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浅谈道路塌陷成因及防治措施

我国城市道路塌陷事故频繁发生,给人们的生活带来了诸多不便,引起了媒体和社会的广泛关注。本文对道路塌陷的成因进行了分析,提出了相应的预防和治理措施。

1 前言

2016年8月2日,郑州市棉纺路与秦岭路交叉口向东10米左右,棉纺路南半幅的慢车道上出现一个1平方米左右大小的坑,东侧和南侧下方均有空洞。这是发生在郑州的道路公共安全问题,但却不仅仅是郑州的问题,而是全国各地带有共性的问题。好好的道路怎么会塌陷?面对人们最可宝贵的生命,道路塌陷就是在给人们上城市道路交通社会公共安全课。

路面塌陷事故不仅给交通带来了不便,往往伴随着各种通讯、输水、输气及电力等基础设施的损坏和中断。因此,对频繁发生的路面塌陷事故进行调查研究,分析它的成因并制定相关防治对策成为刻不容缓的任务。

 2 道路塌陷的成因

2.1  路基不均匀沉降

(1)路基填料控制不严格

公路路基施工规范规定,在通常情况下,不能被压实到规定的密实度和不能形成稳定填方的材料不能用于路基填筑。

(2)湿软地基处理不当

在软土地段路基填筑前,应该首先探明地基承载力,然后采取合理的软基处理方案和施工工艺。

  (3)路基土石方填土不实

路基填筑每层的填料未用平地机或其它平整机械进行整平或整平效果不好,路基石方或土石混合料填筑时,石头块径过大,使填石路堤或填土石混合料路堤密实度达不到规范的要求。

(4)填挖交界处压实标准不一致

部分施工单位在施工未能按规范要求施工,路基压实机具不足,使路基土壤的密实度偏低,土体透水性增强,使路基土软化而产生不均匀沉降。

(5)构造物台背的回填压实度不足

台背回填中最易忽视的是,虽中部填筑合乎要求,但边缘为不透水性填料,并没有进行更换,所以路面渗入的水积存在台背,时间一长便影响了路基的稳定性,造成台背沉陷。

  2.2  基层结构不均匀沉降

施工材料不合格,沙石多是就地取材,石料等级不一。其他材料各个施工单位有所出入,有些是存在质量问题的。

基层施工用到的材料,如果级配不合理,水泥砼质量就难以保证。

  2.3 路面荷载

近几年来,货物运输快速发展,大吨位车辆逐年增多,超载超限车增多使路面承受汽车荷载而产生的内应力增大到超过砼的设计荷载时,砼就产生了塑性变形,裂缝就出现了。路面在持续长时间、高频率、超负荷的重撞下,之前出现的裂缝不断扩大、增多、变粗、变长,最后导致路面沉陷破坏。

 2.4  施工扰动

地下管线施工后回填不实,形成土体疏松,在地下水和车辆震动等多种因素影响下极易发生流砂淘蚀现象,形成路基空洞,最终造成路面塌陷。

地铁隧道施工,包括盾构法、浅埋暗挖法等施工容易造成地层扰动,大量地下水渗出,使其上部或周围疏松土层中的泥沙大量带走,逐渐形成空洞,导致路面塌陷。

地下设施施工经常用到施工降水。由于施工降水井设计和施工问题,在长期的抽水过程中地层中细颗粒土被带走,打破原来的土壤平衡,逐步形成空洞,当上部土层支撑力不足时,就出现路面塌陷。

   3 道路塌陷预防与处理方法

3.1 道路塌陷的预防

道路塌陷的预防应该做到以下几个方面:

(1)提高路基施工的质量

严格按照我国公路路基施工规范规定,选择符合要求的路基填筑料,对每层填土密实度进行抽检,合格后才能允许施工单位进行下一层填土。

处理湿软地基时,应该首先探明地基承载力,然后采取合理的软基处理方案和施工工艺。路基应尽可能预留足够的沉降期,使路基土体达到自然稳定,避免或减小因不均匀沉降造成的公路病害的发生。

