高速公路拓寬路基的主要病害及控制方法

周 磊

（湖南省湘通工程咨詢有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

高速公路工程是一項(xiàng)復(fù)雜、工序繁瑣且具有系統(tǒng)性的項(xiàng)目，高速公路不僅促進(jìn)了國(guó)家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，還加強(qiáng)了區(qū)域間經(jīng)濟(jì)、政治、文化等方面的交流，進(jìn)而提高了人們的生活水平[1]。路基作為整個(gè)高速公路結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對(duì)其加強(qiáng)質(zhì)量控制，能夠提升路基的穩(wěn)定性，并避免質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生。但在路基施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些病害，需要相關(guān)工作人員仔細(xì)分析原因，采取一定的控制方法來(lái)提升質(zhì)量。

一、高速公路拓寬路基的主要病害及原因

（一）病害形式

1.新老路基間的差異沉降

在工程項(xiàng)目不斷推進(jìn)的情況下，老路基已經(jīng)基本完成固結(jié)工作，而新路基固結(jié)則處于正在進(jìn)行的狀態(tài)。這時(shí)，新路基的沉降量是顯著高于老路基的。若一直保持這一特殊形式，必然會(huì)出現(xiàn)新路基與老路基結(jié)合面滑移的問(wèn)題，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)新路基失穩(wěn)的情況，最終發(fā)展成差異沉降。此外，差異沉降會(huì)導(dǎo)致路基表面變形，從而使道路的表面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的損害。不同材質(zhì)的公路在病害表現(xiàn)方式上也是不同的，例如瀝青路面會(huì)在交界處出現(xiàn)許多縱向裂縫，情況嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生面層破碎的情況。水泥混凝土路面則會(huì)在交界處發(fā)生拓展性、縱向的錯(cuò)臺(tái)、裂縫，并且隨著沉降的不斷發(fā)展，發(fā)生底板脫空的現(xiàn)象[2]。此外，新老路基間的差異沉降值與路基高度成正比，詳見(jiàn)圖1。

圖1 新老路基差異沉降值與高度

2.路面裂縫

在路基差異沉降問(wèn)題不斷發(fā)展的過(guò)程中，高速公路的結(jié)構(gòu)性能也會(huì)不斷下降。若道路的路面狀況指數(shù)及結(jié)構(gòu)的承載力均無(wú)法達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而為人們的行車安全埋下巨大的安全隱患。其中產(chǎn)生縱向裂縫的基本原理是由于路基差異沉降的不斷加強(qiáng)，會(huì)首先于路基頂部的結(jié)合部周圍發(fā)生裂縫，之后在拉應(yīng)力的作用下，實(shí)現(xiàn)重新分布，而縱向裂縫的底部便是最為薄弱的部位，并且在路基差異沉降問(wèn)題不斷發(fā)展的過(guò)程中，裂縫也會(huì)隨之越來(lái)越長(zhǎng)，并向下發(fā)展。同時(shí)，因?yàn)槁坊Y(jié)合部上方的基層底部處于拉力區(qū)，若是路基開(kāi)裂，其受力條件不佳，也會(huì)從底基層發(fā)生開(kāi)裂，呈現(xiàn)從下向上的發(fā)展趨勢(shì)，一直到路表出現(xiàn)明顯裂縫[3]。路面裂縫的表現(xiàn)形式主要在以下幾個(gè)方面：一是裂縫在高路堤的拓寬地段多發(fā)；二是拓寬的部位多在低洼、軟土層這類特殊地帶，因此整體的穩(wěn)定性偏差；三是裂縫主要集中于老路基中，且裂縫的規(guī)格也是大小不一；四是裂縫一般會(huì)在施工結(jié)束之后三個(gè)月才會(huì)出現(xiàn)，因此其穩(wěn)定的時(shí)間也會(huì)存在差異。

