山嶺重丘區高速公路路面病害分析及治理研究

摘要：國家高速公路網榮烏高速公路山西境內靈丘至山陰段東段（以下簡稱靈山高速公路東段）的地理區位為山嶺重丘區，其路面結構為改性瀝青混凝土路面。本文結合該段工程的線形特點、結構形式和區域經濟現狀，對可能出現的路面病害及其誘因進行了分析，并有針對性地提出了治理措施，實現了特殊路段預防出現早期損毀的目的。

關鍵詞：山區；路面；病害；治理

靈山高速公路東段是國家高速公路網榮烏高速公路在山西境內的一部分，其路面第二合同段地處山嶺重丘區，該合同段全長17km。在路面施工當中，我們結合以往施工中總結的經驗，對可能出現的病害及其成因進行了認真細致的研究，并采取了一系列相應的措施對病害進行了有效的防范，收到了較好的效果。

1 對路面病害及其成因的預見

1.1 軟土地基處理不當

盡管在山嶺重丘區建設高速公路，但受因地表水、地下水、季節性流水、泉水等并存的影響，軟土地基還是經常會出現的，如果在施工過程中對軟土地基不加處理或處理不當，路基就會在填土自重作用力的影響下出現下沉，從而導致路面的早期破壞。

1.2 車轍和裂縫

靈山高速公路東段是晉煤外運的重要出省路段，且地處山嶺重丘區，地形較為復雜，高差大、溫差大，橋梁多、縱斷面變換頻繁，進入運營后的車流量較大，且多數為超重車輛，所以，路面出現車轍和開裂的外部條件是非常充分的。

1.3 填方路段的工后沉降

盡管靈山高速公路東段的路基工程完成于2010年10月，但有多段路基屬于高填方路段，平均填筑高度為7.8m，最高達13.4m，且多數路段的填筑時間不足2個月。高填方路堤因受填土自重應力狀態下的再壓縮過程的作用，出現沉降的可能性是很大的。

1.4 路面積水加劇對路面的破壞

路面一旦出現車轍和局部沉降，導致了路面不平順現象的發生，這種情況必然會引起路面的局部積水。瀝青與集料之間由于積水的長期浸泡，其瀝青膜就會遭到破壞，致使粘結力的喪失，當車輛行駛時，路面因動水壓力和真空吸力等的作用，瀝青遷移就會直接造成斑狀泛油和結構的松散。

1.5 強降雨引起路基強度降低

由于該路段地處山區，每年都有不同程度的強降雨發生，高填方路堤的非飽和性填土在降雨入滲后，其強度會明顯變弱，極可能出現路面開裂和邊坡沖刷問題。

2 對路面病害預防措施

2.1 加強軟土地基處理，防止路基沉降

2.1.1 加強勘探和地質調繪山區軟土路段一般分布面積較小，地層變化大，有些軟土設計階段不容易發現。所以施工中對一些不良地質路段，要有針對性加密勘探點，可適當超出“公路軟土地基路堤設計與施工技術規范”關于勘探點布置的限制，采取挖探、釬探等方式，詳細了解軟土和地下水分布特點，繪出地質斷面圖，作為設計變更的依據。

2.1.2 山區軟基處理應和地表水、地下水處理的防護工程相結合山區軟土多半與地下水、季節性流水、泉水等并存，處理軟基首先應采用截水溝、排水溝或盲溝等措施消除水患。有些軟土就是由于地下水的長期浸泡造成，所以軟基處理要和防護工程結合進行。

2.1.3 山區高速公路軟基處理應與滑坡調查與防治結合進行高速公路在一定程度上破壞了自然界的平衡，軟土往往就是這平衡的薄弱環節，在山區軟土層面往往是一個傾斜面，軟土層或殘留軟土層可能就構成滑坡體的滑動面，所以山區軟基處理應和滑坡防治結合進行。

2.1.4 采取橋梁方案是山區高速公路進行軟基處理的比較方案之一經濟比較往往是建設單位選取處理方案的重要依據。一般說，橋梁方案最貴，但從安全、美觀角度橋梁方案又最好。低路堤一般是最合理，但對一些地質條件復雜、處理難度大的高路堤，如果處理費用接近于橋梁方案，也可以考慮采用橋梁方案。同時要指出，從環境保護的觀點考慮，橋梁方案要比大填大挖更可取。

