路基拓寬中的常見病害分析及加筋處治

李 中 海

(山西長興路橋工程有限公司，山西 長治 046000)

路基拓寬中的常見病害分析及加筋處治

李 中 海

(山西長興路橋工程有限公司，山西 長治 046000)

介紹了路基拓寬中常見的病害類型，分析了路基拓寬工程病害的形成機理，提出了采用土工格柵對新老路基結(jié)合部位進(jìn)行加筋處治的方法，并對其設(shè)計與施工質(zhì)量控制進(jìn)行了研究，指出該技術(shù)對提高新老路基承載力效果顯著，是一種減少不均勻沉降的有效方法。

路基，格柵，病害，變形

近年來，在“普及與提高相結(jié)合，以提高為主”的公路建設(shè)方針指引下，我國的公路建設(shè)將以提高公路服務(wù)性能為主。通過對低等級公路或部分高速公路進(jìn)行拓寬以提高服務(wù)水平將成為我國公路以后公路建設(shè)的主流，我國將面臨越來越多的公路改擴(kuò)建工程。在我國一些進(jìn)行了路面拓寬的公路中，在新舊路基交接處出現(xiàn)的沉陷、裂縫、破碎等現(xiàn)象使得路面的使用性能降低。如何解決這些問題，提高交通質(zhì)量和交通安全，延長道路使用壽命是公路路基拓寬的重點。

在公路拓寬設(shè)計中，沿新老路基結(jié)合面的破壞是不可避免的。新路和老路必須良好結(jié)合，新拓寬的路面結(jié)構(gòu)性能必須盡可能和原有路面相近。因此，在路面拓寬工程設(shè)計中，通過工程措施來減小新老路基結(jié)合部位的不均勻沉降，是減少路面病害、提高路面使用性能的有效途徑。

1 路基拓寬中的常見病害類型

在舊路拓寬工程中，拓寬后路基質(zhì)量直接決定著改建后公路的使用壽命。在我國很多拓寬工程中，路面完工后產(chǎn)生了開裂，導(dǎo)致路基路面的破壞。

新舊路基結(jié)合部位的施工質(zhì)量直接決定了路面質(zhì)量。在新老路基結(jié)合部位病害中，主要病害類型有四種，分別是路基損壞、路面損壞、支擋結(jié)構(gòu)損壞、路面整體性能下降。在新老路基拓寬工程中，路面損壞是最常見的病害，路基和支擋結(jié)構(gòu)損壞是路基穩(wěn)定性不足的具體體現(xiàn)，路面整體性能下降是各種病害發(fā)展的必然結(jié)果。

在我國很多拓寬的路面中，在新舊路基結(jié)合部位出現(xiàn)了沉陷、裂縫、破碎等病害(如圖1，圖2所示)，限制了路面的通行能力和使用效果，嚴(yán)重的甚至造成行車安全隱患。

2 路基拓寬工程病害的成因機理

在公路拓寬工程中，由于新路基穩(wěn)定性不足和新老路基不協(xié)調(diào)變形，拓寬公路出現(xiàn)各種病害是不可避免的。

2.1 新路基穩(wěn)定性不足

在路面拓寬工程中，拓寬部位地基過陡且軟弱，其自身穩(wěn)定性不能充分滿足路基穩(wěn)定性的要求。

2.2 新老路基不協(xié)調(diào)變形

在路面拓寬工程中，新老路基的不協(xié)調(diào)變形主要是新老路基的不均勻沉降，其中以橫向不均勻沉降為主。工程實踐表明，引起新老路基不協(xié)調(diào)變形的原因有：

1)新老路基存在差異沉降。根據(jù)導(dǎo)致差異沉降的原因不同，主要分為地基變形差異引起的差異沉降、填方高度不同引起的差異沉降和填料或壓實度不同引起的差異沉降三種。

在公路拓寬工程中，新路基填料的工后壓密變形大造成差異沉降。施工過程中，路基填料多半就近從挖方斷面上直接獲取，含有有機植物根莖及腐蝕性耕植土。山區(qū)路基填土多為土石混合料，對路表水和地下水有一定滲透能力，易發(fā)生掏蝕。這些都使得新路基壓實度難以保證。

2)新老路基路面不同的抗變形能力差異。在路基拓寬工程中，老路基固結(jié)沉降完成而處于穩(wěn)定，新路基才開始進(jìn)行固結(jié)沉降，這會使得路基路面整體的回彈模量不同，導(dǎo)致新老路基路面的抗變形能力存在著不小的差異。老路基的抗變形能力要比新路基強。

