公路工程中的岩土工程问题

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一、路基稳定问题

路基施工要同时达到两个要求：一个是提供足够强的承载力，另一个是沉降率达到技术规定。但是并不是在所有施工过程都需要同时满足这两个条件，如果路基承载力达到相关要求后，有可能不需要检验沉降率指标，例如良好的承载力本身就需要低沉降率来实现；或者在一些特殊施工项目中，对沉降率没有做出严格的要求，例如临时公路施工就不要考虑这个指标。也有的公路项目在满足沉降率指标后，其承载力也必然会符合施工标准，此时可根据沉降率来设计施工方案。在所有公路项目中，深厚软土环境的公路施工的沉降率指标最为关键，由于土质疏松易塌陷，这种路基建设要实现通过填埋砂石来提高其沉降率指标。因此，在实际施工过程中，要针对不同的土质情况制定科学合理的路基施工方法，灵活运用工程指标来提高施工质量。

二、边坡稳定问题

公路施工路线较长，涉及多种土质施工环境，要认真面对天然边坡和人工边坡稳定性问题的挑战。上述问题主要产生于岩体重力的作用，由于岩土自重较大，对边坡带来下沉和塌方等问题。要保证边坡的稳定，就要解决岩土负荷带来的支撑问题。通常而言，稳定的边坡不仅能够保证自身结构稳定，还能够在与路基长期相互作用下形成一种相对稳定的结构。要针对公路施工特点，设定科学合理的边坡施工方案，以保证其稳定性达到工程要求。但是，在实际工作中，经常会遇到边坡稳定性问题对公路施工质量产生严重影响的情况，在施工过程中经常会因为大型机械设备的使用降低了自然边坡的稳定性的情况，例如挖埋土方、开沟、给排水工程施工等都会破坏边坡原来的受力平衡；同时，有的工程为了节约工程预算，降低了边坡的施工标准，导致边坡施工存在严重质量隐患。例如对于地势较高地段的施工，由于边坡坡度放缓会占用更多的施工面积，同时增大工程造价，因此就要考虑陡坡护坡方案，而陡坡护坡本身就存在较大的安全隐患。在城市区域的公路施工，经常要用到深基坑边坡设计方案。由于基坑内部受基础的限制及外围受周围建筑物的限制，按稳定坡角放坡是不可能的，因此大部分采用直立边坡加支护方案。对于不稳定的边坡则要评价采取支挡结构后的稳定性。

三、围岩稳定性问题

公路隧道由于需要掏空大量岩体体积，这会打破原本平衡的受力状态。随着隧道施工的不断推进，山体中的应力不断发生变化，如果其变化朝着某个极端发展，则十分可能造成岩体塌方。围岩中的应力与岩体中的初始应力状态、围岩的物理力学性质及岩体结构类型、洞室的断面形态及大小、地下水等因素有关，特别是岩体中结构面的发育程度。由于岩体结构复杂，不确定性因素较多，围岩中的重分布应力很难采用理论公式准确计算。目前工程中的围岩稳定性评价仍以围岩分类为基础的定性评价为主，围岩的支护设计也是以围岩分类为依据，围岩压力是根据围岩类别和岩体结构类型的特点采用相应的模型计算。例如对于不具有粘聚力的散体结构和碎裂结构的岩体，砂质土体可采用普氏塌落拱理论计算；对粘性土可采用太沙基理论；对相对完整的岩体可采用弹塑性理论计算；对于坚硬大块状结构的岩体可采用块体极限平衡理论计算。

四、渗透稳定问题

地下水对岩土工程的影响不容忽视，它主要从三个方面来发生作用，一是使岩土土质含水量发生变化，影响其应力；其次是对岩土内部施加了水压；还有就是产生渗透，降低岩土稳定性。地下水对于不同土质都有很强的渗透作用，从而能够软化土质。对于可溶性岩土，如岩盐、石膏岩、芒硝和盐渍土，以溶蚀作用为主，地下水将可溶性物质溶解迁移，使部分岩土颗粒间丧失胶结，强度降低；泥质砂岩、泥岩等以泥质胶结为主的岩石，遇水软化性极强，主要是由于胶结物不抗水，胶结减弱，岩体强度降低；而钙质和硅质胶结的砂岩、以及大部分块状结构的岩浆岩和变质岩遇水软化性低，该类岩石无论是胶结物还是其矿物颗粒对水都不敏感，水对岩石的强度影响不大；而具有类似物质组成的片状结构的岩石，如页岩、绢云母片岩、板岩等，由于层理和片理中渗入地下水而起到润滑作用，呈现出明显的各向异性，强度也大为减弱。地下水对分选好的粗粒土，如冲积的漂石、卵石和砾石的性质影响不大，在这类土中地下水以自由水的形式存在，不影响土粒间的连接。砂质土中砂粒亲水性弱，但是在水的润滑作用下，沙砾之间的摩擦力会变小，从而会降低岩土内部的稳定性，降低其应力强度；地下水对粘性土的影响显著，因含水量不同，粒间连结力的性质和大小均有差异。

五、结束语

随着我国基础设施建设的快速发展，特别是国家为拉动内需所实施的大型工程建设，如水利水电工程、高速公路与高速铁路工程、城市地铁与轨道交通、大型结构与地下空间开发、环境岩土工程、岩土地震与地质灾害防治等，存在许多复杂的岩土力学与岩土工程问题急需解决。岩土力学与岩土工程学科在工程勘察、工程设计、工程施工及运行全过程中都具有举足轻重的基础地位，已经成为改善岩土工程性质、提高资源开发效率、节省工程建设投资、增强防害减灾能力的重要环节，其在工程建设中的重要性越来越受到众多工程领域的重视。

作者：陈克清 单位：长春市公路规划勘测设计院有限公司