??? 路基產(chǎn)生凍脹、下沉等凍害的影響因素是很復(fù)雜的,但主要可以歸結(jié)為溫、土、水和力四個(gè)要素。四個(gè)要素中溫度和壓力的變化是外因,而土和水是內(nèi)因。這四個(gè)要素在建筑物的凍害過程中都是存在的。其中值得提出的是水這個(gè)要素,路基土體中的水分是形成路基凍害的決定性因素。水分遷移是凍土中主要的物理力學(xué)過程,是路基產(chǎn)生凍害的基本原因。凍水結(jié)成冰,強(qiáng)度劇增;冰融成水,承載力幾乎等于零。水的這一特性決定了凍土有很高的承載力,而融土的承載力則大為降低。凍土地區(qū)季節(jié)融化層中的水,凍結(jié)時(shí)向地表及上限兩個(gè)方向轉(zhuǎn)移,形成的水分進(jìn)行重分布。待季節(jié)融化層融化時(shí),表層特別松軟,且隨融化深度的加深,水亦逐漸下滲,直至上限附近不能再下滲,由于上限附近的土聚積的水分最大,土的抗剪強(qiáng)度就大大降低。若路基邊坡底下的上限位置是傾斜的,則路基邊坡有沿上限面滑動(dòng)的可能。即使不會(huì)滑動(dòng),這種層上水也可能從邊坡面滲出,沖蝕邊坡。故在凍土地區(qū)的路基工程中,處理土中水的問題是很重要的。沒有土中水的凍結(jié)和融化,就不會(huì)發(fā)生凍害。而土中水的多少,又直接與土的顆粒粗細(xì)有關(guān),粗顆粒的土排水條件好,存水少,就不易產(chǎn)生凍脹或融沉現(xiàn)象;反之,細(xì)顆粒土中水分難以排走,就會(huì)產(chǎn)生凍脹和融沉現(xiàn)象。故其危害主要有以下幾種:
??????? (1)凍脹:路基的季節(jié)融凍層內(nèi),如含水量超過一定限值,土中水凍結(jié)時(shí)路基就會(huì)發(fā)生凍脹。
??? (2)融化下沉:路基基底土層為富冰、飽冰凍土及含土冰層,由于地表水滲入后的熱交換過程,和因保溫層厚度不夠,以及路基土的壓力、列車震動(dòng)的作用等,使基底一定范圍內(nèi)的原地表和原始多年凍土上限發(fā)生相應(yīng)的下沉、下降變化,形成路基基底融化槽。
??? (3)熱融滑坍:由于自然營力或人為活動(dòng),破壞了有厚層地下冰分布的斜坡的熱平衡狀態(tài)后,地表土體在重力作用下,沿融凍界面呈牽引式位移而形成的滑坍。
??? 2. 5? 路基翻漿
??? 翻漿是指在凍脹土的路段,在冬季,地下水分連續(xù)向上聚集、凍結(jié)成冰,導(dǎo)致春融期間土基含水率過大,強(qiáng)度急劇降低,在行車作用下路面發(fā)生裂縫、鼓包、冒泥等現(xiàn)象。冬季路面開始凍結(jié),不斷向深處發(fā)展,上下層形成了溫度差,由于氣候的變化,零度等溫線不斷下移,形成一層、兩層或多層聚冰層。土基中水分凍結(jié)后體積膨脹,由于土質(zhì)不均勻,使路面凍死或凍脹隆起。春季氣溫回升,由于路面導(dǎo)熱性大,路中的溶解速度比兩側(cè)快,水分不易向下及兩側(cè)排泄。土基土層便呈現(xiàn)過濕狀態(tài),當(dāng)溶解到聚冰層時(shí),土層的濕度土層的濕度有時(shí)會(huì)超過液限。土基承載力極低,在車輛通過時(shí)稀軟的泥漿會(huì)沿著路面的裂縫擠出或形成較深的車轍和鼓包。
??? 2. 6? 雪害
??? 雪崩、風(fēng)雪流(風(fēng)吹雪)和集中持續(xù)的降雪在公路上形成的積雪和雪滑等危害交通的現(xiàn)象稱為雪害。
??? 2. 7? 不良地質(zhì)和水文條件造成的路基破壞
??? 公路通過不良地質(zhì)地段時(shí)(如泥石流、凍土、鹽漬土、溶洞) 和較大的自然災(zāi)害(如大暴雨) 等地區(qū),均可能導(dǎo)致路基的大規(guī)模破壞。
???
