低等級公路新老路基結合部路面開裂原因分析及預防處置研究

張軍平，楊凌云，李巍尉

（1.西安中交公路巖土工程有限責任公司，陜西 西安 710075；2.中國水電顧問集團西北勘測設計研究院，陜西 西安710043）

0 引言

隨著地方經濟的快速發展和交通量的急劇增多，一些20世紀80年代及以后修建的低等級公路已不能滿足當前的交通要求，同時這些公路等級低、技術指標低、急彎陡坡多，存在嚴重的安全隱患。因此結合當地的經濟、文化、社會背景及環保等實際因素，對一些低等級的公路進行加寬擴建勢在必行。但加寬擴建過程中存在的難點和問題很多，尤其是新老路基結合部搭接的處理。路面開裂是公路加寬擴建中需要首先解決的關鍵問題。

1 新老路基結合部的路面開裂原因分析

路基加寬擴建工程中由于新舊路基的穩定性、均勻性、強度和密實程度不同，新舊路基會產生不同的沉降，因而會引起路面沿接縫出現縱向裂縫，究其原因主要有以下幾個方面：

（1）新老路基的強度不同；

（2）路基結合部位施工難度較大，其壓實度達不到設計標準；

（3）結合部基底軟基處理不徹底；

（4）邊坡開挖過大，已開挖的邊坡處沒有及時堆放反壓材料而使老邊坡開挖面長時間暴露，受雨水直接沖刷，造成新老路基虧方，新老路基疊合面減少；

（5）水從地表、邊坡表面滲入，造成路基軟化，內摩擦角減小，土體抗剪強度迅速降低，產生滑塌，從而最終導致填挖結合部路基產生重大病害；

（6）輕重車道的不平衡行車荷載的波動將導致路基路面的不均勻沉降，最終使得新舊路基結合部路面出現開裂。

2 新老路基結合部的路面開裂處置措施

預防新老路基結合部路面開裂的最基本措施就是盡量使新老路基的地基及路基強度保持一致，因此應從以下幾個方面進行設計與施工。

（1）地基處理

清除新填路基基底的地表植物、有機土、種植土及不符合強度要求的原土，使壓實度達到設計標準及規范要求，必要時對某些路段應進行特殊地基處理或采用增加路基反壓護道等方法進行綜合處理，使處理后地基強度與老路基的地基強度一致。

（2）路基填料的選擇

新擴建路基的填料應與老路基盡可能保持一致，當無法滿足這一要求時，應對新填料進行室內試驗，合格后方可使用。

（3）新舊路基銜接處理

為了保證新舊路基的結合穩定，以及減少由于新舊路基沉降量不同產生的反射裂縫，在結合部位主要采取以下措施進行處理。

①將老路的硬路肩全部挖除，使邊坡呈臺階狀，臺階底面向路中心橫坡為3%，臺階一直挖至與原地面齊平。臺階高30cm，寬40cm，臺階挖好后與新路基一同進行分層回填。

②視路基高度采用多層土工布或土工格柵處理。對于低路堤，新老路基結合部位可采用多層土工布處理，將其水平鋪在新老路基結合部位上，每層相隔30cm左右；對于高路堤，在新老路基與路面結合部位應采用高強度的多層土工格柵處理，以加強新老路基的結合強度，從而減小新老路基的沉降差。

③采用植筋的方法。在每級臺階中央處打入一排Φ20鋼筋，鋼筋長4m，間隔50cm，兩排布點呈梅花形，打入老路基2m，與新路基搭接2m，從而有效增強新老路基的聯結力，減少不均勻沉降。

（4）路基防側滑措施

路基填料在沉降過程中特別是高路堤段，如遇地質狀況不佳，又受老路充分利用（防止塌方）的限制而不能徹底處理原地基，容易使拓寬路基底部的荷載大于地基容許承載力，造成地基土發生較大的沉降。路基土在沉降過程中產生向外側的水平側向位移使路堤發生破壞，將路面拉裂，從而產生縱向裂縫。這種情況下應增設重力式路堤擋墻減小路基斷面(路基自重相應減小)或增設一定寬度的反壓護坡道提高土基承載力，可有效抑制路堤的側滑，如圖1所示。

圖1 增設重力式擋土墻防止路基的側向滑移

（5）交通管制措施

路基施工完成后，要開放交通并進行適當的交通管制，讓運輸車輛通行時碾壓新路基，使新路基部分有一個自然沉降的過程，并進行沉降觀測。沉降觀測期應不少于1個月，待沉降穩定后再進行基層鋪筑。

（6）均衡穩定措施

路面施工時，如果將舊路面作為路基的一部分，尤其在舊路上直接鋪筑路面結構層時，必須對舊路面進行彎沉檢測，在滿足設計要求的情況下，還需要注意加寬部分路槽彎沉值應基本接近舊路面彎沉值，其彎沉差應控制在±50mm以內，使新舊路基的回彈模量基本接近，這有利于新路面結構層的穩定。

（7）老路路基薄弱環節的處理

老路的路面基層及面層破壞以后，由于長期雨水浸泡，導致路床出現大面積翻漿，此時不僅要對路面基層及面層進行全部清理，還要對路基進行加固處理，以防新面層再次破壞。當破損面積在3m2以下時，可用底基層攤鋪料直接換填3m，壓實后鋪筑底基層；當破損面積超過3m2時，結合經濟方面的考慮進行換填處理。

（8）采用封層土控制差異沉降

在進行老路改擴建過程中，往往根據路基標高，在新老路基頂面通鋪1～2層封層土，以減弱新老路基差異沉降造成的路面應力集中。

3 處理效果檢測

（1）壓實度與彎沉值檢測

在公路路基施工過程中，壓實度與彎沉值常被用作控制路基施工壓實質量的指標。為了保證新老路基結合部工后不出現路面開裂，必須使新老路基處理后的彎沉值和壓實度滿足設計要求（彎沉合格值為80mm，壓實度合格值為96%）。表1列出了部分有代表性的彎沉值和壓實度。從表1可看出，處理后的彎沉值及壓實度完全滿足設計要求。

表1 處理后的彎沉值和壓實度

（2）兩個雨季后的工后沉降檢測

路基的工后沉降一直是公路建設過程中最受關注的問題。路基工后沉降的大小，不僅是正確認識和評價其路基穩定性的基礎，同時也是檢驗低等級公路改擴建過程中新老路基結合部位設計及施工處置措施合適與否最有力的依據。

圖2 現場K42+500處工后沉降觀測結果

由于現場各個觀測斷面的沉降規律基本一致，故本文只給出了變形較大的斷面K42+500處的觀測結果。結果顯示，改擴建初期沉降較快，一年后沉降基本穩定，其最大不均勻沉降為0.14mm，說明結合部位的設計及施工處置措施較為合理。

4 結論

減小新老路基的不均勻沉降是解決新老路基結合部位路面開裂問題最根本的措施，為此通過對地基處理、路基填料的選擇及新舊路基銜接處理等8個環節采取嚴格的處置措施，使得某改擴建工程在經歷兩個雨季后最大不均勻沉降僅為0.14mm，未出現路面開裂病害。

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