在填挖交界处施工,应使其压实的均匀、紧密,填挖交界处2m范围内的挖方地基表面上的土应挖成台阶,翻松,并检查其含水量是否与填土含水量相近,同时采用适宜的压实机具,将其压实到规定的压实度。

(2)做好路面施工质量控制

合格的材料是保障施工质量的前提,路面基层施工要严格按规范要求选好合格材料,保证路面基层设计厚度及顶面标高,保证压实度,严格控制施工质量。

(3)严格治理车辆超载超限

车辆超载超限是马路的杀手,控制重载车辆上路,加强对超载超限车辆的管理,杜绝超载,对路面沉陷病害是一个有效的防治措施。

  3.2 道路塌陷的处理方法

道路塌陷常采用以下方法:

(1)泡沫混凝土灌浆法 

在空洞体范围内,人工成孔或机械成孔揭露出地下空洞,自孔中向空洞体内灌填具有适当塌落度的泡沫混凝土或轻质材料,一方面通过其重量压实底部松散塌落土,另一方面充填满地下空洞。

公路采空区应根据采空区的形成时间、埋深、采空厚度、采矿方法、顶板岩性及其力学性质、水文地质、工程地质条件等选择治理方案。治理方案主要有开挖回填、充填、注浆、板跨、减轻堆载等措施。

岩溶路段,应结合工程条件分析判别岩溶对路基工程的危害程度,选择合适的治理方法。岩溶区域地表水宜采用渗沟、排水沟将水截留至路基外。路堤下方发育干溶洞,且体积不大,埋深较浅时,宜采用泡沫混凝土充填密实。当洞体庞大或深度较深时,宜在稳定评价基础上,采用钢筋混凝土板块跨越,同时上部宜采用泡沫混凝土填筑;对于有顶板但顶板强度不足的干溶洞,可适当加固顶板,提高强度后,上部采用轻质泡沫混凝土路堤。

泡沫混凝土用于溶洞、采空区处理前,要评估岩溶地貌或采空区的发育特征,分析泡沫混凝土回填的可行性,并要求对泡沫混凝土回填的地基进行承载力测试,以确保设计路堤的稳定性与使用安全。

对于路基范围之内的溶洞,还需进一步判明溶洞的发育阶段。对于已停止发育       当溶洞、采空区位于路基两侧时,应通过判定岩溶、采空区对路基的影响,评价其影响范围,溶洞、空洞坍塌扩散的影响范围之内的路堤填筑宜采用泡沫混凝土填筑。

泡沫混凝土用于溶洞、采空区时,应进行承载力验算。

泡沫混凝土用于采空区、溶洞等填筑时,宜确保充填密实,不宜裸露。

对大型的地面坑陷、隧道围岩大型的塌陷或坑陷填充,应验算地基承载力或隧道二衬结构的承载力;

泡沫混凝土用于不规则空洞填筑时,泡沫混凝土宜自孔洞底部向上浇注,并填充密实。

泡沫混凝土填充时应考虑机械输送能力,施工时合理布置泵送距离。

 

 

泡沫混凝土强度指标要求

部    位 离路面底面距离(m) 高速路、快速路、

一级路、主干路

其他道路
强度等级 平均抗压强度(MPa) 强度等级 平均抗压强度(MPa)
路    床 0~0.8 CF0.8 ≥0.8 CF0.6 ≥0.6
上 路 堤 0.8~1.5 CF0.6 ≥0.6 CF0.4 ≥0.4
下 路 堤 1.5以下 CF0.4 ≥0.4

4 小结

路面塌陷,是现代公路建设中一个普遍的技术难题。要解决这一难题,最关键的就是地基施工,其次是路面施工,施工单位要按照设计和图纸,严格按照技术规范施工。此外,车辆超载超限,也是造成路面沉陷的一个重要的原因。管理维护部门在日常管理维护中也要科学管理,道路运输要做到不超载不超限,只有这样路面沉陷才能尽量避免,达到道路设计年限。