陷坑和裂縫路面病害機(jī)理及其處治方法

吳占峰

【摘 要】陷坑、裂縫是常見路面病害，本文是筆者基于多年來對路面病害的調(diào)查資料和處治的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，可供公路工程勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和養(yǎng)護(hù)借鑒參考。

【關(guān)鍵詞】公路路面；陷坑；裂縫；病害機(jī)理；處治方法

【Abstract】Highway pavement crack and pitfall are the main problems that often occur. The author have deal with them several years through investigation and treatment experiment. Here are some ways we can follow.

【Key words】Highway；Pavement；Crack；Pitfall；Mechanics；Treatment

1. 前言

（1）我國公路特別是高速公路持續(xù)快速發(fā)展備受國內(nèi)外關(guān)注，其發(fā)展對國家經(jīng)濟(jì)高速增長起到不可估量的推動作用。但是，我們也應(yīng)面對因勘察、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理環(huán)節(jié)存在的某些問題，致使路面出現(xiàn)陷坑和裂縫病害。某些病害在交工后不久就較為嚴(yán)重，對此不得不進(jìn)行處理，雖然不斷加大處理力度但仍得不到有效結(jié)果，這即是人們稱之為“豆腐渣工程”。

（2）路面病害不僅使國家蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也因其達(dá)不到設(shè)計(jì)的車速標(biāo)準(zhǔn)，甚至造成交通堵塞或斷行，影響到交通安全，造成行車隱患，如若處治不當(dāng)，不僅會給社會帶來不可估量的經(jīng)濟(jì)損失，也會給公路行業(yè)的形象造成巨大傷害。因此，路面病害防治任務(wù)是我們公路事業(yè)的重中之重，必須防患于未然從根本上解決。

2. 陷坑和裂縫路面病害機(jī)理分析及其處治方法

路面病害的發(fā)生不僅與工程勘察、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理的人為環(huán)節(jié)有關(guān)，也與場地工程地質(zhì)條件、填料工程性質(zhì)、路基填筑高度、地形地貌條件和氣象條件等客觀因素有關(guān)。

處治路面病害是事后被動所為，而其基本對策是從工程勘察、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理環(huán)節(jié)的源頭進(jìn)行控制和預(yù)防病害，這就要求我們認(rèn)真執(zhí)行勘察規(guī)范，查明場地工程地質(zhì)條件，說明誘發(fā)病害的潛在工程地質(zhì)問題和處置方案；設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)依據(jù)工程地質(zhì)勘察文件，并遵照有關(guān)規(guī)范要求，作出有針對性的最優(yōu)設(shè)計(jì)；施工和監(jiān)理應(yīng)嚴(yán)把設(shè)計(jì)的實(shí)施和嚴(yán)格執(zhí)行施工規(guī)范有關(guān)規(guī)定。本文對上述不做詳細(xì)論述，而僅就對已有的常見病害論述其機(jī)理，并提出處治方法建議。

2.1 陷坑

2.1.1 軟弱地基、填料巖土軟化成因陷坑。

該類陷坑多處于低填或零填路基及挖方路基，其地基為軟弱土或因地下水出露或排水不暢致使地基和填料巖土軟化構(gòu)成陷坑病害的潛在因素。該類病害特點(diǎn)是路面出現(xiàn)彈簧沉陷和隆起，致使路面結(jié)構(gòu)完全破壞。養(yǎng)護(hù)單位雖然歷年回填陷坑削去隆起，但仍不能得到有效的治理。對該類路面病害處治應(yīng)針對其原因，建議處治方法如下：軟弱巖土地基薄層時(shí)可全部挖除，回填工程性質(zhì)穩(wěn)定的透水材料；軟弱巖土地基厚層時(shí)可酌情采用粘結(jié)加固樁或排水固結(jié)粒料樁復(fù)合地基處理；對軟化的巖土填料應(yīng)挖除，回填工程性質(zhì)穩(wěn)定材料；強(qiáng)化路基路面排水和地下水排泄，預(yù)防地基巖土和填料軟化。

