路基拓寬中的常見病害分析及加筋處治

李 中 海

(山西長興路橋工程有限公司，山西 長治 046000)

路基拓寬中的常見病害分析及加筋處治

李 中 海

(山西長興路橋工程有限公司，山西 長治 046000)

介紹了路基拓寬中常見的病害類型，分析了路基拓寬工程病害的形成機(jī)理，提出了采用土工格柵對新老路基結(jié)合部位進(jìn)行加筋處治的方法，并對其設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量控制進(jìn)行了研究，指出該技術(shù)對提高新老路基承載力效果顯著，是一種減少不均勻沉降的有效方法。

路基，格柵，病害，變形

近年來，在“普及與提高相結(jié)合，以提高為主”的公路建設(shè)方針指引下，我國的公路建設(shè)將以提高公路服務(wù)性能為主。通過對低等級(jí)公路或部分高速公路進(jìn)行拓寬以提高服務(wù)水平將成為我國公路以后公路建設(shè)的主流，我國將面臨越來越多的公路改擴(kuò)建工程。在我國一些進(jìn)行了路面拓寬的公路中，在新舊路基交接處出現(xiàn)的沉陷、裂縫、破碎等現(xiàn)象使得路面的使用性能降低。如何解決這些問題，提高交通質(zhì)量和交通安全，延長道路使用壽命是公路路基拓寬的重點(diǎn)。

在公路拓寬設(shè)計(jì)中，沿新老路基結(jié)合面的破壞是不可避免的。新路和老路必須良好結(jié)合，新拓寬的路面結(jié)構(gòu)性能必須盡可能和原有路面相近。因此，在路面拓寬工程設(shè)計(jì)中，通過工程措施來減小新老路基結(jié)合部位的不均勻沉降，是減少路面病害、提高路面使用性能的有效途徑。

1 路基拓寬中的常見病害類型

在舊路拓寬工程中，拓寬后路基質(zhì)量直接決定著改建后公路的使用壽命。在我國很多拓寬工程中，路面完工后產(chǎn)生了開裂，導(dǎo)致路基路面的破壞。

新舊路基結(jié)合部位的施工質(zhì)量直接決定了路面質(zhì)量。在新老路基結(jié)合部位病害中，主要病害類型有四種，分別是路基損壞、路面損壞、支擋結(jié)構(gòu)損壞、路面整體性能下降。在新老路基拓寬工程中，路面損壞是最常見的病害，路基和支擋結(jié)構(gòu)損壞是路基穩(wěn)定性不足的具體體現(xiàn)，路面整體性能下降是各種病害發(fā)展的必然結(jié)果。

在我國很多拓寬的路面中，在新舊路基結(jié)合部位出現(xiàn)了沉陷、裂縫、破碎等病害(如圖1，圖2所示)，限制了路面的通行能力和使用效果，嚴(yán)重的甚至造成行車安全隱患。

2 路基拓寬工程病害的成因機(jī)理

在公路拓寬工程中，由于新路基穩(wěn)定性不足和新老路基不協(xié)調(diào)變形，拓寬公路出現(xiàn)各種病害是不可避免的。

2.1 新路基穩(wěn)定性不足

在路面拓寬工程中，拓寬部位地基過陡且軟弱，其自身穩(wěn)定性不能充分滿足路基穩(wěn)定性的要求。

2.2 新老路基不協(xié)調(diào)變形

在路面拓寬工程中，新老路基的不協(xié)調(diào)變形主要是新老路基的不均勻沉降，其中以橫向不均勻沉降為主。工程實(shí)踐表明，引起新老路基不協(xié)調(diào)變形的原因有：

1)新老路基存在差異沉降。根據(jù)導(dǎo)致差異沉降的原因不同，主要分為地基變形差異引起的差異沉降、填方高度不同引起的差異沉降和填料或壓實(shí)度不同引起的差異沉降三種。

在公路拓寬工程中，新路基填料的工后壓密變形大造成差異沉降。施工過程中，路基填料多半就近從挖方斷面上直接獲取，含有有機(jī)植物根莖及腐蝕性耕植土。山區(qū)路基填土多為土石混合料，對路表水和地下水有一定滲透能力，易發(fā)生掏蝕。這些都使得新路基壓實(shí)度難以保證。

2)新老路基路面不同的抗變形能力差異。在路基拓寬工程中，老路基固結(jié)沉降完成而處于穩(wěn)定，新路基才開始進(jìn)行固結(jié)沉降，這會(huì)使得路基路面整體的回彈模量不同，導(dǎo)致新老路基路面的抗變形能力存在著不小的差異。老路基的抗變形能力要比新路基強(qiáng)。

