高速公路路基拼接路段的病害及其防治措施

王蘇兵

（徐州市公路工程總公司，江蘇 徐州221000）

1 高速公路路基拼接路段主要病害分析

當(dāng)高速公路運(yùn)輸能力無法滿足要求時(shí)，我國(guó)的具體國(guó)情決定了不宜采取新建公路的方法，而應(yīng)進(jìn)行公路改擴(kuò)建。因?yàn)樾陆ü返目偝杀颈容^高，并且占用的總面積很大，因此在我國(guó)為了改善高速公路客運(yùn)量不足的現(xiàn)象，一般采取對(duì)舊路路基進(jìn)行加寬的措施。但是與對(duì)舊路進(jìn)行拼接相比新建公路更加有難度，竣工后容易發(fā)生一些特有病害，不利于公路的正常運(yùn)行。高速公路拓寬工程病害主要包括以下方面。

（1）路基破壞

新舊路基段存在不均勻沉降和新舊路基拼接處的滑移現(xiàn)象是這種破壞方式的主要表現(xiàn)形式，最終都會(huì)導(dǎo)致拓寬的路段路基整體不穩(wěn)定。

（2）路面損壞

新舊路基發(fā)生不均勻沉降會(huì)導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，其本質(zhì)還是由路基不穩(wěn)定所造成的。

（3）公路整體性能不達(dá)標(biāo)

隨著時(shí)間的推移，新舊路基拼接段之間的不均勻沉降也逐漸嚴(yán)重，裂縫隨之變寬，導(dǎo)致道路整體不夠穩(wěn)定，致使道路的整體性能逐步下滑。

（4）道路支擋結(jié)構(gòu)失穩(wěn)

道路支擋結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的主要表現(xiàn)形式為路基的擋土墻發(fā)生開裂、集體發(fā)生滑移和整體的傾覆。通過對(duì)我國(guó)拓寬高速公路資料的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在平原地區(qū)拓寬公路中，道路路面容易發(fā)生病害，以縱向裂縫為主，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)以下共同點(diǎn)：高填方路堤段比較容易出現(xiàn)裂縫；路面裂縫處的路基穩(wěn)定性較差，有軟弱層的存在；老路較容易出現(xiàn)裂縫。導(dǎo)致這些病害的主要原因有：拼接路段形成的結(jié)構(gòu)整體不夠完整或發(fā)生不均勻沉降，高速公路路基路面的整體穩(wěn)定性難以抵抗變形應(yīng)力和水文地質(zhì)等客觀因素的存在。

拓寬公路發(fā)生病害往往是由多種因素造成，主要原因就是新舊路基銜接段的不良結(jié)合和變形不協(xié)調(diào)導(dǎo)致路基整體穩(wěn)定性不夠。據(jù)國(guó)內(nèi)外的資料和研究表明，新舊路基拼接處是高速公路拓寬后病害發(fā)生情況最為嚴(yán)重的位置，不論路基損壞還是路面破壞，都是由于新舊路基的整體性狀、固結(jié)度不統(tǒng)一以及它們之間的不良連接造成的。

2 主要防治措施

2.1 提高路基壓實(shí)度

國(guó)內(nèi)外的研究表明，若使新填路基的壓實(shí)度比舊路基高出1%，等到施工完成之后，能減少新填路基的壓縮變形，這有利于阻止拼接路基段的不均勻沉降，增強(qiáng)拼接路基的整體性，使新老路基的不良受力性能得到改善，從而使其抗病害能力得到較大提高。

路基壓實(shí)度較高有利于土顆粒彼此之間重新組合、擠緊，縮小彼此之間的空隙，從而使單位質(zhì)量?jī)?nèi)的固體微粒的總數(shù)增加，并使其壓實(shí)度得到加強(qiáng)，進(jìn)而發(fā)生塑性變形，徹底改善土的水理特性，最終增強(qiáng)公路路基拼接段的整體性和強(qiáng)度，在行車荷載作用下，壓力對(duì)路面相應(yīng)結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生的瞬間變形和形變積累會(huì)大幅度減少，公路路面的使用性能和壽命得到大幅度提高，因此保證一定水平的路基壓實(shí)度不僅對(duì)拓寬路基拼接段的差異沉降控制有深刻意義，還對(duì)路基最終的穩(wěn)定有重大影響。

綜合考慮成本和施工特點(diǎn)等因素之后，在改擴(kuò)建拓寬拼接路基段具體施工中，適宜采取《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30—2004）中關(guān)于新建高速公路路基壓實(shí)度的標(biāo)準(zhǔn)（見表1）。

表1 拓寬路基壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)

2.2 開挖臺(tái)階

為了使新舊路基之間結(jié)合更加緊密，我國(guó)高速公路的拓寬工程還要對(duì)舊路邊坡進(jìn)行臺(tái)階開挖。臺(tái)階開挖形式有兩種：一種是首先對(duì)老路的邊坡進(jìn)行削坡處理，削坡需要達(dá)到何種效果視現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而定，并要考慮路基的總體質(zhì)量和地基的情況，然后在這個(gè)基礎(chǔ)之上進(jìn)行臺(tái)階開挖；另一種是在完成老路基邊坡表層清理工作之后，直接在此基礎(chǔ)上進(jìn)行臺(tái)階開挖相關(guān)工作，開挖順序有由上而下和由下而上兩種可供選擇，但是根據(jù)實(shí)際效果來看，比較適宜采取自下而上的臺(tái)階開挖方式。開挖方式見圖1。

