路基施工质量通病及预防措施

一、路基施工质量通病及防治措施1.1桥头跳车所谓桥头跳车是指桥头处出现了不同高低的台阶。一般来说，台阶是指桥（涵）台和路堤连接处沉降高差达到了1cm以上，出现了不同高低的错台，这些台阶，轻的使车辆通过时产生跳动和冲击，从而对路面造成附加的冲击荷载，并使司乘人员感到明显的颠簸不适；严重的则使通过车辆大幅度减速，有的甚至造成行车事故，从而影响了高速公路的正常运行，受到公路界的广泛关注。1.1.1桥头跳车台阶产生的原因（1）地基强度不同桥涵、通道与路基大都是同年平行进行施工的，桥涵是刚性体，其地基强度一般都有较高的要求，并进行加固处理，从而使桥台和台后填方产生差异沉降变形，以致形成台阶。（2）设计不同设计人员对施工过程如何便于碾压考虑不周，对于填料的要求不严格，台背排水考虑欠佳。桥涵结构物两端的路堤，由于过水、跨线或通道的要求，一般填土都较高，低的3m左右，高的可达6m或更高，除了过水的桥涵两侧路堤往往受水浸淹，地基条件也较差，设计上对路基断面结构和边坡防护上有所考虑外，其他多数情况对高路堤设计上并无特别的要求，如压实度等指标均与一般路堤无异。但由于路堤较高，在填筑以后受到自重和行车荷载的作用，路堤填土必然要产生竖向变形值。（3）台后填料不当施工时对桥台台后的回填土未能慎重考虑，施工人员用料不当、控制不严，未能达到设计要求。但需要特别指出，施工不良比材料不良更容易造成构造物台后填料的下沉。（4）台后压实不足施工时工期工序安排不当，以致桥头处于工期末期，被迫赶工，不能很好地控制台背填土的压实度，致使填料压实度不满足设计和规范要求，使填方体产生竖向固结变形，形成较大的工后沉降，在台背与路基连接部造成沉陷形成台阶。（5）桥头伸缩缝的破损据上分析，形成桥头台阶的原因是多方面的，结构的差异、设计的不周和施工控制的不严、综合因素的作用导致了差异沉降的发生和发展。1.1.2桥头跳车防治措施（1）地基加固处理为消除桥台和台后填方段的差异沉降变形，需对地基进行加固，软土属高压缩、大变形地基，对该地基首先应采用插塑料板、袋装砂井等超载预压等方法进行排水固结，其次根据填方路堤的压力计算，采用水泥搅拌桩、旋喷桩、CFG桩、薄壁管桩等进行加固处理。（2）桥头设置过渡段在路堤和桥涵结构物的连接段上，考虑结构的差异，设置一定长度的过渡段，过渡段可采用搭板。设置搭板可以使在柔性结构路段产生的较大沉降通过搭板逐渐过渡至结构物上，车辆行驶就不至于产生跳跃。搭板的使用，在一段时间内效果尚好，但是在路堤一侧搭板搁置在路面基层上或特制的枕梁上，基层或枕梁的沉陷可能在该处形成凹陷，还有导致搭板滑落的。鉴于此，施工时还需进行特别加固，在搭板的端部设置宽0.4m、深度达1m的水泥稳定砂砾大枕梁，这样使用效果更好。（3）台背回填①台背填料的选择设计及施工中，台背填料应在现场择优选用。采用粗颗粒材料填筑桥涵两侧路堤，或者设置一定厚度的稳定土结构层。用粗颗粒材料作为路基的填料可以改善压实性能，使其易达到要求的密实度。设置稳定土结构层能够使路基、路面的整体刚度有所提高，从而减少沉陷。也可根据地质情况，选用轻质填料如二灰等，使填方容重减小，减轻土体对地基的压力，减少土体变形。②台背填方碾压方法施工过程中尽可能扩大施工现场，以便充分发挥一般大型填方压实机械的作用，认真施工，给以充分压实。为了便利大型压实机械的使用，当受场地限制时，可采用横向碾压法，使压路机尽量靠近台背进行碾压。对于压路机不能靠近台背时，采用小型压路机配合人工夯实、碾压，最终压实度满足设计要求。在涵洞的翼墙周围特别容易产生因压实不足而引起的沉陷，给养护工作带来麻烦，应注意压实。③排水设施台背地基处理施工前，在坡脚外侧完善临时排水系统，施工场地内不得积水，台背填筑时每个填筑层必须按要求设置路拱，台背顶面设置不低于20cm的拦水坎，并设置导流槽，将台背顶面的水排至临时排水系统。防止雨水浸泡台背和冲刷边坡。④加强施工过程质量管理完善施工工艺和强化施工质量管理。