3)老路基結(jié)合不良。主要是由于：a.結(jié)合面處治不當(dāng)。新路基填筑時，新老路基結(jié)合部位的施工工藝復(fù)雜，施工難度較大，容易形成薄弱面或潛在的滑裂面，從而誘發(fā)路基失穩(wěn)。b.臺階開挖不合理。在新老路基結(jié)合面上，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行臺階開挖是確保施工質(zhì)量的關(guān)鍵。否則，不合理開挖形成的結(jié)合不良導(dǎo)致潛在的滑裂面隱患。c.結(jié)合面上的蠕滑。當(dāng)新老路基結(jié)合部位強度不足時，容易導(dǎo)致路基沿結(jié)合面發(fā)生蠕滑，路面表現(xiàn)出產(chǎn)生錯臺、脫空、裂縫等病害。d.排水系統(tǒng)導(dǎo)致的病害。路面排水系統(tǒng)在設(shè)計中存在不完善，在后期養(yǎng)護(hù)中不及時等問題時，都會使得水分入侵路基，導(dǎo)致路基強度下降并出現(xiàn)病害。

3 新老路基的不協(xié)調(diào)變形

大量的工程實踐表明，對路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的不是沉降總量，而是新老路基的不協(xié)調(diào)變形。拓寬寬度的增加導(dǎo)致了不協(xié)調(diào)變形的增加。

新老路基不協(xié)調(diào)變形主要由三個方面組成：1)新老路基的自身壓縮變形(見圖3a))；2)新路基作用下地基的固結(jié)沉降(見圖3b))；3)新老路基結(jié)合部結(jié)合強度不足導(dǎo)致的不協(xié)調(diào)變形(見圖3c))。

可以看出，在新老路基結(jié)合處，路基和路面結(jié)構(gòu)層強度不一，地基沉降存在差異，容易導(dǎo)致路面開裂。為解決該問題，參考國內(nèi)外許多工程經(jīng)驗，采用加筋技術(shù)來提高路基性能，有效減少和緩解路面病害的發(fā)生，其中，采用土工格柵對新老路基結(jié)合部位進(jìn)行加筋處治，是一種延緩不均勻沉降發(fā)生的有效方法。

4 土工材料加筋處治技術(shù)的設(shè)計和施工

對新舊路基交接處不均勻沉降的影響，在路面拓寬工程中，采用土工格柵加筋處治能有效確保新舊路基壓實度基本一致，有效減少不均勻沉降。

4.1 結(jié)合部土工格柵加筋設(shè)計

土工格柵具有高抗拉強度、低延伸率、無蠕變的特性，物理化學(xué)性能穩(wěn)定、耐高溫、嵌鎖性能良好，應(yīng)用于新老路基加固，能將荷載和應(yīng)力均勻地擴(kuò)散在較大的面積范圍內(nèi)，對于緩解新舊路面沉降不均導(dǎo)致結(jié)合處的裂縫效果顯著。

土工格柵主要有塑料格柵、鋼塑格柵、玻璃纖維格柵和玻纖聚酯格柵四類，其中玻璃纖維格柵應(yīng)用較為廣泛。在工程設(shè)計中，根據(jù)工程地質(zhì)、投資預(yù)算等綜合因素考慮選擇適用的格柵。

在施工中，應(yīng)在新老路基結(jié)合部兩側(cè)的一定范圍內(nèi)水平鋪設(shè)土工格柵，土工格柵的一端應(yīng)伸入老路基的整個臺階寬度，另一端在新路基中的鋪設(shè)長度應(yīng)達(dá)到車道線外緣。在拓寬范圍的原地面鋪設(shè)一層，鋪設(shè)層數(shù)不少于三層，盡可能每一臺階鋪設(shè)一層(見圖4)。

4.2 結(jié)合部土工格柵施工

在加筋施工中，嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行施工是確保拓寬工程質(zhì)量的關(guān)鍵。

1)底基層施工。在格柵鋪設(shè)前，應(yīng)將腐殖土等不良土層進(jìn)行清除。在老路基開挖臺階前，對待開挖路段的土質(zhì)、密實度、含水率等進(jìn)行檢測，以確定是否需要進(jìn)行加固或調(diào)整開挖的臺階尺寸。若原路肩和基底密實度達(dá)不到設(shè)計要求時，可采用沖擊碾壓或強夯法等進(jìn)行增強補壓，確保壓實度不低于95%，盡量減小新老路基拼接拓寬的差異變形。對施工基層進(jìn)行清掃，在拼接縫兩側(cè)各1.5 m范圍內(nèi)進(jìn)行清掃、吹塵和清洗。