??? 三、危害的防治措施
??? 3.1 路基沉陷的防治
??? 選擇良好的路基用土(如砂性土) 填筑路基,如果在必要時(shí),應(yīng)對(duì)路基上層填土作穩(wěn)定性處理施工時(shí),采用合理的施工方法,嚴(yán)格遵守《公路路基施工規(guī)范》的規(guī)定,分層填筑,分層碾壓,一定要保證每一層路基填料的壓實(shí)度。使路基有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性來承受行車荷載的作用。另外,在路基施工時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制路基填土的含水量,避免在層與層中間形成過濕的軟弱夾層。在特殊潮濕地區(qū), 路基上的壓實(shí)是相當(dāng)困難的,對(duì)于天然稠度小于的黏質(zhì)土, 當(dāng)用于下路床及其下的路基填料時(shí), 可采用規(guī)定的輕型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn);改善填料的性質(zhì), 在土中摻加生石灰, 通??梢垣@得預(yù)期的效果, 也可采用新型吸水材料加固。黃土地區(qū)應(yīng)特別注意路基排水, 對(duì)地表水應(yīng)采取攔截、分散、防滲、遠(yuǎn)接遠(yuǎn)送的原則, 根據(jù)設(shè)計(jì)及時(shí)做好綜合排水設(shè)施, 將水迅速引離路基。在填挖交界處引出邊溝水量,應(yīng)做好出水口的加固。
??? 修筑在斜坡上的路堤和半填半挖路基,如果未按照規(guī)定將斜坡挖成臺(tái)階,鏟除植被,或者對(duì)地下水露頭沒有妥善處理,地表排水不暢,坡腳下形成積水等,會(huì)使路基土長期受水浸潤,往往達(dá)到或接近飽和狀態(tài)。這樣,路基在自重和外力作用下,失去穩(wěn)定,發(fā)生突然下沉和滑移。對(duì)于這種病害的防治辦法,主要是做好路基排水,如修建截水溝,排除地表積水,修建盲溝、滲溝、平洞疏導(dǎo)底下水,必要時(shí)修建護(hù)坡、擋墻,對(duì)路基進(jìn)行支擋防護(hù)等。
??? 3. 2 對(duì)土基沉陷的防治
??? (1)換填法:當(dāng)建筑物基礎(chǔ)下的持力層比較軟弱、不能滿足上部結(jié)構(gòu)荷載對(duì)地基的要求時(shí),常采用換土墊層來處理軟弱地基。即將基礎(chǔ)下一定范圍內(nèi)的土層挖去,然后回填以強(qiáng)度較大的砂、碎石或灰土等,并夯實(shí)至密實(shí)。
??? (2)預(yù)壓法:預(yù)壓法是一種有效的軟土地基處理方法。該方法的實(shí)質(zhì)是,在建筑物或構(gòu)筑物建造前,先在擬建場(chǎng)地上施加或分級(jí)施加與其相當(dāng)?shù)暮奢d,使土體中孔隙水排出,孔隙體積變小,土體密實(shí),提高地基承載力和穩(wěn)定性。堆載預(yù)壓法處理深度一般達(dá)10m左右,真空預(yù)壓法處理深度可達(dá)15m左右。
??? (3)強(qiáng)夯法:強(qiáng)夯法是法國L·梅納(Menard)1969年首創(chuàng)的一種地基加固方法,即用幾十噸重錘從高處落下,反復(fù)多次夯擊地面,對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)。實(shí)踐證明,經(jīng)夯擊后的地基承載力可提高2~5倍,壓縮性可降低200~500%,影響深度在10m以上。
??? (4)振沖法:振沖法是振動(dòng)水沖擊法的簡稱,按不同土類可分為振沖置換法和振沖密實(shí)法兩類。振沖法在粘性土 中主要起振沖置換作用,置換后填料形成的樁體與土組成復(fù)合地基;在砂土中主要起振動(dòng)擠密和振動(dòng)液化作用。振沖法的處理深度可達(dá)10m左右。
??? (5)深層攪拌法:深層攪拌法系利用水泥或其它固化劑通過特制的攪拌機(jī)械,在地基中將水泥和土體強(qiáng)制拌和,使軟弱土 硬結(jié)成整體,形成具有水穩(wěn)性和足夠強(qiáng)度的水泥土樁或地下連續(xù)墻 ,處理深度可達(dá)8~12m。 施工過程:定位-沉入到底部-噴漿攪拌(上升)-重復(fù)攪拌(下沉)-重復(fù)攪拌(上升)-完畢。
??? (6)砂石樁法:振動(dòng)沉管砂石樁是振動(dòng)沉管砂樁和振動(dòng)沉管碎石樁的簡稱。振動(dòng)沉管砂石樁就是在振動(dòng)機(jī)的振動(dòng)作用下,把套管打入規(guī)定的設(shè)計(jì)深度,夯管入土后,擠密了套管周圍土體,然后投入砂石,再排砂石于土中,振動(dòng)密實(shí)成樁,多次循環(huán)后就成為砂石樁。也可采用錘擊沉管方法。樁與樁間土形成復(fù)合地基,從而提高地基的承載力和防止砂土振動(dòng)液化,也可用于增大軟弱粘性土的整體穩(wěn)定性,其處理深度達(dá)10m左右。
??? (7)土或灰土擠密樁法:土樁及灰土樁是利用沉管、沖擊或爆擴(kuò)等方法在地基中擠土成孔,然后向孔內(nèi)夯填素土或灰土成樁。成孔時(shí),樁孔部位的土被側(cè)向擠出,從而使樁周土得以加密。土樁及灰土樁擠密地基,是由土樁或灰土樁與樁間擠密土共同組成復(fù)合地基。土樁及灰土樁法的特點(diǎn)是:就地取材,以土治土,原位處理、深層加密和費(fèi)用較低。
???
