地下水对公路路基的破坏研究

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地下水对公路路基的破坏研究

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-18 2916


摘 要:本文主要分析了公路路基受地下水影响产生的常见病害,提出了几种基本的防治地下水对路基危害的措施,为公路路基设计、施工及养护提供参考建议。 关键词:地下水,路基,危害,防治

前言 公路路基在地下水作用下,经常会发生许多使用病害,严重影响公路的正常使用。在道路养护中经常遇到的路基沉降、湿陷、盐渍化、冻胀等病害,都是地下水直接或间接作用的结果。因此,在公路路基设计、施工及养护中应充分重视地下水作用,认识其对路基的破坏实质,选择有效的防治措施,将对我省公路发展起到积极作用。 1、地下水对路基的破坏作用 地下水土层和路基作用部分的表现为渗入和一系列作用的增强或改变,这一系列作用中的一部分可为原始的,而另一部分是一些继发作用,它们是原始作用的直接后果。作为原始作用,首先是土的湿度改变的物理过程,同时还有土层应力状态的改变过程,这种应力状态的变化是在一种作用力的因素即水的一定作用条件下产生的。 土的强度降低、沉降的发展、滑坡就形的发展、冻胀作用与就形的发展等过程与现象是上述原始作用同其它作用的共同后果。认识它们在地下水破坏作用下的实质是非常必要的。 1.1 湿陷现象 湿陷是浸湿时黄土的剧烈沉陷,同一般沉陷的本质不同在于湿陷发生提比较快,并且是土的物理-化学性质改变的结果,土处于由固定的外部压力所形成的稳定的应力状态中。水的浸湿是引起湿陷的主要因素。当浸湿时,水减小着土的内部粘结强度,使结构联结削弱,并且已经不能支承外荷载了,这时土的矿物颗粒和团粒便进入运动状态,重新排列和更加紧密,产生与结构联接的削弱程度和外荷载数值相适应的土的附加压缩,形成湿陷。黄土层浸湿的一个主要原因是地下水拉的上升,也就是说浸湿是从下而上进行的。自下而上浸湿时,经受变形的是相对较干燥的上履土体,它通常具有半固态稠度和低于液限的天然含水量,湿陷时下陷土层会破碎成一些大块,彼此间被缝切割。 1.2 盐渍化 土的盐渍化过程主要发生在气候干燥并且分布着盐渍土的地区。地下水(潜水和毛细水)是形成盐土的主要原因之一,因为在干燥气候条件下发生着潜水将盐分自深处带向表面的过程,而更经常的则是由于携带盐分的毛细水的上升。由于水的蒸发,盐分会在土的上层和表面浓缩,并形成盐壳。盐分的析出,将增大孔隙度和丧失结晶粘聚性,从而提高了透水性,减弱了土的强度,造成土的沉陷。 1.3 滑坡现象 当路基处于天然山坡的坡积层上时,由于坡积层地下水的力的作用(静水压力和动水压力),坡积层会滑动,可能造成路基稳定性的破坏,形成滑坡。地下水流的深度变化影响着渗透压力的大小,地下水位上升,渗透压力增大,路基稳定性降低;地下水的存在会降低土体抗剪强度,尤其是滑动层充水,地下水作为一种力的因素对山坡上滑坡体的稳定程度有着特别的影响。 1.4 冻胀的形成 冻胀是冬季在道路上形成的局部抬高,春季时就会出现路面的破坏。在水移动薄膜机制基础上,冬季水分潜移至路面下的冻结区,形成冰夹层和冰晶体,春融时,土变得过湿和软化。在地下水作用下,路基通常会形成深层浆胀(水文地质冻胀)。较高的潜水水位和来至山坡一侧的潜水靠近路基在路基基底或在路暂与侧沟的边坡上尖灭是促成深层冻胀的主要条件,在含水层的上面被厚度不大、透水性较低的土层所覆盖时,潜水的尖灭更加有害。 1.5 含水量增大 地下水浸湿路基的水源主要是自潜水和上层滞水面上升的毛细水。这种水经常改变着路基土的含水量,尤其是当路堤由粉土和粘性土构成并填筑在沼泽或地下水位很高的地基上时,更是如此。当从潜水面自下而上发生浸湿时,会形成一个具有饱和含水量的区。含水量的改变(提高)能降

