黄土路基常见病害及暗穴加固技术分析

金志强

摘 要

对黄土路基常见的路基裂缝和路基下陷等病害进行了分析，对其下陷病害中的暗穴病害的特点及形成原因进行了分析，并结合工程实例，提出了注浆加固技术处理黄土路基暗穴。实践表明，此加固技术有效地解决了黄土暗穴病害问题，提高了公路路基的稳定性，对于延长道路的使用寿命起到了重要的作用。

关键词

黄土路基;病害;暗穴加固

中图分类号： U416.1                     文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 08 . 60

Abstract

The common subgrade cracks and subgrade subsidence of loess subgrades are analyzed. The characteristics of hidden cave diseases and driving causes in the subgrade subsidences are analyzed. In combination with engineering examples， a grouting reinforcement technology is proposed to treat loess subgrade Hidden hole. Practice has shown that this reinforcement technology effectively solves the problem of loess hidden holes， improves the stability of highway subgrades， and plays an important role in extending the service life of roads.

Key words

Loess subgrade; Disease; Hidden cave reinforcement

1 黄土路基常见病害

1.1 路基裂缝

黄土路基产生裂缝的原因有很多，比如说：有些道路在修建的过程中，施工时间比较短、进度比较快，在路基和黄土层上存在着结构下沉，虽然从表面上看不出来，但是在竣工之后，却会发生严重的沉降;有些老路在修建的时候，和新路的路基结合的强度不够， 导致在施工之后，路基存在差异，出现下沉，这就导致路面的稳定性遭到破坏，进而在拉裂作用下，形成纵向的裂缝;还有的道路在修建的时候，没有按照标准的宽度执行，在修筑进行到一定程度了， 才突然发现;又或者是在路基填筑过程中由于测量放样的不认真， 导致中线的位置出现较大偏差，而进行填补工作时，碾压工序操作不规范，在工程结束之后镶边出现下沉，导致裂缝的生成。

1.2 路基下陷

在公路施工过程中，由于对工期要求比较紧，黄土路基自然沉降的时间无法满足基本的要求。因此，在竣工后，路面会出现下陷，暗穴也是路基下陷的一种表现形式;还有的路面在修筑的时候，路基下方的填筑碾压工作做得不到位，而出现了下沉;另外，在修建的过程中，填 筑材料的选择不合适，不能和施工现场原有土质良好的结合，從而发生下陷;路基和桥涵通道衔接部分没有进行充分的碾压，或者填筑材料使用不当，都会引起路基下沉。除此之外，还有一些外在的原因，例如道路修建地址土质中，土壤含水量过大，在建设路基的时候，不能很好地进行填充，这就为路基的下陷留下了隐患。

2 黄土暗穴的分类

（1）漏斗状陷穴：多发生在台（原）地边缘及沟谷附近，土质比较松散，下部黄土中有一部分被水冲走形成空洞，空洞塌落的地方形成漏斗。它具有一种沉降的形态，有时上部直径可达5～6m 的不规则圆形，下部直径为数十厘米的小洞。

（2）竖井状陷穴：通常呈圆形，为边缘陡峭的深井，口径约2～3m，深度可达10～20m。

（3）串珠状陷穴：多沿沟床分布，一般多发生在沟床的坡度变化处;也有发育在梁、峁斜坡面上，呈线状排列。

（4）暗穴：通常为陷穴的通道，也有因上下游潜流塌落而成沟状，此段顶部有土层覆盖，形成黄土桥。

（5）黄土碟：也称碟形洼地，常具有直径数十米的椭圆形或圆形轮廓，深度比周围地面低2～3m，更深的较少。它多分布在曾是暂时聚积流水的原生低洼处，水渗透到地下后对黄土起着剧烈的溶滤作用，加上重力影响，沉陷成为碟形洼地。

3 路基暗穴的形成原因

在地下水等的长期作用下，湿陷性黄土会产生暗穴、暗洞以及暗沟等损坏结构，。依照路基暗穴形态的实际构造，我们把路基暗穴划分为漏斗状和竖井状陷穴。路基暗穴产生的原因如下：

（1）路基发生暗穴的本质原因是土地结构的损坏。粉土颗粒是湿陷性黄土的主要构成成分，其土壤质量较为疏松并且很容易受到水的溶蚀。并且，黄土中有着非常丰富的含盐量，碳酸钙在遇到雨水尤其酸性雨水的情况下会迅速对土壤结构造成破坏，从而加剧土壤质地松软，导致地下水快速渗透。裂隙的产生以及土地产生的大孔缝隙又进一步加剧了雨水的渗透程度以及溶蚀程度。

（2）路基发生暗穴最直接的诱因就是水的潜蚀。水渗透力度较强时，在动水压力的推动下，土质中的黏粒以及粉会被冲刷掉，从而加大土质中的渗流程度。在其渗流面积不断增大的状况下，水流的实际搬运能力以及侵蚀能力就会进一步增大。

