水多见于山区 地面 受地面水的影响，使土基潮湿，导致翻浆。地面水主要指季节性积水，也包 水类 括路基、路面排水不良而造成的路旁积水和路面渗水 土体 因施工遇雨或用过湿的土填筑路堤，造成土基原始含水量过大，在负温度 水类 作用下使上部含水量显著加强，导致翻浆 气态 在冬季强烈的温差作用下，土中水主要以气态形式向上运动聚积于土基顶 水类 部和路面结构层内，导致翻浆 混合 受地下水、地面水、土体水或气态水等两种以上水类综合作用产生翻浆。 水类 此类翻浆需要根据水源主次定名，如地下水地面水类等 (二)翻浆分级

7、 根据翻浆高峰时期路面变形破坏程度，将翻浆现象分为3等，即： (1)轻型路面龟裂、湿润，车辆行驶时有轻微弹簧； (2)中型路面松散，大片裂纹，局部鼓包，车辙较浅； (3)重型路面严重变形，翻浆冒泥，车辙很深。 (三)翻浆产生的原因及影响因素 1产生的原因 翻浆现象主要发生在我国北方各省及南方的季节性冰冻地区。 冬季路基开始冻结，不断向深处发展，上下层形成了温度坡差，土中温度高处的水分便向上移动，从而造成大量水分积聚在土基上层，交且逐渐结成聚冰层。由于气候的变化，零度等温线不断下移，形成一层、两层或多层聚冰层，土基中水分冻结后体积膨胀，由于土质不均匀，使路面冻裂或冻胀隆起。 春季气温回升到零上，

8、土基开始解冰，由于路面导热性大，路中的融解速度较两侧快，水分不易向下及两侧排除，土基上层含水量达饱和、过饱和，在车辆重复作用下，土基承载力极低，使路面出现弹簧、裂纹、松散、壅包、车辙、冒浆等，此即为翻浆现象。 2影响翻浆的因素 影响翻浆的主要因素有土质、气候、水分、行车与养护等。 (1)土质。 粉性土是最容易翻浆的土，这种土毛细上升速度快且高，土中水分增多时强度降低很快，容易失去稳定。 粘性土毛细水上升虽高，但上升速度慢，因此，只有在水源供给充足并且在土基冻结速度缓慢的情况下，才能形成比较严重的翻浆。粉性土和粘性土含有大量腐植质和易溶盐时，则更易形成翻浆。 砂性土在一般情况下不会发生翻浆，这种

9、土透水性强，毛细水上升高度小，在冻结过程中水分聚流现象极轻。同时，这种土即使含有大量水分也能保持一定的强度。 (2)气候。 多雨的秋天、暖和的冬天、骤热的晚春、春融期降雨等都是加剧湿度积聚和翻浆现象的不利气候。 (3)水分。 地面排水困难，路基填土高度不足，而且路基附近的地表积水及浅的地下水，能提供充足的水源，是形成翻浆的重要条件。 (4)行车。 公路翻浆是通过行车重复荷载的作用，最后形成和暴露出来的。当其他条件相同时，在翻浆季节，交通量大，车辆愈重，则翻浆也会愈多，愈严重。 (5)养护。 不及时排除积水，修补裂缝、坑槽，会促成或加剧翻浆的出现。 (四)翻浆的防治 路基一旦发生了翻浆，可适当地

10、选用下面的方法处治：·41 1挖换土壤 把翻浆路段上的土挖出来，换填40cm一60cm厚的砂性土，压实后重铺路面，此法适用于翻浆较严重的路段。 2换铺粒料 把翻浆路段上的稀泥挖除，填以碎石、碎砖或炉渣等粒料，表面整平后直接通车，或在下面填一层水稳性较好的干土，再铺上粒料，垫平后通车。此法也适用于翻浆较严重的路段。 3挖换石灰土 在翻浆已破坏的土路上，可在该路段上撒铺适量的石灰，并用木棍或木榔头捣夯，使石灰能掺人路基土中，以形成灰土路，提高路基的水稳性；或在翻浆严重地段，等翻浆结束后可在原路面上，加铺20cm25cm厚的石灰土，再重铺路面，石灰土用6。8的石灰剂量(质量比)。 (如翻浆