2.1.2 灰土基層強(qiáng)度低、灰土基層和路床均軟化原因的陷坑。

（1）該病害特點(diǎn)是最初發(fā)現(xiàn)路面上有灰白色斑點(diǎn)，其成分為灰土，其后斑點(diǎn)密集并擴(kuò)大為陷坑，陷坑又逐漸擴(kuò)展，致使路面整體破壞。

分析該類病害主要內(nèi)因是路面排水和防滲功能差，灰土基層厚度和強(qiáng)度不夠，路床壓實(shí)度和CBR強(qiáng)度不滿足設(shè)計(jì)要求，特別是填筑材料未經(jīng)改性處理的膨脹土；主要外因是暴雨季節(jié)路面積水深，且積水時(shí)間長，車流量大，特別是大型重載貨車多。基于上述內(nèi)外因條件，行車時(shí)重車輪像活塞頻繁強(qiáng)壓路面積水使之進(jìn)入并抽洗灰土層和路床，致使灰土層和路床土軟化并被帶至路面形成灰白色斑點(diǎn)，最終導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)破壞。

（2）處置應(yīng)盡早發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，防止病害擴(kuò)大。建議對病害嚴(yán)重路段采取挖除全部路面結(jié)構(gòu)層，對CBR強(qiáng)度不符合規(guī)范要求的路床也應(yīng)挖除，重新做好符合設(shè)計(jì)和質(zhì)量要求的路面結(jié)構(gòu)層和上路床，并可酌情在灰土基層中加鋪1～2層防滲土工布；對病害不嚴(yán)重且呈局部出現(xiàn)者，可采取壓漿加固方法。

2.2 裂縫

2.2.1 溫差收縮效應(yīng)裂縫。

該裂縫多以5～10米不同間隔呈橫向順直貫通，其寬度1～3mm不等，個(gè)別大于3mm。取芯證實(shí)該裂縫延伸至半鋼性水泥穩(wěn)定碎石基層。分析原因是與該基層配合比強(qiáng)度及其施工期溫度過高，且溫差變化大，養(yǎng)護(hù)不規(guī)范有關(guān)，我們稱該類裂縫為溫差收縮效應(yīng)裂縫。

基于該裂縫延伸度小，僅為已穩(wěn)定收縮裂縫，則建議切縫后用瀝青填充裂縫即可。

2.2.2 施工搭接裂縫。

該裂縫處于施工搭接部位，且長而順直，延伸至半剛性基層，這與施工搭接有關(guān)?；谄溲由鞙\已處于穩(wěn)定狀態(tài)，則建議僅采用切縫后用瀝青填充裂縫即可。

2.2.3 脹縮裂縫。

該裂縫為縱向裂縫，出現(xiàn)在用膨脹土填筑的路基，特別是路床采用未改性的膨脹土，路堤上部邊坡未封閉防護(hù)的路基。裂縫出現(xiàn)在土路肩、緊急停車帶和行車道。土路肩裂縫寬達(dá)0.5～3cm，且長而順直，切斷排水槽，其深度切過下路床。緊急停車帶和行車道裂縫寬度小于0.5cm，其長短不一，長者達(dá)百余米，短者小于50cm或更短，呈雁行排列，其深度切過上路床。

裂縫與采用未經(jīng)改性的膨脹土填筑路床有關(guān)，這是因?yàn)槁返躺喜课捶忾]防護(hù)條件下，致使膨脹土路床在斜坡處于臨空暴露，受大氣影響在水平方向和垂直方向發(fā)生膨脹變形。由于大氣影響程度是變數(shù)，而脹縮變形在不同時(shí)間也不同，則出現(xiàn)的裂縫寬度和部位也不同，即形成多條且其長度和寬度也有差異。

基于該類型裂縫的成因，則建議對路肩裂縫采用瀝青充填后作混凝土封堵；對路面裂縫采用切縫后用瀝青填充裂縫處理；對路肩和路堤斜坡做全封閉防護(hù)。

2.2.4 路堤自身失穩(wěn)滑移裂縫、路堤和地基整體失穩(wěn)滑移裂縫。

裂縫特點(diǎn)是在路面上呈弧形，兩端收斂于同一側(cè)路肩，且規(guī)模大小不一，裂縫在橫斷面上可處于任何部位，其向下可呈圓弧形傾向于堤外。路堤自身失穩(wěn)滑移的滑動面至于路堤坡腳未切入地基，路堤和地基整體失穩(wěn)滑移的滑動面切入地基一定深度，且堤外出現(xiàn)地基受剪切破壞而隆起。

