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第七章 路基横向不均匀沉降病害与防治
由于车载、地下水及自重等作用,路基横向不均匀沉降引起的公路工程病害已成为公路工程质量通病之一。高等级公路改扩建工程中，新老路基衔接不良可能会导致新加宽路基失稳、路面损坏、路面整体性能下降等病害.随着我国高速公路的大量建设，尤其是旧路的大量改扩建工程的立项、开工，路基横向不均匀沉降问题已十分突出.通过本教学情境，可以达到的教学目标如下:
1、能根据工程情况分析识别路基横向不均匀沉降病害，提供整治措施；
2、能根据工程条件和相关规范编制排水法、换填法、强夯法整治路基横向不均匀沉降的施工组织设计；
3、能依据设计文件和相关规范,独立或在专业技术人员指导下进行路基横向不均匀沉降整治施工；
4、能依据设计文件和相关规范要求，进行路基横向不均匀沉降整治施工质量控制。
第一节 路基横向不均匀沉降原因与防治措施
一、路基横向不均匀沉降原因分析
路基横向不均匀沉降的发生是多方面因素综合作用的结果。其中，内因在于地基及路基本身；外因是车载、地下水及自重等作用.
1.地基对路基横向不均匀沉降的影响 （1）路堤地基处理不当
①伐树除根及表土处理不彻底或是路基基底的压实度不够,致使路堤形成后，一旦杂质腐烂变质，地基将会发生松软和不均匀沉降。
②地面横坡大于1：5的路段，路堤填筑前地基未按规定要求挖成台阶,填料与地基结合不良，在荷载作用下填料极易失稳而沿坡面发生滑移，从而产生横向不均匀沉降。
（2)特殊地基地段
①软土地基对路基横向不均匀沉降的影响
当路基修筑在软土地段时，软土层本身力学性能差,在附加应力作用下，会发生固结沉降、次固结沉降和侧向塑性挤出，导致明显的沉降变形。有些河谷、水塘地段虽作了清淤处理，但是处理不彻底或回填材料控制得不好，从而形成人为的相对软土层,造成路基的不均匀沉降。在高填方填筑后，地基出现不均匀沉降，甚至路面开裂。在一些地表水和地下水自然排泄困难的地方，地基土中的软土层在固结过程中的较大沉降变形，也是产生过大沉降和沉降差的重要原
因。有些路段所处地基不属于软土地基,但处于低洼、河谷处，长期受水冲蚀,天然含水量较高，在设计时未发现或未作特殊处理，在施工时也未做等载或超载预压,也会产生不均匀沉降。
②岩溶地基对路基横向不均匀沉降的影响
在碳酸盐岩地区，路基下有时分布有岩溶洼地或漏斗，其中的沉积物松软，在行车动载的作用下,沉积物压实、侧向流动和下陷，造成路基沉陷.比较有代表性的工程实例是在昆明至瑞丽公路,有一处属这种类型。该公路通过处为灰岩地区的凹状地形区，自1991年开始，路面每年下沉约1.5m,1993年7～9个月，每月垫高路面0.5m，侧向变形作用不明显。其原因主要是路基以下为岩溶洼地，洼地内风化残积物疏松软弱,该处在地貌上易于地下水的汇集。在交通荷载作用下，残积物压密和侧向流动，使路基近于垂直下沉。一般说来，土层的天然含水量越高、天然孔隙比越大，则压缩系数越大、承载力越低，则路基的沉降量和沉降差越大;抗剪强度和承载力越低，则侧向塑性挤出甚至局部坍滑的可能性越大。故地基中存在岩溶，容易导致路基的横向不均匀沉降。
2.路基本身引起的路基横向不均匀沉降 （1）路堤填料不均匀
在公路施工过程中，对填料、级配很难得到有效的控制.若填料中混入种植土、腐殖土或泥沼等劣质土，或土中含有未经打碎的大块土或冻土等，或在填石路堤中石料规格不一，性质不匀，乱石中空隙很大，在一定期限（例如雨季）可能产生局部明显横向下沉.另外,填料常常是路堑的挖方、隧道掘进产生的废方。这些填料性质差异大、级配也相差很远。在施工过程中，如果分层碾压厚度过大，小颗粒填料和软弱物质很难得到有效压实，在荷载的长期作用下，回填料会产生不协调沉降变形。