11、十分严重，短期内不能修好，除积极选用上述方法治外，可开辟临时便道维持通车。) 4提高路基 根据实际情况加高路基，使路基上部土层远离地下水或地表积水。路基加高的数值，应根据当地冻土深度、路其土质和水文情况，以路基最小填土高度或临界高度的方法确定，以保证路基处于干燥状态。此法适用于平原区的土路和其他地区取土较易的路段。 5设置不透水隔离层 用经过沥青结合料处理的土做成厚2cm。3cm的不透水隔离层用油毛毡则为2层。3层，或用不易老化的特别塑料薄膜，铺在路基全宽上，做贯通式，或只做到路面边缘50em。60cm处的不贯通式。 6增设排水设施 为了不让地下水大量上升到路基上部土层，可设法降低地下水，常用

12、以下几种方法：图22管式渗沟降低地下水位 (1)修建管式渗沟。 在路基两旁的边沟底上，向下挖一道深沟，比现有的地下水位再深一些。在沟底安放四周带孔的瓦管(或水泥混凝土管)，管上填满碎石、碎砖或小砾石，最上层用20cm厚的粘土夯实封口，粘土与碎石等粒料之间可铺一层3咖厚的草皮，这样地下水就可经瓦管排走而降低其水位。如图22所示。 (2)修盲沟。 一般在路肩上设横向盲沟，每隔5m6m设置一道，沟底宜做成4。5的纵坡。如地 ·42 下水位高，可在边沟底下设置纵向盲沟，其深度应根据当地土质毛细作用高度及降低水位 多少而定。盲沟应用渗水良好的碎(砾)石填充。 (3)扩大边沟。 扩大边沟适用于边

13、沟有一定的纵坡，能保证排水畅通的路段。一般边沟可加深至1 左右，底宽06m左右，并用片石或混凝土预制块加固。 7加强路面结构层 此法主要是提高路面的强度与刚性，扩大其承载能力。如在基层如铺20。m25。m厚自 石灰土，二灰碎石土等。为提高路基的强度与抗冻能力，亦可在路面底层铺砂垫层。通常； 用的路面结构组合有四种，如图23所示。 防治翻浆的各种措施列于表23。 表23 防治翻浆措施(选择参考) 编号 措施种类 适用的翻浆类形 翻浆等级 适用地区或条件 l 路基排水 、 轻、中、重 平原区、丘陵区j山区 ； 2 提高路基 、 轻、中、重 平原、洼地、盆地 3 砂(砾)垫层 、 中、重 产砂、砾地

14、区 4 石灰土结构层 、 轻、中、重 缺少砂、石地区 缺少砂、石地区、煤渣供应有保 5 煤渣石灰土结构层 、 中、重 证时 6 透水性隔离层 、 中、重 产砂、石地区 沥青、油毡纸、塑料薄膜供应有 7 不透水隔离层 、 中、重 保证 · 坡腰或横向地下水出露地段，地 8 盲沟 、 轻、中、重 下水位高的地段 9 换土 、 中、重 产砂砾或水稳性好的材料地区 注：地下水类；地面水类；土体水类；气态水类；混合水类。 四、病害原因综合分析 由以上简要介绍可知，路基病害的原因是多方面的，各种病害既有各自的特点，又往往 具有共同的原因，可归纳为以下几个方面： 不良的工程地质与水文地质条件。如地

15、质构造复杂，岩层走向及倾角不利，岩性松 软，风化严重，土质差，地下水位较高以及其他特殊不良地质等。 不利的水文与气候因素。如降雨量大、洪水、干旱、冰冻、积雪或温差特大。 设计不合理。如断面尺寸不合要求，包括边坡值不当、挖填布置不符合要求、路基低 于临界高度以及排水、防护与加固不妥等。 施工不符合规定，如填筑顺序不当、土基压实不足、盲目采用大型爆破及不按设计要 求进行施工、工程质量不合标准等等。 五、防止病害的基本措施 路基病害的防治，应贯彻“预防为主，综合治理”的原则，因为病害一旦出现，则路基稳定 性开始丧失，而自然因素却是每时每刻都对路基产生影响，这就势必加剧病害的扩大与发 展。形成恶性循环

16、。弄清发生病害的原因，是治理病害的起点，而同一病害在不同的时间、不 同地点发生时，其原因往往不尽相同。因此，深入现场，综合分析，才能因地制宜地采取根治 的措施。 (1)调查路线所经过地区的自然地理条件，如气候、水方文、工程地质、水文地质等，尤其 要了解它们的变化规律，为防治路基病害提供第一手的资料。 (2)认真选线，精心设计，严格施工，杜绝发生路基病害的人为因素，也是预防病害的积 极措施。 (3)充分注意路基排水，在各种路基病害中都有水这个不利因素的作用，水的作用越强 烈，病害越严重，因此，治水是防治路基病害的关键。在公路的设计、施工和养护工作中，路 其排水均应放在重要位置，在自然地理条件较差

