論高速公路路基路面沉陷病害養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策

楊芳

摘要 路基路面沉陷病害作為高速公路較為常見的病害形式，嚴(yán)重降低道路平整度及承載性能，影響行車安全性、穩(wěn)定性，威脅交通運(yùn)輸安全。為全面提升公路路基路面沉陷病害維修水平，保證道路安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)，文章論述了路基路面沉陷病害原因，分析了沉陷病害典型養(yǎng)護(hù)對(duì)策，并根據(jù)沉陷發(fā)生的具體位置和病害工況，提出了六類病害的具體維修方案，旨在工程實(shí)踐中為類似項(xiàng)目沉陷病害治理，提供參考、借鑒。

關(guān)鍵詞 高速公路項(xiàng)目；路基路面沉陷病害；養(yǎng)護(hù)對(duì)策

中圖分類號(hào) U418文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）14-0072-03

0 引言

高速公路運(yùn)營(yíng)環(huán)境復(fù)雜，在長(zhǎng)期交通荷載、雨水侵蝕、自然環(huán)境等多種因素共同作用下，路基路面承載性能及抗變形能力顯著下降，極易引發(fā)路基路面沉陷等質(zhì)量問題，降低道路運(yùn)營(yíng)能力與服務(wù)水平，威脅行車安全[1-2]。因此，應(yīng)加強(qiáng)路基路面沉陷病害檢測(cè)，科學(xué)分析沉陷形成的具體原因，從而制定切實(shí)可行的維修加固方案，以有效提升道路使用性能，保證運(yùn)營(yíng)年限。為此，該文針對(duì)高速公路路基路面沉陷病害養(yǎng)護(hù)維修展開綜合探究，通過分析沉陷病害成因，提出了針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)對(duì)策，對(duì)保證沉陷病害養(yǎng)護(hù)維修質(zhì)量，提高道路使用性能具有重要意義。

1 路基路面沉陷原因分析

通過實(shí)地調(diào)研，全面收集道路相關(guān)資料，并結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)路基路面沉陷病害成因?qū)嵤┚C合分析，具體如下：

（1）路基填料性能不合格。道路建設(shè)過程中，選用的路基填料性能不達(dá)標(biāo)，如黃土、黏性土等，土體壓實(shí)效果較差，極易產(chǎn)生壓縮變形，道路運(yùn)營(yíng)后，經(jīng)交通荷載作用引發(fā)差異性沉降[3]。

（2）地下水侵蝕破壞。地下水侵蝕破壞是造成路基路面沉陷的重要原因，在地下水作用下會(huì)導(dǎo)致地基承載性能嚴(yán)重下降，從而造成路基沉陷。

（3）雨水滲透作用影響。道路運(yùn)營(yíng)過程中，極易產(chǎn)生路面開裂病害，若不及時(shí)進(jìn)行修復(fù)處理，雨水會(huì)沿裂縫逐漸滲透至路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，降低道路整體承載性能，從而引發(fā)路基路面沉陷問題。

2 路基路面沉陷病害典型養(yǎng)護(hù)對(duì)策

不同道路路基路面沉陷病害產(chǎn)生的機(jī)理各不相同，因此，在進(jìn)行維修加固處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)沉陷具體情況選擇合適的養(yǎng)護(hù)方案。目前較為典型的養(yǎng)護(hù)對(duì)策主要包括以下幾種：

2.1 水泥注漿結(jié)合局部CFG樁維修對(duì)策

CFG樁是由水泥、級(jí)配碎石、粉煤灰等材料按照一定比例拌制而成，利用樁身、樁間土體、碎石墊層等共同構(gòu)成承載體系，從而完成對(duì)地基的加固處理[4]。對(duì)于沉陷較為輕微的局部路段可采取水泥注漿加固方案，而針對(duì)沉陷規(guī)模較大、深度較深的路段，則應(yīng)采用CFG樁實(shí)施加固處理。

2.2 水平花管和豎向花管注漿維修對(duì)策

單一方向注漿方式通常難以達(dá)到良好的加固效果，為最大限度地保證維修加固質(zhì)量，確保滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，采取豎向花管與水平花管聯(lián)合注漿加固方案。

（1）豎向花管注漿。通過微型鉆孔設(shè)備穿通路面基層實(shí)施維修加固。并在基層開裂部位增加注漿孔，布設(shè)間距為1.5 m。詳細(xì)布置示意圖見圖1。

