低等級(jí)公路新老路基結(jié)合部路面開(kāi)裂原因分析及預(yù)防處置研究

張軍平，楊凌云，李巍尉

（1.西安中交公路巖土工程有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075；2.中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安710043）

0 引言

隨著地方經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和交通量的急劇增多，一些20世紀(jì)80年代及以后修建的低等級(jí)公路已不能滿足當(dāng)前的交通要求，同時(shí)這些公路等級(jí)低、技術(shù)指標(biāo)低、急彎陡坡多，存在嚴(yán)重的安全隱患。因此結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)背景及環(huán)保等實(shí)際因素，對(duì)一些低等級(jí)的公路進(jìn)行加寬擴(kuò)建勢(shì)在必行。但加寬擴(kuò)建過(guò)程中存在的難點(diǎn)和問(wèn)題很多，尤其是新老路基結(jié)合部搭接的處理。路面開(kāi)裂是公路加寬擴(kuò)建中需要首先解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

1 新老路基結(jié)合部的路面開(kāi)裂原因分析

路基加寬擴(kuò)建工程中由于新舊路基的穩(wěn)定性、均勻性、強(qiáng)度和密實(shí)程度不同，新舊路基會(huì)產(chǎn)生不同的沉降，因而會(huì)引起路面沿接縫出現(xiàn)縱向裂縫，究其原因主要有以下幾個(gè)方面：

（1）新老路基的強(qiáng)度不同；

（2）路基結(jié)合部位施工難度較大，其壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；

（3）結(jié)合部基底軟基處理不徹底；

（4）邊坡開(kāi)挖過(guò)大，已開(kāi)挖的邊坡處沒(méi)有及時(shí)堆放反壓材料而使老邊坡開(kāi)挖面長(zhǎng)時(shí)間暴露，受雨水直接沖刷，造成新老路基虧方，新老路基疊合面減少；

（5）水從地表、邊坡表面滲入，造成路基軟化，內(nèi)摩擦角減小，土體抗剪強(qiáng)度迅速降低，產(chǎn)生滑塌，從而最終導(dǎo)致填挖結(jié)合部路基產(chǎn)生重大病害；

（6）輕重車(chē)道的不平衡行車(chē)荷載的波動(dòng)將導(dǎo)致路基路面的不均勻沉降，最終使得新舊路基結(jié)合部路面出現(xiàn)開(kāi)裂。

2 新老路基結(jié)合部的路面開(kāi)裂處置措施

預(yù)防新老路基結(jié)合部路面開(kāi)裂的最基本措施就是盡量使新老路基的地基及路基強(qiáng)度保持一致，因此應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工。

（1）地基處理

清除新填路基基底的地表植物、有機(jī)土、種植土及不符合強(qiáng)度要求的原土，使壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求，必要時(shí)對(duì)某些路段應(yīng)進(jìn)行特殊地基處理或采用增加路基反壓護(hù)道等方法進(jìn)行綜合處理，使處理后地基強(qiáng)度與老路基的地基強(qiáng)度一致。

（2）路基填料的選擇

新擴(kuò)建路基的填料應(yīng)與老路基盡可能保持一致，當(dāng)無(wú)法滿足這一要求時(shí)，應(yīng)對(duì)新填料進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，合格后方可使用。

（3）新舊路基銜接處理

為了保證新舊路基的結(jié)合穩(wěn)定，以及減少由于新舊路基沉降量不同產(chǎn)生的反射裂縫，在結(jié)合部位主要采取以下措施進(jìn)行處理。

①將老路的硬路肩全部挖除，使邊坡呈臺(tái)階狀，臺(tái)階底面向路中心橫坡為3%，臺(tái)階一直挖至與原地面齊平。臺(tái)階高30cm，寬40cm，臺(tái)階挖好后與新路基一同進(jìn)行分層回填。

②視路基高度采用多層土工布或土工格柵處理。對(duì)于低路堤，新老路基結(jié)合部位可采用多層土工布處理，將其水平鋪在新老路基結(jié)合部位上，每層相隔30cm左右；對(duì)于高路堤，在新老路基與路面結(jié)合部位應(yīng)采用高強(qiáng)度的多層土工格柵處理，以加強(qiáng)新老路基的結(jié)合強(qiáng)度，從而減小新老路基的沉降差。

③采用植筋的方法。在每級(jí)臺(tái)階中央處打入一排Φ20鋼筋，鋼筋長(zhǎng)4m，間隔50cm，兩排布點(diǎn)呈梅花形，打入老路基2m，與新路基搭接2m，從而有效增強(qiáng)新老路基的聯(lián)結(jié)力，減少不均勻沉降。