17、的地段更应予以高度重视。 ·44· (4)加强养护、及时治理，以预防或减轻路基病害，并能及早发现病害征兆，有利于及时采取治理措施。 (5)综合分析、积极根治，由于路基病害的原因是多方面的，因此，除了做好路基工程自身的病害防治外，还应考虑各种外部因素的影响，如绿化、农田水利建设、土地开发等，才能达到根治路基病害的目的。 近年来，随着理论研究、测试技术和仪器设备的改进与提高，国内外对特殊地质水文情况下的路基病害作了大量的研究工作，并取得一定效果。例如，对公路滑坡的预测和防治技术有了很大的发展，广泛采用航空摄影技术、电探、震探，声学，光学，磁力法及放射性核子法等手段来测定滑坡的各

18、项数据，采用有限元法分析岩上边坡的稳定性。第二节 路基填筑工程质量通病及防治 一、路基沉陷 1现象 路基局部路段在垂直方向产生较大的沉落，形成坑塘和裂纹或因地基沉降路基整体下沉。 2原因分析 (1)填筑前对基底没有处理，如：对基底表面的杂草、有机土、种植上及垃圾等没有清理，对耕地和土质松散的基底在填筑前没有压实。 (2)路基填料选择不当，如采用粉质土或含水过高的粘土等填料，不易压实。 (3)不同土质的材质没有分层填筑，而采用混合填筑。 (4)压实机械选择不当或压实方法不对，压实遍数不足等形成压实度不够或压实不均匀。 (5)路基下存在软基，路基填筑前没有对软基进行处理，在路基自重作用下，软基压缩

19、沉降或因承载力不足向两侧挤出，引起路基沉陷。 (6)软基虽经处理，但因工期较紧，沉陷时间不足，引起工后沉降过大。 3预防措施 (1)填筑前应对基底进行彻底清理，挖除杂草、树根，清除表面有机土、种植土和拉圾，对耕地和土质松散的基底应进行压实处理。高速公路和一级公路基底压实度，重型不应小于85，路基填土高度小于80cm时，不宜小于路床的压实标准。 (2)宜选用级配较好的粗粒土作为填筑材料，当采用细粒土时，如含水量超过最佳含水量两个百分点以上时，应采取晾晒或渗入石灰、固化材料等技术措施进行处理，填筑材料最小强度和最大料径应满足表24。·45· 表24 路基填料最小强度和最大粒径要

20、求(JT01395) 路面底面以上深度 填料最小强度(CBR)() 料最大粒径 项目分类 (cm) 高速公路、一级公路 其他等级公路 (cm) 上路床 O30 8 6 10 填方路基下路床 3080 5 4 10 上路堤 80150 4 3 15 下路堤 150以下 3 2 15 零填及路堑路床 030 8 6 10 注：(1)当路床填料cBR值达不到表列要求时，可采取掺石灰或其他稳定材料处理； (2)其他公路铺筑高级路面时，应采取高速公路、一级公路的规定值； (3)粗粒土(填石)填料的最大料径，不应超过压实层厚度的23。 (3)用不同填料填筑路基时，应分屋填筑，每一水平屋均应采用同类材料，不

21、得混填。土方路基应分层压实，每层的压实厚度不宜超过20cm，路床顶面最后一层的最小压实厚度不应小于8em，压实机械的功能及碾压遍数应经过试验确定，压实标准参表26。 (4)对软土地基应视不同情况采用不同的处理方法，常用处理方法见表25。表25 常用软土地基处理方法 名称 方法 适用情况 将湿软土部分挖除，换填强度较大的砂、碎石、灰 软土较薄，数量较 换填土层法 土、素土等 少，且在表层 在软基集中打入塑料排水芯板或砂井，然后堆载预 软基较厚，含水量 竖向排水体预压 压一段时间，或不打塑料排水芯板和砂井，直接堆载 较大，能够有较长的 预压一段时间 施工期来预压 在软基中成孔后，在孔中灌入砂、碎石