2)鋪設(shè)格柵。在施工中，土工格柵應(yīng)沿線路的橫向方向進(jìn)行鋪設(shè)，應(yīng)確保格柵的鋪設(shè)方向與線路走向保持垂直。先自老路堤向新路堤方向?qū)⑼凉じ駯耪归_并剪斷。再使用工具將格柵張開拉緊并使用U形錨釘將其固定。為確保格柵與路面的良好粘結(jié)，最后使用輕型膠輪壓路機進(jìn)行適度碾壓。在新老基層拼接縫位置，應(yīng)將土工格柵在其兩側(cè)各以一定寬度縱向連續(xù)鋪設(shè)，應(yīng)確保搭接長度不小于50 cm。

3)攤鋪填料后碾壓。鋪好土工格柵后，鋪設(shè)上層填料至設(shè)計厚度后使用壓路機完成碾壓。攤鋪、碾壓應(yīng)從兩邊向中間推進(jìn)，碾壓自兩邊向中間進(jìn)行，以確保壓實度符合設(shè)計要求。

根據(jù)設(shè)計層數(shù)，重復(fù)進(jìn)行2)，3)工序，直至路面施工。

4.3 施工質(zhì)量控制

除正常的施工工藝外，還應(yīng)注意以下內(nèi)容：

1)在碎石層上攤鋪土工格柵時，為避免直接接觸碎石導(dǎo)致的破壞，可在鋪設(shè)前撒鋪一定厚度的粗砂。

2)在施工中，應(yīng)連續(xù)鋪設(shè)土工格柵。為防止出現(xiàn)格柵破壞和撕裂，在鋪設(shè)過程中應(yīng)避免扭曲、褶皺、過量拉伸等。

3)在施工中，應(yīng)確保每層的填土厚度不超過30 cm。同時，進(jìn)行壓實度控制，路床范圍內(nèi)以不低于95%為宜，其他部位不低于93%為宜。

4)在施工中，嚴(yán)控運送混合料的車輛出入，在格柵層上禁止急轉(zhuǎn)向、急剎車和傾瀉混合料腳料，以防止對格柵的損壞。對發(fā)現(xiàn)的折損、刺破、撕裂等損壞，應(yīng)及時修補或更換。

5)施工前做好臨時排水系統(tǒng)，截斷流向拓寬作業(yè)區(qū)的水源，開挖臨時排水溝，保證施工期間排水通暢。

6)新老路基結(jié)合部位工藝復(fù)雜，施工難度大，易產(chǎn)生質(zhì)量問題，應(yīng)密切關(guān)注該部位的壓實度。

5 結(jié)語

公路路基拓寬的關(guān)鍵在于控制新老路基的不均勻沉降，導(dǎo)致路面變形或開裂。大量的工程實踐表明，加筋處治法能有效減少新路基的沉降，對防止填料局部下陷，最大程度地減少地基的不均勻沉降效果顯著。

在舊路改建過程中，特別是路面拓寬工程中，使用土工格柵加筋法進(jìn)行新老路基結(jié)合部處治，能有效提高路面承載力，減小不均勻沉降的發(fā)生，這對延長路面使用壽命，確保公路交通安全和交通質(zhì)量意義重大。

[1] 應(yīng)榮華.新老路基結(jié)合部處治技術(shù)[D].長沙：長沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院，2007.

[2] 黃洪鋒.土工格柵處理新舊路交接的方法[J].現(xiàn)代企業(yè)文化，2009(6)：89-92.

[3] 王玉杰.土工格柵在新舊路基搭接中的應(yīng)用[J].國防交通工程與技術(shù)，2014(8)：111-113.

The common diseases analysis and reinforcement treatment in sub-grade widening

LI Zhong-hai

(ShanxiChangxingRoad&BridgeEngineeringLimitedCompany,Changzhi046000,China)

This paper introduced the common diseases types in sub-grade widening, analyzed the forming mechanism of sub-grade widening engineering diseases, put forward the method using the geo-grid to make reinforcement treatment to new and old sub-grade combination parts, and researched its design and construction quality control, pointed out that the technology had significantly effect to improve the new and old sub-grade bearing capacity, was an effective method to reduce uneven settlement.

sub-grade, grille, disease, deformation

1009-6825(2014)28-0144-02

2014-07-13

李中海(1969- )，男，工程師

U416.1

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