路基排水与路基稳定性分析

路基排水与路基稳定性分析

近年来，道路运输事业蓬勃发展，汽车数量大幅增长，车辆重量显著增加，交通量增加，对道路运输提出了更高的要求。很多省、市地区都在修建或正在筹建高等级公路。因此,解决路基排水问题已经成为重要的研究课题。影响路基品质的因素高等级公路的优越性,首先从路面上反映出来。体现在路面能够满足车辆高速状态下的安全性和舒适性。但是,高级路面必须依托在高质量的路基之上,也就是说,路基是路面的根基。这就要求路基经常保持干燥状态,具有足够的强度和稳定性,才能保证路面的承载能力,使路面不产生变形和破坏。在影响路基强度,造成路面破坏的诸因素中无不与路基地下水和地面水的存在有关,在很多情况下,地下水是路基变形、路基病害发生的重要原因。因此,在修筑高等级公路时,必须十分重视路基排水。路基排水措施缺乏在一般情况下,汽车车轮荷载的传递深度达1.2～1.5m,对特重型汽车而言,可达3.0m。也就是说,路面以下3.0m深度范围内的路面结构层和土基是特重车荷载的持力层。根据水文地质学资料可以看出,路基的持力层往往是土基毛细水的活动层。持力层的厚度大于路面厚度与路基临界高度的总和。因此,持力层保持经常干燥状态是保证路基强度的关键。为了防止地下水淹没或毛细水浸润路基,必须对路基地下水进行汇集和排除,把高于持力层底面的地下水位降低到持力层以下。才能确保路基强度,延长路面的使用时间。在山区和丘陵地区,过去普遍修筑低等级公路的过程中,人们对于挖方路基已经形成了一种错觉,对它的稳定性一般都比较放心,未考虑排除路基地下水问题。事实上,养护部门每年都要花费很多人力、物力去处理这些路段的路基病害,有的路段几乎年年翻修,由此而耗资养护费用占很大比例。究其根本原因,就是没有考虑排除路基地下水问题。另一方面挖方路基一般都是采用爆破方法明挖而成,对炮孔深度和炸药用量往往未经设计和计算,控制板不严格,到接近路基标高时,不是欠挖留有炮眼,就是超炸,往往使路床形成深浅不一,规模不等的爆破坑槽,造成路基软硬不均,密实程度各异。爆破坑槽往往积水形成鸡窝状“脓包”,就造成路基湿软弹簧,产生不均匀沉陷甚至翻浆的重要原因。多年冻土地区的路基,人们贯于采用提高填土厚度去保护路基冻土。实质上,这是多年冻土地区排除路基地下水的特殊方法。利用了天然的低温寒冻条件,将液态地下水冻结成固体状态,用“以冻代排”的办法使路基地下水保持冻结固态,促使路基持力层保持“干燥”,达到“疏干”路基,提高路基强度。但是,对于公路工程来说,提高路基的工程量往往很大,使工程造价增加,很不经济。我们仔细想想,路基冻害是随地下水的存在与否而自生自灭,如果能使路基经常保持干燥状态,路基病害将会自然消失。因此,多年冻土地区的路基强度,用提高路基,保护冻土的办法去满足要求并不是唯一途径,也不是最合理、最有效的路基排水措施。例如,青藏公路从1973年起用了12a时间进行改造后,在青藏高原上筑起了世界海拔最高、气候最寒冷的沥青路面公路。由于路线跨越昆仑山和唐古拉山之间的多年冻土地区,连续560km路段上普遍提高路基高度1.0～2.0m。这条路虽缩短了西藏和内地的连接距离,然而,费时、费力,耗资三亿多元这是主要缺点之一。同时,使路基地下水保持固体状态的措施具有一定的危险性,含有听其自然的消极因素,不可能解决路基排水问题。其中对地面水渗入路基而造成的侧蚀作用这个普遍问题重视不够,因而加铺沥青路面后,由于面层材料的垫蚀和地面水侧蚀共同作用下使一些路段的路基冻层融化,造成路面材料的粘结力失效而破坏路面结构的整体性,在车轮的碾压下面层很快脱皮,路面产生大片坑槽,曾出现过前面铺路、后面补路的现象。因此,研究冻土地区的路基排水问题更加不能忽视。总而言之,应根据路基所在位置的地形地貌、地质结构、水文地质特征和气象条件来决定是否进行路基排水。确保地下水的地下水位排除路基地下水的方法宜用拦截、汇集、隔离和导流等形式,在某些情况下还需降低地下水位。对于需要排除路基地下水的路段,必须充分掌握地形、地貌、水文地质条件和有关的陆地水文与气象情况,弄清地下水的埋藏深度,分布规律,补给来源,地下水位变化,流向和流量。针对不同情况采用不同的排水形式,设置相应的排水结构物。m的透水性和水稳性在砂砾料丰富地区,可以就地取材,在路基上全铺厚度不少于20cm的透水性和水稳性都较好的天然砂砾,可以隔离毛细水和排除地下水。砂砾层既可以作为路面结构层的一部分,也可以改善路基的工作状态,具有切断毛细水、疏干路基水分,提高路基强度和防止翻浆作用。旱季降水和降水要及时复施用盲沟排除地下水,宜用于浅层裂隙水路段,地下水流向与路基走向大体一致的挖方路基。在旱季时,这些路段往往呈干燥状态。雨季中,由于降水大量渗入而形成足以破坏路基强度的裂隙水。如果在路床上适当布置盲沟,可将流量不太丰富的裂隙水汇集和排除到路基外。黑沟排水暗沟的作用主要是把路基范围内的泉水和较集中的裂隙水排到路基范围以外去,使其不在路基中扩散为害路基。生活渗沟作用渗沟排水,宜用于地下水位较浅,又能很好地解决出口位置的挖方路基。渗沟的作用是吸收、汇集和排除地下水,达到降低地下水位,拦截流向路基的地下水,从而保证路基经常处于干燥状态。渗沟底宽是以满足排除地下水最大流量为原则。深度不合并使用深边沟的作用是汇集和排除路基范围的路基地下水及流向路基的小量地面水。深度为1.2～2.0m不宜与其它沟渠合并使用。对于地下水位接近或高于路基设计标高的路段,地面坡度大于5°以上的地形或者路线与含水断层相遇的路基,