22、、石灰、钢渣 软基有一定的厚 挤密桩法 度并且承载力较低， 等材料，捣实而成直径较大的桩体 、 需要提高承载力 加固土桩生 用水泥、生石灰粉煤灰等加固料通过深层搅拌机与 软基有一定的厚 度并且承载力较低， 土搅拌成桩，可分为拌和桩法和粉喷桩法两种 需要提高承载力 (5)软土地基的路面宜采用沥青混凝土路面或其他宜翻挖的路面，路面的横坡应适当的提高，。防止出现倒坡现象。 、 4治理方法 (1)在路面铺筑前产生路基下沉，应查明原因，采取不同的处理方法，如系路基压实度不够，可参照相关内容进行处理，如系地基下沉，可采用超载预压，待路基下沉稳定后(按设计 ·46· 要求)再铺筑路面。如

23、工期较紧，可以适当换填轻质材料，如粉煤灰，石灰混合料，聚苯乙烯泡沫塑料砌块(EPS)等。 (2)路面铺筑后发生沉陷时，一般路堤的整体下沉可不做处理，如与人工结构物产生错台或影响路面纵坡时，可参照相关内容处理。 二、路基边坡滑塌 1现象 路基边坡塌陷或沿某滑裂面滑塌。 2原因分析 (1)路基边坡坡度过徒，尤其在路基填土高度较大时，未进行滑裂验算。 (2)路基边坡没有同路基同步填筑。 (3)坡顶、坡脚没有做好排水措施，由于水的渗入，填土内聚力降低，或坡脚被冲刷掏空。 (4)位于沿河，鱼塘地段的路基，由于未采取防护措施，长期受水浸淹和鱼蚕食，使路基坡脚和边坡逐渐侵蚀，造成坍塌。 3预防措施 (1)路

24、基应按设计要求或有关施工规范要求的坡度放坡。如因场条件所限达不到规定的坡度要求时，应请设计进行验算，制定处理方案，如采取反压护道，砌筑短墙，用土工合成材料包裹等。 (2)路基边坡应同路基一边全断面分层填筑压实。填筑宽度应比设计宽度大出2050em，然后削坡成型。新旧路基填方，边坡的衔接处，应开挖台阶，台阶宽度对高速公路，一级公路为2m，其他公路不得小于lm，台阶底应为2。4向内倾斜的坡度(如图24)。图24新老路基连接 (3)坡顶、坡脚要开好排水沟或做好其他排水措施，路基边坡较高时，可设置拦水带，并通过急流槽将水排出路基。拦水带尺寸见图25。 (4)沿河、鱼塘地段的路基可设边坡防护。如抛石防护

25、，石笼防护，浆砌或干砌块石护坡，或加大边坡，一般在设计水位以下可采用1：(17512)，常水位以下为1：2一I：3。 4治理方法 把失稳路基的松填料清除，然后对软基进行加固处理，常用加固方法有置换土层、反压护道、袋装砂井、塑料排水板、碎石桩、砂桩等，再将路基分层填筑，分层压实。也可采用轻质材料填筑路堤，以减轻压力。 三、路堤失稳 1现象 路堤以下软基向两侧挤出，路堤坍塌或塌陷。 2原因分析 (1)路堤筑于软土地基之上，路堤填筑前未对软基进行处理，而路堤的重量又超过软基的承载能力。 (2)路堤填筑速率过快，使软基来不及固结到够提高承载力来克服路堤的重量。 3预防措施 (1)在路堤施工以前对软基进

26、行处理，提高其承载力，处理措施见311条表312。 (2)控制填土速率，填土速率可以由理论计算或用-FN方法确定：1)地面沉降速率：埋设沉降板，每隔12天观测一次，要求中线表面日沉降量不大于10mm。2)边桩水平位移：边桩长10一15m，打人地面以下10m左右，要求日水平位移不超过5mm。3)地基孔隙水压力：在地基不同深度埋设孔隙水压力计进行观测，要求孔隙水压力不超过填土荷载应力的50一60。 4治理方法 把失稳路基的松填料清除，然后对软基进行加固处理。常用加固方法有置换土，反压护道，塑料排水板，碎石桩，砂桩，深层加固等，再将路基分层填筑，分层压实。也可采用轻质路堤，以减轻压力。四、路堤与构筑物错台 1现象 由于路堤与构筑物的纵向不均匀沉降，造成构筑物连接处在公路运行先期产生沉降差，引起错台，车辆行驶过程中跳车。 2原因分析 (1)构筑物与路堤之间的纵向不均匀沉降，一般上海地区公路桥梁多为桩基础，桩尖落到持力层，设计控制工后的沉降量一般为23cm，而桥台后路堤，往往由于预压荷载或固结时间不足，路堤压缩及软基沉降没有全部完成，致使路堤竣工后沉降偏大，引起错台。