（2）水平花管注漿。為保證維修加固質(zhì)量，對(duì)于沉陷范圍及深度較大部位，可采取水平花管注漿實(shí)施加固處理。該技術(shù)是由路基外側(cè)，沿路面橫向布設(shè)注漿管，深度達(dá)到中央隔離帶部位；詳細(xì)布置示意圖見圖2。

2.3 花管注漿和排水滲溝綜合維修對(duì)策

傳統(tǒng)路基沉陷病害注漿加固技術(shù)通常在路基內(nèi)部布設(shè)較多注漿管道，由于注漿過程中難以確保所有管道注漿壓力、時(shí)間完全相同，會(huì)造成路基各部位抬高不一致的情況[5]。并且傳統(tǒng)注漿加固方式不設(shè)排水系統(tǒng)，造成降雨無法及時(shí)排除。為此，可采用花管+排水滲溝聯(lián)合維修加固技術(shù)。其綜合處治示意圖見圖3。

2.4 挖除軟基后換填

挖除軟基后換填主要是針對(duì)路基沉陷部位的面層、基層、路基等結(jié)構(gòu)進(jìn)行開挖處理，開挖深度達(dá)到基層位置；然后采用性能優(yōu)良的材料填補(bǔ)平整，并碾壓密實(shí)，確保壓實(shí)度滿足要求。

2.5 加強(qiáng)排水設(shè)施

在地下水較為豐富的路段埋設(shè)排水管能全面排除路基內(nèi)水體，增強(qiáng)路基承載性能[6]。但由于排水管道在路基內(nèi)部受力較為復(fù)雜，因此其不但需要具備排水性能，同時(shí)應(yīng)具備較強(qiáng)的抗拉、抗剪、抗變形能力。

2.6 加強(qiáng)排水設(shè)施

在豐水區(qū)域路基內(nèi)部布設(shè)排水管道，及時(shí)排除內(nèi)部水分，顯著提升路基承載力。深層排水管道在地基中受到較大壓力，因此排水管不僅具備排水功能，還應(yīng)具備較強(qiáng)的抵抗變形的能力，如軟式滲水管道必須具備抗拉和抗剪能力。軟式滲水管結(jié)構(gòu)示意圖詳見圖4。

3 高速公路路基路面沉陷病害養(yǎng)護(hù)維修方案的選擇

近年來，隨著國(guó)家對(duì)山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重視，山區(qū)高速公路建設(shè)數(shù)量逐年增多，但由于山區(qū)地形條件限制，部分高速公路位于軟土地基區(qū)域，經(jīng)交通荷載反復(fù)作用，出現(xiàn)了路基路面沉陷問題，亟須進(jìn)行維修加固處理，現(xiàn)結(jié)合沉陷調(diào)查實(shí)際情況提出了如下維修方案。

3.1 富水路基沉陷病害維修方案

對(duì)于富水路段沉陷病害，可選用花管注漿+排水滲溝聯(lián)合維修方案，或采用水平+豎向花管聯(lián)合注漿加固方案[7]。

3.2 非富水路基沉陷病害維修方案

針對(duì)非富水路段沉陷病害，可參考富水路段維修加固方案，但在設(shè)置排水系統(tǒng)方面應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定，最大限度地利用既有排水系統(tǒng)。

3.3 路基工作區(qū)的沉陷病害維修方案

路基作為道路最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)，具有承擔(dān)和傳遞交通荷載的作用，路基工作區(qū)是交通荷載主要作用部位，必須全面提升其承載性能，避免產(chǎn)生開裂、沉陷等病害[8]。具體加固措施如下：

3.3.1 處治措施

路基工作區(qū)沉陷較為輕微，可通過注漿加固、路基換填進(jìn)行加固處理。

（1）采用注漿加固對(duì)工作區(qū)實(shí)施加固時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制加固深度，確保超過工作區(qū)深度，保證加固效果。同時(shí)，應(yīng)盡可能縮短道路封閉時(shí)間，減小對(duì)交通的影響。

（2）路基換填應(yīng)先徹底清除沉陷區(qū)域軟土路基，然后采用性能優(yōu)良的填料填筑平整，并碾壓密實(shí)，確保密實(shí)度滿足要求。

3.3.2 輔助措施

為了有效提升路基加固效果，沉陷病害處治完成后，可在路基表面鋪設(shè)厚度為500 mm的灰土，有效增強(qiáng)地基承載能力。

3.3.3 工后檢測(cè)

一是彎沉檢測(cè)。工作區(qū)沉陷維修加固時(shí)，應(yīng)對(duì)墊層、基層等結(jié)構(gòu)層實(shí)施彎沉檢測(cè)，確保滿足規(guī)范要求；二是平整度檢測(cè)。在進(jìn)行彎沉檢測(cè)的同時(shí)，還應(yīng)對(duì)平整度實(shí)施檢測(cè)，確保符合規(guī)范及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4 非路基工作區(qū)的沉陷病害維修方案

