關于某高速公路路面開裂的原因分析

王累

（四川公路工程咨詢監(jiān)理有限公司，四川 成都 610041）

一、工程背景

某高速公路T1/T2互通k39+405～k39+543段路基為半挖半填路基，最大填高15.5m。該段路基原右側(cè)坡腳外約25m處為自然河道，河道平均寬度6m。該段路基填筑成型至瀝青中面層施工，經(jīng)歷3年時間自然沉降及3個雨季，后期在高速公路外圍河道（老河堰）整治施工期間發(fā)現(xiàn)該段出現(xiàn)4道縱向裂縫，每道縫長約12m，縫寬約5mm。由此對裂縫產(chǎn)生原因進行分析。

二、現(xiàn)場勘察

（一）三維激光掃描現(xiàn)場整體情況

經(jīng)三維激光掃描儀測量，該段路面開裂受損部分長度為137.98m，寬度為26.32m。路面共存在4條裂縫，長度分別為41m、48m、20.1m、17.6m。路基邊坡坡腳與河堤堤頂線距離，最近距離僅為1.2m。

（二）物探數(shù)據(jù)采集

利用YCS2000A礦用瞬變電磁儀和YTR(D)瑞利波探測儀對該路段下部地層的富水性（測深法）和下部地層中的地質(zhì)構造進行探測。

本次數(shù)據(jù)采集時，采用瞬變電磁儀按10m間隔布設測點，共計布設14個探測點，探測深度約30m，經(jīng)分析該范圍內(nèi)為高阻區(qū)域，富水性較弱。采用瑞利波探測儀按1#、2#、3#鉆孔及k39+415、k39+440、k39+465、k39+484、k39+500、k39+525位置共計布設9個探測點。鉆孔顯示，深度0.1m～0.8m為水穩(wěn)層，深度0.8m～10.1m為路基填料層，深度10.1m～16.7m為基巖中等風化砂巖，異常區(qū)域點集中在深度9m～24m之間，在10m處填土與中風化砂巖分界處異常最為嚴重。

（三）鉆芯和開窗取樣

根據(jù)路面裂縫分布特點，同時盡量減少對路面的破壞，鉆孔選擇在主要裂縫旁靠近河道側(cè)、靠近道路邊緣處、河道邊緣處，鉆孔共7個，路面開窗2個。

（四）路面開裂段地形測量

利用RTK坐標測量儀器對k39+405～k39+543段進行了地形測量，在該段路面中線、裂縫、鉆孔、邊樁、邊坡平臺、坡腳、河道河岸兩側(cè)和河堤兩側(cè)選取45個點進行了測量，發(fā)現(xiàn)河道邊緣線侵入公路紅線1.99m。

三、路面開裂原因分析

根據(jù)現(xiàn)場實地勘察、測量、鉆芯和開窗取樣檢測、相關資料分析等，對某高速公路k39+405～k39+543段路面開裂原因進行技術鑒定，現(xiàn)就路面開裂原因分析如下：

（一）該段公路建設工程分析

經(jīng)過資料分析，以及對該段公路鉆孔樣品室外試驗檢測得出，上路堤第三層壓實度值分別為98.0%、97.0%、95.5%；下路床第一層為96.5%、98.0%、98.5%；對開窗樣品室內(nèi)試驗得出，下路堤壓實度值分別為93.0%、93.0%、94.0%，路堤壓實度滿足《公路路基設計規(guī)范》（JTG D30-2015）的規(guī)定上路堤≥94.0%，下路床≥94.0%，下路堤≥93.0%的要求。

該段路基分界面分析，經(jīng)瞬變電磁結(jié)果分析得知，在本次探測目的層位30m范圍內(nèi)均為高阻區(qū)域，推測地表以下30m范圍內(nèi)富水性較弱。通過對1#、2#、3#鉆孔及k39+415、k39+440、k39+465、k39+484、k39+500、k39+525等9處瑞利波探測點異常情況的統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)9個測點均在10m處填土與中風化砂巖分界處異常最為嚴重。經(jīng)查閱施工設計圖紙該路基段斷面圖豎向11.33m的臺階位置與瑞利波探測的結(jié)果基本一致，說明該段路基在深度10m左右存在填土和巖石分界面。

查閱3年前施工資料顯示，k39+400段室內(nèi)擊實試驗土樣含水率為11.6，最優(yōu)含水率為10.6。經(jīng)現(xiàn)場鉆芯取樣和實驗室檢測，1#鉆孔、2#鉆孔、3#鉆孔、4#鉆孔處路基填土含水率為14.7～21.2，最優(yōu)含水率為8.7和9.8。通過含水率分析，該段路基現(xiàn)在的含水率比3年前施工完成時的含水率大4.1～10.5且超最優(yōu)含水率過大。

綜上分析，某高速公路k39+405～k39+543段路基填土含水率較大，超最優(yōu)含水率過大，且在深度10m左右存在填土和巖石分界面。

（二）外圍河道整治工程分析

根據(jù)實測數(shù)據(jù)，外圍河道整治工程開挖線已經(jīng)侵入k39+405～k39+543段紅線1.99m。

根據(jù)三維激光掃描和現(xiàn)場測量高速公路用地外緣與河道堤頂線最小水平距離為1.2m。

外圍河道整治工程開工前，k39+370～k39+543段路基右側(cè)坡腳外20m左右處為自然河道，河道平均寬度6米。外圍河道整治工程顯示，靠近該段的河道堤頂寬度由29.6m逐漸變?yōu)?6.9m，到河道拐彎處持續(xù)26.9m寬度段長達5m，經(jīng)過拐彎處后由26.9m逐漸變?yōu)?9.6m，河道開挖深度為5m，河底寬度仍為12m，此處為河道的拐彎處，斷面變小，且未對該段邊坡的穩(wěn)定性進行計算和分析，不符合《水利水電工程邊坡設計規(guī)范》相關要求。

綜上分析，河道整治工程侵入高速公路紅線1.99m，邊坡坡腳邊緣線與河道右岸堤頂線最近水平距離僅1.2m，路基有效襟邊寬度不足，河道開挖深度達5 m，導致k39+370～k39+543段路基邊坡坡腳不穩(wěn)定。

（三）路基水平位移和沉降分析

1.根據(jù)該高速公路與外圍河道整治工程臨近段邊坡位移監(jiān)測資料，2020年10月24日至12月6日，靠近該高速k39+370～k39+543段老河堰段高速公路路肩邊緣線JC19處的累計水平位移最大，為5.87mm；路肩邊緣線JC17處的累計水下沉最大，累計下沉值-7.10mm。表1所示。

表1 某高速k39+370～k39+543段老河堰段監(jiān)測變化量結(jié)果表

由上述分析可知，該高速公路k39+405～k39+543段路基發(fā)生了水平位移和沉降。

四、結(jié)語

經(jīng)以上分析，該高速公路k39+405～k39+543段路基填土含水率較大，且在深度10m左右存在填土和巖石分界面；同時，河道整治工程侵入高速公路紅線1.99m，該段路基邊坡坡腳邊緣線與河道右岸堤頂線最近水平距離僅1.2m，路基有效襟邊寬度不足，河道開挖深度達5m，導致該段路基邊坡坡腳不穩(wěn)定，從而引起路基滑移和沉降，進而導致路面開裂。