(2）路基填土压实不足
由于压实度不足往往导致填方路基的横向不均匀沉降变形，路基两侧出现纵向裂缝。路基土体压实度不足的主要原因有以下几点。
①路基施工受实际条件的限制时,如天气太干燥,局部路堤填料含水量低，土块粉碎不足，致使路基压实度不均匀；暗埋式构造物因其长度限制使路基边缘不能超宽碾压,致使路基边缘压实度不够；某些加减速道与行车道没有同步施工,当拼接处理得不好时，其拼接处也产生压实度不足的情况。
②在填方路堤施工中，当路堤施工到一定高度以后，路堤边缘土体往往存在压实度不足问题。对于较高的填方路基，通常都要作相应的处治。填方土体压实度不足，其结果是土体前期固结压力小于自重应力和各种附加应力之和,在自重作用下就会发生沉降变形.这些附加应力主要来自以下几个方面：车载，尤其超载情况；含水量变化造成土体重度的改变；地下水位升降而导致浮力作用改变；土体饱和度改变，引起负孔隙水压力改变。这些附加应力引起土体中有
效应力改变，从而导致土体发生压缩变形.土体压实度不足还会导致填土路基的侧向完全受限,仅有竖向变形。实际路基土中存在有侧向变形，这种侧向变形会引起沉降。
③由于填方土体的最佳含水量控制不力，压实效果达不到要求.
④考虑到施工安全和进度,使得压实或压实作用时间不足，路基压实不充分，致使路基压实度达不到要求。
⑤其他原因:如路基填料的含水量、压实时的松铺厚度、碾压机具选择不当等，都易造成路基压实不足，使路基土的密实度达不到要求，这样土体仍会发生积水，造成水分积聚和侵蚀路基.使路基土软化或因冻胀而产生不均匀沉降.
(3）半填半挖部位产生的不均匀沉降
由于填方的沉降系数与挖方的沉降系数不同，在行车荷载的作用下，随着时间的推移，填方与挖方的沉降差值越来越大，易在交界处出现土基不均匀沉降，路基产生纵向裂纹。
3。水文气候引起的路基横向不均匀沉降 (1)气候对路基横向不均匀沉降的影响
气候也是引起路基的横向不均匀沉降的一个重要因素。降雨量过大、洪水、冰冻、积雪或温差过大，都可能使高路堤产生横向不均匀下沉.
(2)地下水对路基横向不均匀沉降的影响
在地下水的交替作用下，路基土体内水含量反复变化。土体重度在一定范围内波动，更为重要的是，由毛细管张力引起负孔隙水压力可以达到相当的数值，再加上水的软化、润滑效应,有可能使路基产生横向沉降变形。路基或地基中地下水的动态性对路基不均匀沉降有很大影响。路堤及其地基中的地下水主要补给来源有三种类型，即地下水侧向补给、降雨补给和地表水侧向补给，其动态变化及侵蚀作用影响到土体中的有效应力分布、土体的结构特征和土体强度，从而导致路基的横向不均匀沉降.
4.施工方面的原因
填筑顺序不当，未在全宽范围内分层填筑,填筑厚度不符合规定，填料质量不符合要求，填料水稳性差，不同性质的填料混填，因不同土类的可压缩性和抗水性差异,形成不均匀沉降。路基填料含水量控制不严，又无大型整平和碾压设备，使压实达不到要求。施工过程中，未注意排水,遇雨天时，路基积水严重，无法自行排水,有的积水浸入路基内部,形成水囊；晴天施工时，未排除积水、控制含水量就继续填筑，以致造成隐患。
二、路基横向不均匀沉降防治措施
1.设计方面
（1)做好地质勘探调查
对路线经过的地形、地貌、水文地质条件进行详细勘察，对特殊路基段应提供详细的设计
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2022-07-23