針對(duì)路基填筑高度較大，厚度較小的深層軟土可不作處理，但應(yīng)對(duì)路基表面實(shí)施強(qiáng)夯處理，以有效增強(qiáng)加固效果。強(qiáng)夯處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)狀況選擇合適的夯擊方式，并科學(xué)確定夯擊能[9]。

針對(duì)填筑高度大、厚度較大的深層軟土層，不但需進(jìn)行強(qiáng)夯處理，還應(yīng)對(duì)軟土層實(shí)施注漿加固。注漿材料、注漿工藝、注漿壓力選擇及注漿孔布設(shè)可借鑒富水區(qū)病害處治方案。

3.5 路基毛細(xì)水嚴(yán)重區(qū)域病害維修方案

路基填料大部分為非飽和土，土體內(nèi)部毛細(xì)水會(huì)逐步向下滲透，使路基含水量顯著增大，降低路基承載性能，影響路基穩(wěn)定性。因此，為有效降低毛細(xì)水對(duì)路基造成的不良影響，應(yīng)采取如下方式對(duì)路基進(jìn)行維修加固處理。

3.5.1 鋪設(shè)墊層

針對(duì)膨脹土和粉質(zhì)黏土路基，可在路基頂部加鋪厚度為200 mm的級(jí)配碎石，以有效阻擋毛細(xì)水升高。

3.5.2 挖除軟基后換填

軟基換填是地基加固處理最有效的方式，能顯著提升路基強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，但在具體實(shí)施時(shí)，必須充分考慮各方面因素的影響，如：棄土處理、土方運(yùn)輸成本等，以有效確保經(jīng)濟(jì)性、合理性。

3.5.3 軟基注漿加固

針對(duì)路基毛細(xì)水嚴(yán)重區(qū)域注漿加固，其注漿方式、注漿材料選擇及注漿壓力確定可借鑒富水區(qū)病害處治方案。

3.5.4 包邊處理

從施工成本角度進(jìn)行考慮，按照路基填筑高度差異，可將包邊處理技術(shù)劃分為三種類型，即全斷面改性、常規(guī)包邊、三明治法。其具體適用范圍如下：

（1）全斷面包邊：此方法適用于填筑高度不足2 m路基，具有操作簡(jiǎn)便、造價(jià)高等特點(diǎn)。

（2）常規(guī)包邊：此方法主要適用于填筑高度為2

～5 m的路基。

（3）三明治法：該包邊方式對(duì)于填筑高度超過5 m的路基較為常用。

3.6 路面板病害維修方案

長(zhǎng)期以來，各國(guó)業(yè)內(nèi)人士針對(duì)路面板注漿加固處理取得較大成就，且相關(guān)成果在工程實(shí)踐中得到了成功應(yīng)用。路面板注漿孔布設(shè)形式及要點(diǎn)如下：

（1）路面板注漿孔布設(shè)時(shí)應(yīng)按照路面板尺寸大小，合理確定布孔方式，主要包括單孔、雙孔、三孔、四孔、五孔、連續(xù)布孔等幾種方式。

（2）連續(xù)布孔主要包括連續(xù)單排布孔、雙排對(duì)齊布孔和雙排交錯(cuò)布孔[10]。

（3）路面板注漿加固施工時(shí)，注漿方式、注漿材料選擇及注漿壓力確定可借鑒富水區(qū)病害處治方案。

4 結(jié)論

綜上所述，該文基于路基路面沉陷原因分析及典型養(yǎng)護(hù)對(duì)策，根據(jù)沉陷發(fā)生的病害治理工況，提出了六類病害的具體維修方案。并對(duì)各種維修處理方案實(shí)施分析、總結(jié)，得出如下結(jié)論：

（1）按照路基沉陷病害具體成因、分布位置等各方面因素，將路基沉陷劃分為6種類型，即富水區(qū)路基沉陷、非富水區(qū)路基沉陷、路基工作區(qū)沉陷、非路基工作區(qū)沉陷、毛細(xì)水嚴(yán)重區(qū)域沉陷、路面板病害。

（2）根據(jù)具體工況對(duì)6種路基沉陷病害實(shí)際情況進(jìn)行全面探究，并按照一步到位的原則，綜合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、可行性等各方面因素制定出了針對(duì)性處理方案，具有重要的參考價(jià)值。

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