2.2 采取路基補強措施，提高路基強度

路基填筑材料的選擇是否合理、壓實度的控制是否嚴格、高填方路堤的沉降是否得到有效控制是引起路基強度變化的主要因素。但在靈山高速公路東段，路基與路面不是同一家施工單位施工，在路面施工中發現路基出現病害，只能采取補強措施來提高路基的強度。

2.2.1 對已出現開裂的底基層或基層，采取翻曬、換填、重新碾壓和增加土工格柵和注漿等措施進行處理。

2.2.2 根據路基沉降觀察的數據，對壓實度不足的路段采取預留拋高或花管注漿等措施加以處理。

2.2.3 對因填土不良而造成陰雨彎沉敏感的路段，采取加鋪砂礫墊層的措施進行解決。

2.2.4 對半填半挖沉降差值較大的路段，對沉降大的一側采取注漿措施予以加固。

2.3 完善排水系統，防止積水危害

水損害對道路影響較大，其一般表現為：①磨耗層松散；②面層松散；③基層頂面泛漿；④路基軟化。要想避免水損害，必須完善排水系統。

2.3.1 適當調整橫坡，特別在超高路段，所設計的排水溝的排量必須滿足排水要求，防止路面積水。

2.3.2 無論是挖方路段，還是填方路段，在路面與路緣石之間應設置導水盲溝，路緣石最好設置泄水孔，土路肩采用預制蓋板，使之成為排水型土路肩。

2.3.3 在道路中央的縱向排水溝每隔1m設置一個橫向排水孔。

2.3.4 挖方路段路側水溝要設置用于排除層間水的排水孔。

2.3.5 在挖方段路基設置隔水層，與邊溝底的盲溝相通。局部填方路段設置排水墊層，如地下水的水位較高，要加深盲溝；對縱坡路段設置“人”字型盲溝。

2.4 超重交通荷載作用下的車轍破壞

目前，道路早期破壞的主要形式之一----超重交通作用下的車轍破壞是瀝青混凝土路面早期破壞的主要表現形式，這種形式可稱為不均勻變形。對于這種道路的破壞形式的防范在國際上無可借鑒，可以說是具有中國特色的。有的項目在長陡坡路段采用水泥混凝土路面來解決車轍問題，但是在高填深挖路段路基變形較大，又有其它方面的問題出現，所以，只有通過改進路基路面結構的設計，才能解決不均勻變形的問題。

2.5 控制特殊路面的早期破壞

2.5.1 伸縮縫周邊破壞：如將伸縮縫設在橋梁的端口，承受變形影響，受車輛滿載的沖擊，較多發生破壞。解決這一問題的措施是將伸縮縫設在橋梁的第二跨，并改善伸縮縫的填充材料。比如采用高強混凝土和BEJ伸縮縫的高聚氨酯作為填充料的效果就比較好。

2.5.2 臺背下沉

橋涵臺背下沉是路面質量病害的頑疾之一。防范出現橋涵臺背下沉的措施是：①在原地面處理時要做好清淤與換填，盡量減少原地基的可壓縮性。②臺背的填料一般采用級配較好的砂礫并充分壓實，以提高其抗變形的能力。③在回填時要在路基側開挖寬度為1m的臺階，使回填的材料與路基緊密結合。

2.5.3 填挖交界和半填半挖路段

路基的填挖交界和半填半挖路段是不均勻沉降最易發生的地段，在這些路段防范不均勻沉降的措施是盡量將工作平臺加寬，用挖掘機挖松搭接地段的原狀土，再用振動壓路機壓實，必要時要鋪設土工格柵并壓實，以縮小相鄰地段的沉降差。由于土工格柵具有抗拉裂的作用，可以抑制填筑土的側向位移，也可控制沉降的發生，在實際應用中有著極其明顯的效果。

3 結論

提高路面施工質量是一個復雜的系統工程，它需要政府、建設單位、設計單位、施工單位、監理單位的共同努力。從合同層面上講，建設單位要給施工單位足夠的工期和合理的工程造價，使施工單位有足夠的時間和資金來實施工程施工。從設計層面上講，既要保持路基強度，又要注意路面排水，既要保障路面強度， 又要考慮路基變形所帶來的影響，既要考慮路面的高溫穩定性，又要防止低溫收縮變形，還要考慮路面耐磨、抗滑、防水等。從施工層面上講，需要各不同作業間的施工單位共同配合，防止各自為戰，互相干擾現象的發生。任何單方面的努力都是不會建設出高質量的工程，而任何一方面的疏漏都會制約工程整體的質量水平，這就是我們經常說到的木桶原理。