（二）形成原因

總的來(lái)說(shuō)，高速公路拓寬工程路基性狀的影響因素主要包括路基抗形變能力的差異性、新老路基間的不協(xié)調(diào)變形及路基的穩(wěn)定性，同時(shí)還包括道路周圍區(qū)域的水文條件及地質(zhì)條件等。也就是說(shuō)，拓寬路基病害是由多種因素共同決定的，形成原因包括以下幾個(gè)方面。

1.新老路基間的差異沉降

較新路基來(lái)看，老路基經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間、高負(fù)荷的運(yùn)作后，已經(jīng)基本完成了沉降工作。而新路基完工后，還需一定的時(shí)間和施工操作來(lái)進(jìn)行沉降，這就會(huì)導(dǎo)致集中部位出現(xiàn)不均勻沉降的情況，新舊路基的交界處也會(huì)發(fā)生開(kāi)裂、位移，最終影響整個(gè)公路結(jié)構(gòu)的性能。

2.新老路基間的承載力差異

新老路基在施工過(guò)程中，其面臨的基礎(chǔ)情況也是不同的，并且處理方法也較為復(fù)雜，在這種情況下，新路基的荷載應(yīng)力也會(huì)與老路基有明顯的差別。高速公路在完成拓寬工程后，較之前的荷載會(huì)明顯增大，路基承載力間的差異也會(huì)愈發(fā)明顯。同時(shí)不同程度下差異的表現(xiàn)形式也是不同的，輕微差異會(huì)使路面結(jié)構(gòu)發(fā)生累計(jì)變形，嚴(yán)重差異會(huì)使路基出現(xiàn)塌陷、滑移。

3.新老路基間的結(jié)合強(qiáng)度差異

在進(jìn)行路基拓寬的施工過(guò)程中，為確保新老路基間保持良好的協(xié)調(diào)性，通常會(huì)于交界處采用土工材料來(lái)進(jìn)行加固，但就實(shí)際施工情況來(lái)看，會(huì)因施工及地質(zhì)差異性等因素的影響，致使加固效果并不理想。同時(shí)，交界處強(qiáng)度的不同還會(huì)導(dǎo)致較弱的一方機(jī)體因荷載應(yīng)力作用而更加軟弱，出現(xiàn)局部不均勻沉降的情況，進(jìn)而影響整個(gè)道路的穩(wěn)定性與堅(jiān)固性。

二、高速公路拓寬路基病害的控制方法

就當(dāng)前對(duì)國(guó)內(nèi)外高速公路拓寬路基病害控制方法的應(yīng)用情況來(lái)看，筆者認(rèn)為能夠有效減少新舊路基差異沉降的方法有加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制、邊坡臺(tái)階的開(kāi)挖、土工格柵的鋪設(shè)、確保壓實(shí)度、新舊路基交界處的處理等。

（一）加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制

原材料管理作為整個(gè)路基拓寬工程的重要環(huán)節(jié)，對(duì)高速公路的質(zhì)量與人們的出行安全有著決定性作用。對(duì)此，需要企業(yè)相關(guān)部門加強(qiáng)對(duì)原材料的質(zhì)量控制，采取招標(biāo)的方式，選擇最佳的材料供應(yīng)商，同時(shí)對(duì)于材料的選擇，要深入加工廠進(jìn)行供應(yīng)商營(yíng)業(yè)執(zhí)照及材料合格證書的檢查，選用設(shè)計(jì)圖紙中規(guī)定的原材料，保證材料數(shù)量、規(guī)格、質(zhì)量及形狀的高度符合。另外關(guān)于原材料的存放，要依照供應(yīng)商囑咐的注意事項(xiàng)進(jìn)行合理存放，盡量放在通風(fēng)、干燥的大倉(cāng)內(nèi)，同時(shí)做好分類與進(jìn)出倉(cāng)的記錄工作。還有在進(jìn)場(chǎng)前，要進(jìn)行再一次檢驗(yàn)，確保質(zhì)量過(guò)關(guān)后才可使用。只有這樣，才能切實(shí)提高路基的強(qiáng)度，進(jìn)而保證公路質(zhì)量。