（4）路基防側(cè)滑措施

路基填料在沉降過(guò)程中特別是高路堤段，如遇地質(zhì)狀況不佳，又受老路充分利用（防止塌方）的限制而不能徹底處理原地基，容易使拓寬路基底部的荷載大于地基容許承載力，造成地基土發(fā)生較大的沉降。路基土在沉降過(guò)程中產(chǎn)生向外側(cè)的水平側(cè)向位移使路堤發(fā)生破壞，將路面拉裂，從而產(chǎn)生縱向裂縫。這種情況下應(yīng)增設(shè)重力式路堤擋墻減小路基斷面(路基自重相應(yīng)減小)或增設(shè)一定寬度的反壓護(hù)坡道提高土基承載力，可有效抑制路堤的側(cè)滑，如圖1所示。

圖1 增設(shè)重力式擋土墻防止路基的側(cè)向滑移

（5）交通管制措施

路基施工完成后，要開(kāi)放交通并進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕煌ü苤?，讓運(yùn)輸車(chē)輛通行時(shí)碾壓新路基，使新路基部分有一個(gè)自然沉降的過(guò)程，并進(jìn)行沉降觀測(cè)。沉降觀測(cè)期應(yīng)不少于1個(gè)月，待沉降穩(wěn)定后再進(jìn)行基層鋪筑。

（6）均衡穩(wěn)定措施

路面施工時(shí)，如果將舊路面作為路基的一部分，尤其在舊路上直接鋪筑路面結(jié)構(gòu)層時(shí)，必須對(duì)舊路面進(jìn)行彎沉檢測(cè)，在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下，還需要注意加寬部分路槽彎沉值應(yīng)基本接近舊路面彎沉值，其彎沉差應(yīng)控制在±50mm以內(nèi)，使新舊路基的回彈模量基本接近，這有利于新路面結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定。

（7）老路路基薄弱環(huán)節(jié)的處理

老路的路面基層及面層破壞以后，由于長(zhǎng)期雨水浸泡，導(dǎo)致路床出現(xiàn)大面積翻漿，此時(shí)不僅要對(duì)路面基層及面層進(jìn)行全部清理，還要對(duì)路基進(jìn)行加固處理，以防新面層再次破壞。當(dāng)破損面積在3m2以下時(shí)，可用底基層攤鋪料直接換填3m，壓實(shí)后鋪筑底基層；當(dāng)破損面積超過(guò)3m2時(shí)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)方面的考慮進(jìn)行換填處理。

（8）采用封層土控制差異沉降

在進(jìn)行老路改擴(kuò)建過(guò)程中，往往根據(jù)路基標(biāo)高，在新老路基頂面通鋪1～2層封層土，以減弱新老路基差異沉降造成的路面應(yīng)力集中。

3 處理效果檢測(cè)

（1）壓實(shí)度與彎沉值檢測(cè)

在公路路基施工過(guò)程中，壓實(shí)度與彎沉值常被用作控制路基施工壓實(shí)質(zhì)量的指標(biāo)。為了保證新老路基結(jié)合部工后不出現(xiàn)路面開(kāi)裂，必須使新老路基處理后的彎沉值和壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求（彎沉合格值為80mm，壓實(shí)度合格值為96%）。表1列出了部分有代表性的彎沉值和壓實(shí)度。從表1可看出，處理后的彎沉值及壓實(shí)度完全滿足設(shè)計(jì)要求。

表1 處理后的彎沉值和壓實(shí)度

（2）兩個(gè)雨季后的工后沉降檢測(cè)

路基的工后沉降一直是公路建設(shè)過(guò)程中最受關(guān)注的問(wèn)題。路基工后沉降的大小，不僅是正確認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)其路基穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，同時(shí)也是檢驗(yàn)低等級(jí)公路改擴(kuò)建過(guò)程中新老路基結(jié)合部位設(shè)計(jì)及施工處置措施合適與否最有力的依據(jù)。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)K42+500處工后沉降觀測(cè)結(jié)果

由于現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)觀測(cè)斷面的沉降規(guī)律基本一致，故本文只給出了變形較大的斷面K42+500處的觀測(cè)結(jié)果。結(jié)果顯示，改擴(kuò)建初期沉降較快，一年后沉降基本穩(wěn)定，其最大不均勻沉降為0.14mm，說(shuō)明結(jié)合部位的設(shè)計(jì)及施工處置措施較為合理。

4 結(jié)論

減小新老路基的不均勻沉降是解決新老路基結(jié)合部位路面開(kāi)裂問(wèn)題最根本的措施，為此通過(guò)對(duì)地基處理、路基填料的選擇及新舊路基銜接處理等8個(gè)環(huán)節(jié)采取嚴(yán)格的處置措施，使得某改擴(kuò)建工程在經(jīng)歷兩個(gè)雨季后最大不均勻沉降僅為0.14mm，未出現(xiàn)路面開(kāi)裂病害。

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