高速公路拓寬路基病害機(jī)理及防治

陳 艷 紅

(山西省公路工程監(jiān)理技術(shù)咨詢公司，山西 太原 030006)

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高速公路拓寬路基病害機(jī)理及防治

陳 艷 紅

(山西省公路工程監(jiān)理技術(shù)咨詢公司，山西 太原 030006)

描述了高速公路拓寬路基病害的表現(xiàn)形式，根據(jù)拓寬路基病害的產(chǎn)生機(jī)理，從臺(tái)階開挖、路基壓實(shí)、土工格柵鋪設(shè)等方面，闡述了高速公路拓寬路基病害的防范對(duì)策，從而提高高速公路的建設(shè)質(zhì)量。

高速公路，拓寬路基，病害機(jī)理，壓實(shí)度，土工格柵

在交通運(yùn)輸業(yè)迅猛發(fā)展的今天，我國(guó)許多已建高速公路已經(jīng)無法滿足新時(shí)期交通運(yùn)輸需求，所以為了確保行車暢通，預(yù)防安全事故的發(fā)生，就必須要拓寬高速公路路基。然而，在實(shí)際的路基拓寬施工中卻存在裂縫等諸多病害。因此，為了確保高速公路路基拓寬施工的質(zhì)量，有必要對(duì)其機(jī)理及防治對(duì)策進(jìn)行深入探究。

1 高速公路拓寬路基病害的機(jī)理

1.1 拓寬路基病害的表現(xiàn)

通過對(duì)我國(guó)國(guó)內(nèi)高速公路拓寬路基的使用及病害類型進(jìn)行調(diào)查可知，除了排水因素或者路面結(jié)構(gòu)本身等因素所引發(fā)的路基病害類型之外，高速公路拓寬路基的常見病害類型主要包括路基在橫向存在的不均勻沉降問題、路基在縱向存在開裂問題。其中縱向不均勻路基沉降問題主要在于新舊高速公路路基交接部位處的地基承載力不同，會(huì)因受力的不平衡而使路基出現(xiàn)不均勻沉降；而縱向路基開裂問題就是指路基在新舊高速公路搭接部位處由于受到剪切力、壓力以及水平力等應(yīng)力的綜合作用而使路基交界部位出現(xiàn)縱向裂縫，這兩種拓寬路基病害均會(huì)對(duì)高速公路路基的使用性能產(chǎn)生不利影響，會(huì)影響行車的穩(wěn)定性和安全性。因此，必須要采取有效的防治對(duì)策來防范各種類型的拓寬路基災(zāi)害。

1.2 拓寬路基病害的機(jī)理

針對(duì)拓寬路基的病害機(jī)理而言，其成因均在于受到不均衡外力作用所造成。

一方面，針對(duì)高速公路拓寬路基的縱向裂縫的形成機(jī)理而言，伴隨著高速公路地基沉降量的增加，拓寬路基搭接部位所存在的拉應(yīng)力也相應(yīng)增加，同時(shí)也會(huì)在新舊路基交接部位附近處產(chǎn)生縱向裂縫。而在路基裂縫出現(xiàn)以后，相應(yīng)的拉應(yīng)力會(huì)重新進(jìn)行分布，致使縱向裂縫的底部部位處成為了比較薄弱的部位。但是伴隨著時(shí)間的推遲，進(jìn)一步增加了不均勻沉降量，并且相應(yīng)的裂縫也會(huì)逐步向下發(fā)展。與此同時(shí)，鑒于高速公路拓寬路基的新舊搭接部位上面的底基層底部本身就處于拉應(yīng)力區(qū)域，其在拓寬路基發(fā)生開裂問題之后，相應(yīng)的受力條件會(huì)更加不利，這使底基層出現(xiàn)了嚴(yán)重的開裂問題，相應(yīng)的裂縫的發(fā)展也會(huì)逐步由下向上而發(fā)展，直至在高速公路路基表面出現(xiàn)裂縫為止。由此可知，高速公路路基拓寬的縱向裂縫實(shí)際上主要是由于不均勻沉降因素所造成，相應(yīng)拓寬路基裂縫的發(fā)展也會(huì)逐漸使公路路面出現(xiàn)縱向裂縫，降低了高速公路路基的整體承載力和整體性能，極大地破壞了高速公路的路面結(jié)構(gòu)整體性，使路基路面結(jié)構(gòu)很容易遭受雨水的侵襲，從而會(huì)引發(fā)更為嚴(yán)重的病害。

另一方面，針對(duì)高速公路拓寬路基路面的橫向不均勻沉降問題，其主要在于拓寬路基在橫向部位的附加應(yīng)力分布不均衡所造成，尤其是在高速公路路面形心位置處或者路基加寬部位處的沉降值最大，并且會(huì)逐步發(fā)展到高速公路路基的頂部，此時(shí)如果高速公路路面底基層部位處所設(shè)置的板體結(jié)構(gòu)采用的是高質(zhì)量的施工材料，那么就很容易使高速公路拓寬路基頂部的局部部位處出現(xiàn)脫空問題，同時(shí)也會(huì)使路基路面結(jié)構(gòu)部位處所受的應(yīng)力發(fā)生比較大的變化，相應(yīng)的沉降差異也會(huì)逐步過渡到高速公路拓寬路基的表面，從而致使拓寬路基在縱向出現(xiàn)條帶狀的沉陷病害。但是無論上述哪種拓寬路基病害，其均會(huì)對(duì)公路行車穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生不利影響，所以必須在分析相應(yīng)病害形成機(jī)理的基礎(chǔ)上，對(duì)其防治對(duì)策進(jìn)行深入探究。