要选择专业的队伍进行施工，使用质量符合要求的高质量填料，根据现场情况合理选用压实机具。要对每一填筑层的宽度、厚度、平整度、压实度等各项控制指标严格检查，同时还应加强沉降观测，严格执行工序验收和报验制度，确保施工质量。1.2高填方路堤高填方路堤是指填土高度大于18m（土质）或20m（石质）的路堤。高路堤的填方数量大，占地多，为使路基稳定和横断面经济合理，需要针对其稳定性进行个别设计。高路堤和浸水路堤的边坡，可采用上陡下缓的折线形式或台阶形式，如在边坡中部设置护坡道。为防止流水侵蚀和冲刷坡面，高路堤和浸水路堤的边坡必须采取适当的坡面防护和加固措施，如铺草皮、砌石等。1.2.1高填方路堤常见病害（1）整体下沉或局部沉降高填方路堤由松散粒状材料填筑后碾压而成，在自重和其他因素的影响下，路堤会产生一定程度的竖向和水平方面的变形。由于路堤各部分变形量不同而造成不均匀沉降，从而在不同部位形成拉伸应变区和压缩应变区。高填路基抗拉强度很低，在拉伸应变区就易产生变形裂缝。（2）路堤纵向及横向裂缝变形裂缝根据其产状和路堤延伸方向的关系，可以分为纵向变形裂缝和横向变形裂缝。①纵向变形裂缝纵向变形裂缝是指走向平行于路堤路线防线的裂缝。根据成因，总体上可将纵向裂缝归为两类，即一类是为不均匀沉降裂缝，另一类为滑动裂缝。其中不均匀沉降裂缝，主要是由于竖向的不均匀沉降导致。高填方路堤的不均匀沉降一般是由于地基存在软弱层、地基土厚度不同、路堤填方厚度不同或者压实度不均匀等因素引起的。②横向变形裂缝横向变形裂缝是指走向垂直与路线走向的裂缝。横向裂缝的产生主要是沿路堤纵向的不均匀沉降导致。在较长沟谷地段的填方路堤，由于沿路堤纵向产生的不均匀沉降，使路堤有往沉降较大的地方产生变形的趋势，从而，在沉降中心附近，路堤形成压缩变形区域，在堤顶产生水平压缩。两侧沉降较小的段落，则由于往沉降较大的一侧移动而形成拉应变区域，在路堤顶部产生水平拉伸，当这些部位的拉应变超过填料的临界拉应变值时，路堤就会产生横向裂缝。（3）路基滑动或边坡坍塌路堤滑动或边坡坍塌是特定条件下路堤不均匀沉降发展的最终结果。在其演化过程中，一般先产生纵向裂缝，近似为弧形。变形发展到一定程度后，在降雨等诱发因素的作用下，极易发生边坡失稳，引起整体或局部路堤坍滑。1.2.2防治措施（1）改善填料类型从公路修筑现状来看，作为路堤填料的材料可大致分为粘性土、非粘性土（主要指砂、砂砾料）、砾质土（包括碎石土）、堆石（填石路堤）。在这几种填料中，非粘性土压缩性最小，填石路堤与砾质土其次，压缩性较大的是粘性土。抗塑性变形能力则以粘性土为最好，砾质土其次，其后为填石和砂砾料。在不均匀沉降或水平拉应力不是很大，但有开裂可能的段落，尽量采用抗塑性变形能力较强的填料，或填料采用偏高的含水量（高于最佳含水量1%~2%）压实，以提高路堤抗变形的能力。但在不均匀沉降较大时，只有采用综合处理措施。同时应注意的是，尽管粘性填料抗水平应力能力较强，但有着变形大、固结慢、易干缩开裂等缺点，在施工中应慎用。和粘性土比较，砾质土或非粘性土能较大的减少堤身自身沉降和工后沉降。对于较高的路堤或桥涵台背部位的填土，应尽量采用砾质土或非粘性土。也可视具体情况在不同段落采用不同的填料。（2）填方基底的整治基底整治的主要目的是通过改善基底的状况，减缓沉降变化梯度，减小填土的水平应力，从而减少或避免裂缝的产生。对于基底陡坡，应视情况开挖台阶或以不同的坡差过度。台阶高度和宽度应通过验算确定，一般台阶高宽比应满足1：3，变坡段总坡差应小于20°，相邻坡段变坡差应小于15°。对于基底有软弱土层的部位，应加以清理或整治，以避免出现过大的沉降。（3）地基加固①固化剂法处理高填方路堤的下沉时，可在原填料中掺入固化剂处理路基病害。土壤固化剂是20世纪90年代由美国和日本传人我国的，其特点是可以充分利用当地土壤，适当少量添加无机辅料和土壤固化剂，使土壤由亲水性改变成疏水性，从而提高土壤的耐水性和抗压强度，以方便施工和降低成本。