??? 3. 3 邊坡的防護(hù)
??? (1) 防治崩塌的主要措施有:
??? ①路基上方的危巖、危石應(yīng)及時(shí)檢查清除,特別在雨季前要細(xì)致檢查。如有威脅行車安全的路段,可根據(jù)地形和巖層情況,采取嵌補(bǔ)、支頂?shù)姆椒ㄓ枰约庸獭?br />
??? ②在小型崩塌或落石地段,應(yīng)采取全部清除的辦法;如果基巖破壞嚴(yán)重,崩塌、落石的物質(zhì)來源豐富,則易修建落石平臺(tái)、落石槽等攔截結(jié)構(gòu)物。
??? ③由于存在軟弱結(jié)構(gòu)面而引起崩塌的高邊坡,可根據(jù)情況采用支擋墻或支護(hù)墻等措施。
??? ④對(duì)邊坡坡腳因受河水沖刷而易形成崩塌時(shí),要對(duì)河岸做防護(hù)工程。
??? ⑤在可能發(fā)生崩塌的地段,必須做好地面排水設(shè)施。
??? (2) 防治泥石流的主要措施有:
??? ①對(duì)流泥、流石的邊坡來說,在春秋兩季,應(yīng)進(jìn)行大量的植樹造林、鋪植草皮。
??? ②在泥石流形成區(qū)的上側(cè)修筑截水溝、排水溝,把水引出去,以減少或消除洪水的影響。
??? (3) 防治滑坡的主要措施有
??? ①在滑坡體外設(shè)置環(huán)形截水溝,攔截旁引地表水;根據(jù)地下水流向設(shè)置盲溝、隧洞,截?cái)嗪鸵龅叵滤?;在滑坡體內(nèi)設(shè)置樹枝狀排水溝、滲水溝和豎井等排出內(nèi)部積水;嚴(yán)密阻塞夯實(shí)裂縫,滑坡表面植樹種草,以防止地表水下滲,加快地下水蒸發(fā)。
???
??? ②修建單級(jí)或多級(jí)重力式擋墻。近年來,錨桿式擋墻和抗滑樁也日漸廣泛采用。錨桿式擋墻由鋼筋混凝土板面和水平式傾斜的錨桿組成??够瑯队袖摻罨炷镣诳讟?、鉆孔樁和打入樁等??够瑯冻逝艩罱M合,布置方法有密排式、間隔式、承臺(tái)聯(lián)接式等。
??? ③把滑體后部土石挖去一部分,減輕滑體自重,促使滑坡穩(wěn)定。這種方法適用于滑床上陡下緩,后壁及兩側(cè)巖土穩(wěn)定的滑坡。
??? ④在滑體前沿用土筑成反壓堤,對(duì)滑體進(jìn)行反壓。這種辦法多結(jié)合減重棄土進(jìn)行,效果甚好。但公路上產(chǎn)生的滑坡,多因地形限制,不便采用。
??? 此外,滑坡還可采用電化學(xué)法,硅化學(xué)法,焙燒法等技術(shù)防治。但是,這些方法技術(shù)復(fù)雜,所需投資較大,較少采用。
??? (4) 防治坡面沖刷的主要措施
??? 用土工格柵代替鐵絲做石籠, 用聚脂或聚胺脂類土工織物混凝土護(hù)坡模袋做成的護(hù)面板防護(hù)受水沖擊的邊坡,很能適應(yīng)土體不均勻沉降。
???
??? 3. 4 水毀的防治
??? (1)水毀搶修
??? 一般分防洪搶險(xiǎn)和搶修通車兩種,前者是保護(hù)公路的應(yīng)急防搶措施,后者是在毀后迅速搶通路線的維持通車措施。搶修通車主要是盡快清除坍方淤泥,填補(bǔ)沖溝缺口,修復(fù)小橋涵洞,鋪設(shè)簡易路面,盡快把路線搶修通車。一時(shí)難于修復(fù)的大中橋梁和路段,架設(shè)舟橋或浮橋、鋼木便橋,或設(shè)置臨時(shí)性輪渡以及開辟便道、組織車輛繞路行駛等,以維持通車。