2 高速公路拓寬路基病害的防范對(duì)策

針對(duì)提升高速公路拓寬路基的施工質(zhì)量，增強(qiáng)拼接部位的施工性能，減少搭接部位在施工之后的沉降量的措施而言，其主要通過提高新填土壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)、采用新型公路路基填料、開挖路基邊坡臺(tái)階以及土工格柵鋪設(shè)等，下面著重就這幾種常見的施工方法進(jìn)行探究。

2.1 開挖臺(tái)階

在高速公路拓寬路基施工的過程中，施工單位可以通過合理開挖臺(tái)階(臺(tái)階寬度不小于2 m)來去除公路路基邊坡部分那些壓實(shí)度不滿足施工要求的填土和表層土，并進(jìn)行壓實(shí)處理，同時(shí)也可以增加新舊路基結(jié)合的有效面積，為土工格柵的建設(shè)提供必要的錨固長(zhǎng)度和平臺(tái)。但是臺(tái)階的形狀會(huì)直接關(guān)乎新舊路基拼接的質(zhì)量，常用的臺(tái)階形式主要包括內(nèi)挖式、傾斜式和標(biāo)準(zhǔn)式三種類型，具體需要根據(jù)工程實(shí)踐的實(shí)際情況以及經(jīng)濟(jì)性原則等來進(jìn)行綜合確定。另外，關(guān)于臺(tái)階設(shè)置時(shí)需不需要設(shè)置內(nèi)傾角的問題，也需要根據(jù)實(shí)際情況來合理選擇。

2.2 提高路基壓實(shí)度

在現(xiàn)有的高速公路工程中，通過對(duì)拓寬高速公路路基的壓實(shí)度進(jìn)行提升，可以顯著改善舊有公路路基的承載性能，確保其可以滿足新時(shí)期的運(yùn)行承載需求。實(shí)踐研究表明，通過對(duì)高速公路拓展路基的新舊路基交接部位處進(jìn)行壓實(shí)處理，一般通常將拓寬路基壓實(shí)度提高2個(gè)百分點(diǎn)，相應(yīng)的承載力即可滿足使用需求。另外，在新舊高速公路路基的結(jié)合部位處，需要合理設(shè)置分隔帶，做好相應(yīng)的防排水施工，避免地表水滲入地基而降低其整體承載性能和抗剪強(qiáng)度，從而可以避免路基出現(xiàn)失穩(wěn)或者變形等問題；也可以在拓寬路面的交接部位處，在基層底面部位處合理敷設(shè)加筋材料來全面增強(qiáng)路基基層底面的抗裂性能和抗變形能力，以全面防范拓寬路基病害的出現(xiàn)。

2.3 鋪設(shè)土工格柵

在高速公路新舊路基的交接部位處合理鋪設(shè)土工格柵，有利于提升拓展路基的整體性，改善其受力情況，也有助于降低拓展路基所承受的剪應(yīng)力和拉應(yīng)力等應(yīng)力，同時(shí)也有助于限制拓展高速公路路基的側(cè)向位移，減小高速公路路基頂部橫向的沉降量。通常而言，在高速公路拓展路基上敷設(shè)土工格柵的時(shí)候，適宜將其敷設(shè)在路基底面和路床上面，以避免路基在拉力作用下而開裂?？梢哉f，土工格柵的敷設(shè)就是為了平衡路基的應(yīng)力分布，降低新舊路基交接部位的不均勻沉降量。在現(xiàn)行土工格柵錨固的時(shí)候，主要采用“U”形錨釘或者臺(tái)階面自然錨固等方式，但是這兩種錨固方式所預(yù)留的錨固長(zhǎng)度僅為1 m左右，所以實(shí)際的錨固質(zhì)量無法保證。而隨著研究的深入，錨固板法等新型錨固法得到了廣泛應(yīng)用，其可以解決上述兩種錨固方式所存在的不足，具體就是采用靜壓的方法來將鋼筋混凝土錨固板壓入到地基土中，并將其和格柵進(jìn)行有效連接，以便借此來全面提升錨固力，增強(qiáng)錨固施工處理的效果。

3 結(jié)語

隨著高速公路建設(shè)的發(fā)展，有許多已修公路的路基寬度已經(jīng)無法滿足交通運(yùn)輸需求，所以在不重建的基礎(chǔ)上，就需要采取路基拓寬改造施工。本文針對(duì)拓寬路基可能存在的病害形成機(jī)理進(jìn)行了分析，并提出了一些針對(duì)性的防治對(duì)策，以期全面防范拓寬路基病害的發(fā)生。

[1] 張春會(huì),呂 錦.高速公路拓寬路基病理機(jī)理及防治[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2012(2):168-169.

[2] 趙 柯,榮 露.察格高速公路路基病害機(jī)理及防治研究[J].西部交通科技,2015(12):35-36.

[3] 金小平,王永旗.高速公路拓寬路基病害機(jī)理及防治[J].城市建設(shè)理論研究,2014(7):93-94.

On mechanism for diseases in widened subgrade on expressways and their prevention

Chen Yanhong

(Shanxi Road Engineering Inspection and Technical Consultancy Co., Ltd, Taiyuan 030006, China)

The paper indicates the performance of the diseases in the widened subgrade of expressways, and illustrates the prevention strategies for the widened subgrade diseases on the expressways from the step excavation, subgrade compaction, geogrid, and pavement, according to their mechanism for the diseases, so as to improve the construction of the expressways.

expressway, widened subgrade, disease mechanism, compaction, geogrid

1009-6825(2016)30-0158-02

2016-08-18

陳艷紅(1975- )，女，工程師

U416.1

A