（二）邊坡臺(tái)階的開(kāi)挖

在公路拓寬的施工過(guò)程中，要對(duì)原路基邊坡處的腐質(zhì)土及軟弱土進(jìn)行處理，保證軟弱結(jié)合面的牢固性。對(duì)于結(jié)合面的處理方法，可采取開(kāi)挖臺(tái)階的方式，壓實(shí)各個(gè)臺(tái)階，同時(shí)確保寬度在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)新舊路基的有效結(jié)合。另外注意臺(tái)階開(kāi)挖應(yīng)在邊坡開(kāi)挖后立即進(jìn)行，避免受外界因素而使邊坡遭到破壞。通過(guò)在邊坡開(kāi)挖臺(tái)階，能夠及時(shí)處理掉原路基邊坡處的腐質(zhì)土和軟弱土，以換填、壓實(shí)的方式來(lái)進(jìn)行加固。并且可以使新舊路基的結(jié)合部分有更多的接觸面積，增強(qiáng)結(jié)合面的抗剪能力[4]。此外橫向的臺(tái)階面便于土工格柵的有效使用，為其提供一個(gè)長(zhǎng)度臺(tái)階形狀及錨固平臺(tái)，提高了路基的拼接質(zhì)量。臺(tái)階的形式也有很多種，有傾斜式、內(nèi)挖式及標(biāo)準(zhǔn)式等，需要在施工過(guò)程中依照工程的實(shí)際情況來(lái)選擇與確定。

（三）土工格柵的鋪設(shè)

于新老路基拼接處進(jìn)行土工格柵的分層鋪設(shè)，也是提升路基整體性與受力特性的重要手段。通過(guò)鋪設(shè)土工格柵，能夠有效降低路基的剪應(yīng)力與拉應(yīng)力，并使路基頂面所產(chǎn)生的橫向沉降差異明顯減小，避免路基發(fā)生側(cè)向的位移。

（四）確保壓實(shí)度

壓實(shí)度是高速公路拓寬病害質(zhì)量控制中的關(guān)鍵要素，要求施工人員在施工過(guò)程中采用分層填筑、壓實(shí)的方法，同時(shí)結(jié)合強(qiáng)夯、偏心振動(dòng)碾壓，對(duì)整個(gè)路面進(jìn)行壓實(shí)，尤其是針對(duì)新舊路基的交界處，要進(jìn)一步提升壓實(shí)度，避免發(fā)生拓寬路基病害。

（五）新舊路基交界處的處理

土工格柵和土工格室是高速公路路基拓寬中常用的土木材料。其中土工格室摩擦力較強(qiáng)，能與接觸面產(chǎn)生較大的摩擦作用，并對(duì)加寬處土的垂直應(yīng)力加以控制，從而改善該處土所具備的承載能力，減少沉降情況的發(fā)生；而土工格柵則有鎖定土壤的作用，增強(qiáng)土體的抗剪能力，避免發(fā)生土體側(cè)向變形的問(wèn)題[5]。同時(shí)，還可采取加長(zhǎng)、加密粉噴樁或旋噴樁的方法，對(duì)高速公路路基拓寬工程建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的病害問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)先處理，對(duì)新老路基差異沉降的處理同樣有著十分顯著的作用。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高速公路作為國(guó)家的“命脈”，促進(jìn)了各個(gè)區(qū)域間經(jīng)濟(jì)、文化與政治上的交流，并對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用，對(duì)此，必須加強(qiáng)對(duì)高速公路施工的質(zhì)量控制。有時(shí)在一些特殊要求下，需要將高速公路的路基進(jìn)行拓寬，但在具體施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)受到各種因素而使公路拓寬路基發(fā)生病害，包括差異沉降、裂縫等，需要相關(guān)部門引起重視。這時(shí)，可采取加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制、邊坡臺(tái)階的開(kāi)挖、土工格柵的鋪設(shè)、確保壓實(shí)度、新舊路基交界處的處理等方法，切實(shí)解決高速公路拓寬路基病害，進(jìn)而提高高速公路的整體質(zhì)量，讓人們安全出行。