圖1 臺(tái)階開挖方式

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，臺(tái)階寬度適宜在90～200cm 之內(nèi)，臺(tái)階高度適宜在60～100cm 之內(nèi)，最高為150cm。現(xiàn)將已有的工程研究經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下：

（1）臺(tái)階不能夠太小，因?yàn)榕_(tái)階一旦太小一方面將會(huì)減小新舊路基之間的接觸面，造成它們形成的結(jié)合部穩(wěn)定性不夠，易在局部產(chǎn)生較大的應(yīng)變；另外，舊路邊坡的挖除比較少，如果舊路邊坡的壓實(shí)度沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)產(chǎn)生差異沉降過大的現(xiàn)象；

（2）臺(tái)階不宜太大，過高的臺(tái)階不僅影響開挖施工中舊路堤的穩(wěn)定性，而且導(dǎo)致巨大的開挖方量；

（3）要因地制宜地進(jìn)行臺(tái)階開挖，削坡的具體處理程度可以根據(jù)原有路基的具體情況而定。

2.3 鋪設(shè)土工格柵

土工格柵主要形式有二維網(wǎng)格狀或具有標(biāo)準(zhǔn)高度的三維立體網(wǎng)格屏柵（見圖2），它是用聚氯乙烯、聚丙烯等高分子聚合物經(jīng)熱塑或模壓而成的，因其作為土工工程使用而命名為土工格柵。土工格柵作為工程材料有成本低廉、耐堿抗酸、抗老化能力較強(qiáng)等特點(diǎn)，在路基工程中得到非常廣泛的運(yùn)用。土工格柵與土層之間有非常復(fù)雜的作用形式，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者還在對(duì)它們之間的作用機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步的探索研究，成熟的理論系統(tǒng)還未形成。據(jù)目前研究情況，學(xué)者們一致認(rèn)為土工格柵在與土層之間的相互作用形式可能表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面：土層與格柵之間有摩擦作用；格柵對(duì)其上下的填料可能有一個(gè)鎖定作用；格柵本身節(jié)點(diǎn)與肋條之間有一個(gè)抗阻力。因此在路基拓寬工程中，路基的整體穩(wěn)定性可以靠土工格柵的使用來提高，這也會(huì)改善路基的受力特性（路基中的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力會(huì)相應(yīng)減?。町惓两?，路基的側(cè)向位移被約束，因此在國(guó)內(nèi)外都有很廣泛的應(yīng)用。

圖2 土工格柵

2.4 保證正常的施工順序，健全三級(jí)質(zhì)量管理體系

預(yù)防高速公路路基拼接段質(zhì)量通病的基本措施是堅(jiān)持正常有序的施工程序，健全三級(jí)質(zhì)量管理體系。一般來說每條高速公路都會(huì)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，并結(jié)合國(guó)家有關(guān)技術(shù)規(guī)范來制定技術(shù)流程，明確路基的施工工藝流程。例如在某地高速公路路基施工的程序是“場(chǎng)地清理→填土前碾壓→打格上土→推土機(jī)整平→平地機(jī)找平→壓路機(jī)最后壓實(shí)”，在路基實(shí)際施工中要嚴(yán)格按照此標(biāo)準(zhǔn)提供的技術(shù)依據(jù)來施工，確保工程質(zhì)量滿足要求。與此同時(shí)，三級(jí)質(zhì)量管理體系（社會(huì)監(jiān)督、政府監(jiān)督、企業(yè)自檢）也必須要得到完善，其中企業(yè)自檢至關(guān)重要，監(jiān)理單位在施工單位自檢的基礎(chǔ)之上對(duì)各個(gè)路段再進(jìn)行抽檢試驗(yàn)，對(duì)施工中的關(guān)鍵工作要進(jìn)行全過程監(jiān)督。例如，軟基的處理和臺(tái)背的回填等，此外，政府相關(guān)監(jiān)督部門和業(yè)主要定期或者不定期的對(duì)其進(jìn)行抽檢，這樣才能保證施工質(zhì)量。

2.5 地基處理

高速公路拓寬工程中的地基處理主要針對(duì)地基承載力不足的問題。由于存在軟弱地基，為了滿足新路基中的沉降要求，必須要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?。軟弱地基地下水的水位很高，土質(zhì)整體情況比較差，抗剪強(qiáng)度和承載力都比較低，并且有非常大的壓縮變形，被劃分為高壓縮性土。高速公路拓寬工程中的難點(diǎn)之一就是軟弱性地基段的處理，應(yīng)該根據(jù)不同的路基填土高度和不同的軟弱土厚度選取最適合的處理方案。軟基處理方案包括以下幾種。

（1）換土法

此方法針對(duì)的地段是軟弱土層位于土地表面位置且較薄的地方，厚度一般在3m之內(nèi)。

（2）排水固結(jié)法

此法比較適用于沉降較小的地段，其作用機(jī)理非常簡(jiǎn)單，即通過外荷載使被加固土體中的空隙水被擠出，增強(qiáng)土的密實(shí)度，從而增加其強(qiáng)度與承載力。

（3）強(qiáng)夯法與隔離墻

對(duì)于一般路段的處理，用強(qiáng)夯法即可。在新老路基下的地基之間如果設(shè)置相應(yīng)的隔離墻并加以保護(hù)，可以在很大程度上減小新路基對(duì)老路基下的地基沉降影響。

3 結(jié)語

本文主要針對(duì)高速公路路基拼接段的病害機(jī)理和新舊路基沉降的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外處理路基病害的相應(yīng)措施，提出了提高路基壓實(shí)度、開挖臺(tái)階、鋪設(shè)土工格柵、保證正常的施工順序、地基處理等措施，以促進(jìn)高速公路路基拼接段的施工。

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