土工格栅是一种主要的土工合成材料,与其他土工合成材料相比,它具有独特的性能与功效。常用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等。土工格栅适用于各种公路、铁路、机场的路基增强路面增强。适用于大型停车场和码头货场等永久性承载的地基增强。适用铁路、公路的边坡防护。适用的涵洞增强。适用于单向拉伸土工格栅增强后的土坡的二次增强,进一步增强土坡,防止水土流失。矿山、坑道加固。

低土的强度(抗剪强度),因而降低稳定性,导致路基变形。 2、地下水破坏作用的防治 防治地下水对路基的破坏作用,应特别注意路基上层的防护,因为路基上层是路面的支撑,是主要承重结构层。目前解决地下水破坏的主要途径是;路基工作层远离地下水位;人为降低地下水位高度;设置人工障碍物阻止地下水对路基的浸湿。 2.1 提高路基标高 人为提高路基标高,保证路基工作层在下水位以上一定高度,这是最简单和传统的解决方法。对路堤而言实现起来比较容易、简单,但对于路堑和零填情况,还有当缺乏合格的填土时,实现起来可能不现实。 人工提高路基标高主考虑地下水位高度和选择合格的路基填料,保证公路路基稳定性所要求的路基标高应至少高出地下水位2M以上,同时提高标高可以预防和消除路基深层冻胀,两者综合确定高度。在提高的同时应特别注意填土不能破坏天然的地下水排水条件,且不要造成出现人工水头的条件。 2.2 降低或拦截地下位 利用有效排水工程对地下水进行拦截或降低是一种有效的解决方法。通常使用的排水工程主要有水平排水层、渗沟、排水明沟等。 渗沟从结构划分主要有水平、立式和混合三种。水平渗沟是渗水管或渗水洞,它们带有水孔,具有朝向集水地的坡度,其周围填有渗水材料。立式渗沟由一系列降水钻孔组成,它们通常保持相同的隔距离,籍助于吸收或虹吸系统可保持所规定的水位,混合渗沟是一种自流的排水洞或管和一系列沿长度等距离布置的自流钻孔,自流钻孔的口一般通入排水洞侧面的检查井。完全性渗沟仅部分地切断含水层,而且其基底达到隔水层。渗沟形式、位置和材料的选择应根据地下水的水头位置、流向、水位高度以及工程规模、要求,结合当地实际经验和水力计算,进行综合考虑、合理组合。这是目前在公路实际工程中应引起设计、施工及管理部门充分重视的方面。因为在许多工程中已大量应用了渗沟,但不顾实际条件,肓目引用、套用,导致失效或起不到作用,使路基严重受到地下水危害,甚至导致失效或起不到作用,使路基严重受到地下水危害,甚至导致路面破坏的实例比较普遍。 2.3 修筑结构层 修筑适宜的结构层,以调节路基的水温状态,也是一种有效的处理方法,而且应用范围比较广泛。目前主要应用的是防水层和割断层。防水层主要应用各种合成材料和沥青、水泥等结合料,掺人集料共同组成不透水、抗冲刷的结构层,设置于路基和路面之间或路基底部,起到防止地下水浸入的作用。割断层与防水层类似,主要目的在于割断地下水的上升路径,从而减小或消除其对路基的破坏作用。 为了防治地基和路基土的盐渍化,当不可能保证路基肩部在地下水位以上所需高度时,可修筑一定厚度的卵石或碎石夹层,起到割断作用。 预防自潜水或上层滞水面上升的毛细水对路基的危害,可修筑毛细割断层。毛细割断层由于其作用,应采用非冻胀、透水性良好的土填筑。 随着公路的发展,防治地下水危害还有许多其它方法,但只要能合理利用以上几种方法,而且使它们发挥作用,一般可以满足公路的使用要求。 3、结语 对于预防和处治地下水对公路路基带来的危害,在公路设计过程中应准确探明地下水的位置、来源及大小,从根本上分析清楚可能带来的各种危害,并预估危害大小,结合具体条件和各种方法的作用原理,合理设计完善的防治系统,这是主要前提条件和根本:施工的质量识和管理中的系统观测是实现手段、保障措施。


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