②粉喷桩法粉喷桩处理软基土是通过专门的机械将粉体固化剂喷出后在地基深处就地与软土强制搅拌，利用固化剂和软土之间新发生的一系列物理、化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基，其所形成的加固体与桩间土共同承担上部结构的荷载，从而提高地基的承载能力，减少沉降变形。③灌浆法灌浆法是利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管将浆液均匀地注入地层中，浆液以充填、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良好的“结合体”。1.3半填半挖路基半填半挖式路基是交通道路横断面形式的一种，其横断面一部分为挖方，一部分为填方，常见于山区道路。位于山坡上的路基，通常取路中心的高程接近原地面高程，以便减少土石方数量，保持土石方数量的横向平衡。若处理得当，路基稳定可靠，可减少土方调运量，是比较经济的断面形式。但通常这种路基断面形式施工处理不便，伴有滑塌的工程隐患，所以现在道路交通设计一般尽量少用这种形式。1.3.1半填半挖路基常见病害由于半填半挖路段填方段路基为新填土，挖方路基为原始地面，路基土的材料性质和压实度都存在很大差异，导致填挖各部分路基的土体强度和稳定性存在差异。再加之实际施工中容易出现半填半挖结合部处理不当或填筑工艺不当的情况，填挖结合部容易出现软弱面，路基产生不均匀沉降及滑动，易进一步发展导致路基、路面产生裂缝。引起半填半挖路基病害的原因归结起来有如下几个方面：（1）地面横坡较大，没有采用适当方法进行坡脚加固，填方边坡产生下滑。（2）填方路基填料选择不当，路基边缘压实不够，造成路基差异性沉降。（3）斜坡地基覆盖有松散堆积物，含水量过大，未经处治，降雨时路基边坡地表水渗透，引起路基滑移。（4）地下水活动引起斜坡路基下滑，导致病害发生。1.3.2防治措施施工前首先进行现场勘查，复核横断面，根据利用土方、原地面土方的天然含水量、最佳含水量、标准击实试验、塑液限指标、土的颗粒分析等试验结果，确定合适的填料、碾压机械、松铺厚度、最佳含水量、碾压遍数、碾压速度等，制定一套合理的填筑施工工艺参数。（1）做好填筑施工前的准备工作①测定地基含水量。对地表原状土含水量高于最佳含水量的应做翻晒或换填处理，低于含水量地段应做渗水处理，确保地基稳定。②将草皮、树根、表层松散腐植土清除干净，用平地机将原地表刮平，先静压一遍，然后用振动压路机进行碾压，最后静压收面。碾压完成后压实度检测合格方可进行土方填筑。（2）开挖台阶开挖台阶可以防止填方部分路基开裂下滑或塌陷，增加滑动面的抗阻力，增强半挖半填路基的整体稳定性。根据实际地形情况，对施工地面横坡陡于1:5的，不论是纵向还是横向，必须使用机械在坡面由上至下开挖台阶，台阶的宽度根据地形情况挖成宽2m以上，坡脚附近为2m~2.5m，高度约为0.5m~1.0m，并做成2％~4％的的内倾斜坡，施工时应注意，台阶应开挖至密实的原状土层，并保证台阶与行车道方向平行。对填挖结合部位的松散土层、洞穴、软弱土层、孤石、石笋等非适用材料应清除，台阶挖好后用小型夯实机械加以夯实。当填平第一层台阶时才能形成工作面，所以对原地面第一台阶不能强夯。（3）加铺土工格栅加铺加筋材料土工格栅既能减小路堤边坡坡率，收缩路堤坡脚，减少高填方路基占用农田、破坏植被面积，又能确保路堤稳定。对地面横坡陡于1:2的纵向、横向填挖结合部，必须铺设土工格栅。土工格栅铺设前，应将土层表面整理平整且清除碎、块石等坚硬凸出物。铺设时应将加筋材料纵向与填挖接缝相垂直，在受力方向连接处的强度不得低于材料设计抗拉强度，且其叠合长度不应小于15cm，层与层之间回折搭接不应小于2m，应用人工拉紧，不得有褶皱，材料之间的连接应牢固。土工格栅摊铺后必须在48h内及时填筑填料，加筋路堤的边坡防护应和路堤的填筑同时进行。填料应尽量采用同类土或内摩擦角较大的砂、石材料进行填筑。土工格栅上填料的摊铺需注意，第一层填土摊铺宜采用轻型推土