路堤自身失穩(wěn)滑移原因是路堤填料的內(nèi)摩擦角和粘聚力強(qiáng)度參數(shù)不滿足填高和坡率要求；路堤和地基整體失穩(wěn)滑移原因是地基內(nèi)摩擦角和粘聚力強(qiáng)度參數(shù)不滿足過高路堤荷載要求。

處治方法是針對原因控制路堤自身和地基穩(wěn)定使其不再發(fā)生滑移，對路堤自身失穩(wěn)滑移可在坡腳設(shè)置重力式擋墻或反壓護(hù)道，并調(diào)整坡率，這是優(yōu)先考慮采用的簡易而經(jīng)濟(jì)的方法，除此，可酌情對路堤斜坡采用錨桿（土釘）加固或在坡腳設(shè)置抗滑樁方案；對路堤和地基整體失穩(wěn)滑移，被認(rèn)為是有一定難度的治理工程，建議對斜坡采用錨桿加固、坡腳酌情設(shè)置抗滑擋墻和抗滑樁或綜合運(yùn)用方案，其設(shè)計(jì)應(yīng)使錨桿、擋土墻和抗滑樁伸入滑動面以下足夠深度。

基于處治后的路堤自身、路堤和地基整體的穩(wěn)定條件，外因滑動形成的裂縫可得到有效的控制而不發(fā)展，則對已形成的裂縫可采用切縫后用瀝青填充裂縫即可。

2.2.5 地基不均勻成因裂縫。

地基不均勻指路基跨越溝塘、洼地和先期堆積的垃圾和廢渣，對其又無做必要地基處置。則路堤填筑后出現(xiàn)不均勻沉降而形成裂縫。裂縫處于結(jié)合部其形態(tài)與結(jié)合部邊界形狀有關(guān)，裂縫基本反映出不均勻地基范圍。

處理方法除對已有裂縫做切縫后用瀝青填充裂縫外，最根本方法是對不利的地基作加固處理，其方法可酌情采用壓漿或復(fù)合地基后處理。

2.2.6 填料不均勻成因裂縫。

填料不均勻指填料成份復(fù)雜，特別是有膨脹巖土、礫卵石或大粒徑漂石，施工時(shí)不按虛鋪的規(guī)定厚度，對不同工程性質(zhì)巖土填料無作分選或均勻拌合，而是無序地混亂上料。則填料不均，其工程性質(zhì)差別大，壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)不能有效控制，這就使填筑所作的路面出現(xiàn)不均勻沉降形成不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫，裂縫反映出不均勻填料范圍和其復(fù)雜程度。

基于該類裂縫與填料不均勻有關(guān)，且不涉及地基問題，則建議對裂縫范圍作壓漿處理，處理深度應(yīng)進(jìn)入下路堤，路堤填高小時(shí)可至于原地面；對已出現(xiàn)裂縫，當(dāng)網(wǎng)狀裂縫密集時(shí)，可重新作面層；對個(gè)別少量裂縫可切縫后用瀝青填充裂縫即可。

3. 結(jié)論與建議

3.1 處治陷坑和裂縫常見路面病害應(yīng)主動從工程勘察、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理諸環(huán)節(jié)源頭控制，而工程勘察、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)尤為重要。

3.2 路面病害原因多與場地工程地質(zhì)條件有關(guān)，強(qiáng)化巖土工程勘察和巖土工程設(shè)計(jì)對公路行業(yè)勘察設(shè)計(jì)院是至關(guān)重要的。

3.3 對已出現(xiàn)的路面病害應(yīng)認(rèn)真調(diào)查，分析病害機(jī)理，處治方法應(yīng)有針對性，否則就會勞而無功，得不到有效治理。

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[文章編號]1619-2737（2015）03-30-037