（3）水文气候条件也是黄土暗穴产生的重要原因，特别是黄土路基在受到雨水的冲刷后，地表水会很快地聚集到一起，从而对路基土产生很大的水压力，间接的就会推动雨水渗透黄土造成暗穴的出现。

（4）产生暗穴也与微地形、地貌有一定的关系。暗穴一般都会发生在一边比邻深沟、一边紧靠山地的地段;暗穴也会产生在路堤与路埑的交口处，半挖半填处或者起伏变化较多的地形处。

4 黄土暗穴加固技术

4.1 工程背景

某公路路基填料为未改良黄土，左侧路堑边坡高2m，右侧路堑边坡高3m，由于连续降雨，线路中心出现局部塌陷，路基暗穴顺线路方向长2m、宽2m，深度1m，影响行车安全，对此处黄土暗穴病害整治采用注浆法加固进行了整治。通过注浆，使路基中的石碴、土壤和水泥浆结合凝固，形成封闭的基床面及光滑的路基表面，有效恢复路基的排水功能，使暗穴注浆后不再遭雨水冲刷扩大，暗穴不会扩展，从根本上提高了路基的稳定性和线路的质量。为减少对运输影响，首先对暗穴处临时进行警示标志等围挡处理，对其进行绕道提示。

4.2 暗穴注浆加固

维修期间对暗穴及病害路基段可进行注浆加固，为评价注浆加固效果，注浆整治前对注浆区段进行了瑞雷面波以及高密度电法的检测。

4.3 注浆材料

暗穴的加固不仅需要达到整治病害的目的，还要增加路基强度，同时施工要减少对既有道路行车影响。注浆材料的选择要考虑施工简便、取材方便、快速凝结、附加下沉小等因素，因此选择水泥一水玻璃双液浆（cs浆液）较为合适。

4.4 注浆孔布置

为不影响线路正常行车，在限速条件下，采用路基两侧斜管注浆的方法进行施工。斜管注浆具有行车干扰小，注浆范围、注浆质量宜保证的优点。施工时花管从两侧路基倾斜角度打入到路基基床内，根据暗穴长度，花管的密度为每1m一根，并根据现场浆液充填劈裂情况、调整间距、逐级跳孔加密。

4.5 注浆流量和注浆压力

注浆流量和注浆压力与土质种类、透水性、注浆速度、注浆方法等因素有关，一般情况下注浆流量应配合注浆压力来调整，注浆初期土层吸收浆液能力强，压力可以较小，随着土体吸收量减小可以逐渐增加流量增大压力，使其处于最佳的吸收状态，注浆接近结束时可适当增大注浆压力。暗穴注浆初期最大压力为0.1MPa -0.3MPa合适，终压不宜超过0.6MPa。

5 施工注意事项

（1）施工防护：施工期间严格按照施工管理制度，施工机具不得入界施工，严禁跨越线路搬运施工物品。（2）质量控制。注浆管的设置与注浆量要控制合理的设计发范围内，浆液的配合比需要按要求进行配置，充分进行搅拌，确保注浆的效果满足要求。（3）冒浆处理。孔口冒浆可此阿勇重新回填黏土或在黏土中掺入水泥等方法，封堵套管外壁和孔壁之间的间隙，对于孔口出现冒浆的地方，可以采用限流、限压等方法对其进行处理，如该方法无效，则应该停止注浆后24h后再进行复注。（4）加强检查。施工期间要对线路进行检查，观察路基沉降的变化，若沉降量超过设定值，则立刻封锁道路。

6 总结

由于黄土的特殊性，黄土路基公路在运营的过程中，容易出现各种病害，只有深入了解这些病害的产生原因，基于成因采取有效的防治措施，出现问题了及时处理，才能有效延长道路的使用寿命。经过实践验证，该黄土路基暗穴经过加固处理后，通车三个月后路基没有出现沉降。因此，该加固技术值得在类型项目中推广和应用。

参考文献

[1]何浪，任其亮.某高速公路黄土边坡稳定性研究[J].公路工程，2019，44（6）：123-129，182.

[2]房建宏，徐安花，田明有，赵永虎，米维军.兰西高速黄土区涵洞稳定状态及病害成因分析研究[J].公路工程，2017，42（5）： 173-177.

[3]宗长洪.强夯法在公路湿陷性黄土路基处理中的应用[J].公路交通科技（应用技术版），2017（06）：166-167.

[4]张莉.强夯在临渭高速公路湿陷性黄土路基处理中的应用[J].科技经济市场，2017（06）：35-36+43.

[5]边陇超，孙梦青，詹兴吉.灰土挤密桩在处理桥头湿陷性黃土路基中的应用[J].公路交通科技（应用技术版），2017（07）：57-58.

[6]赵成荣.湿陷性黄土路基处理[J].住宅与房地产，2017（23）：246.