3)老路基結(jié)合不良。主要是由于：a.結(jié)合面處治不當(dāng)。新路基填筑時(shí)，新老路基結(jié)合部位的施工工藝復(fù)雜，施工難度較大，容易形成薄弱面或潛在的滑裂面，從而誘發(fā)路基失穩(wěn)。b.臺(tái)階開挖不合理。在新老路基結(jié)合面上，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行臺(tái)階開挖是確保施工質(zhì)量的關(guān)鍵。否則，不合理開挖形成的結(jié)合不良導(dǎo)致潛在的滑裂面隱患。c.結(jié)合面上的蠕滑。當(dāng)新老路基結(jié)合部位強(qiáng)度不足時(shí)，容易導(dǎo)致路基沿結(jié)合面發(fā)生蠕滑，路面表現(xiàn)出產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)、脫空、裂縫等病害。d.排水系統(tǒng)導(dǎo)致的病害。路面排水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中存在不完善，在后期養(yǎng)護(hù)中不及時(shí)等問題時(shí)，都會(huì)使得水分入侵路基，導(dǎo)致路基強(qiáng)度下降并出現(xiàn)病害。

3 新老路基的不協(xié)調(diào)變形

大量的工程實(shí)踐表明，對路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的不是沉降總量，而是新老路基的不協(xié)調(diào)變形。拓寬寬度的增加導(dǎo)致了不協(xié)調(diào)變形的增加。

新老路基不協(xié)調(diào)變形主要由三個(gè)方面組成：1)新老路基的自身壓縮變形(見圖3a))；2)新路基作用下地基的固結(jié)沉降(見圖3b))；3)新老路基結(jié)合部結(jié)合強(qiáng)度不足導(dǎo)致的不協(xié)調(diào)變形(見圖3c))。

可以看出，在新老路基結(jié)合處，路基和路面結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度不一，地基沉降存在差異，容易導(dǎo)致路面開裂。為解決該問題，參考國內(nèi)外許多工程經(jīng)驗(yàn)，采用加筋技術(shù)來提高路基性能，有效減少和緩解路面病害的發(fā)生，其中，采用土工格柵對新老路基結(jié)合部位進(jìn)行加筋處治，是一種延緩不均勻沉降發(fā)生的有效方法。

4 土工材料加筋處治技術(shù)的設(shè)計(jì)和施工

對新舊路基交接處不均勻沉降的影響，在路面拓寬工程中，采用土工格柵加筋處治能有效確保新舊路基壓實(shí)度基本一致，有效減少不均勻沉降。

4.1 結(jié)合部土工格柵加筋設(shè)計(jì)

土工格柵具有高抗拉強(qiáng)度、低延伸率、無蠕變的特性，物理化學(xué)性能穩(wěn)定、耐高溫、嵌鎖性能良好，應(yīng)用于新老路基加固，能將荷載和應(yīng)力均勻地?cái)U(kuò)散在較大的面積范圍內(nèi)，對于緩解新舊路面沉降不均導(dǎo)致結(jié)合處的裂縫效果顯著。

土工格柵主要有塑料格柵、鋼塑格柵、玻璃纖維格柵和玻纖聚酯格柵四類，其中玻璃纖維格柵應(yīng)用較為廣泛。在工程設(shè)計(jì)中，根據(jù)工程地質(zhì)、投資預(yù)算等綜合因素考慮選擇適用的格柵。

在施工中，應(yīng)在新老路基結(jié)合部兩側(cè)的一定范圍內(nèi)水平鋪設(shè)土工格柵，土工格柵的一端應(yīng)伸入老路基的整個(gè)臺(tái)階寬度，另一端在新路基中的鋪設(shè)長度應(yīng)達(dá)到車道線外緣。在拓寬范圍的原地面鋪設(shè)一層，鋪設(shè)層數(shù)不少于三層，盡可能每一臺(tái)階鋪設(shè)一層(見圖4)。

4.2 結(jié)合部土工格柵施工

在加筋施工中，嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行施工是確保拓寬工程質(zhì)量的關(guān)鍵。

1)底基層施工。在格柵鋪設(shè)前，應(yīng)將腐殖土等不良土層進(jìn)行清除。在老路基開挖臺(tái)階前，對待開挖路段的土質(zhì)、密實(shí)度、含水率等進(jìn)行檢測，以確定是否需要進(jìn)行加固或調(diào)整開挖的臺(tái)階尺寸。若原路肩和基底密實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，可采用沖擊碾壓或強(qiáng)夯法等進(jìn)行增強(qiáng)補(bǔ)壓，確保壓實(shí)度不低于95%，盡量減小新老路基拼接拓寬的差異變形。對施工基層進(jìn)行清掃，在拼接縫兩側(cè)各1.5 m范圍內(nèi)進(jìn)行清掃、吹塵和清洗。

2)鋪設(shè)格柵。在施工中，土工格柵應(yīng)沿線路的橫向方向進(jìn)行鋪設(shè)，應(yīng)確保格柵的鋪設(shè)方向與線路走向保持垂直。先自老路堤向新路堤方向?qū)⑼凉じ駯耪归_并剪斷。再使用工具將格柵張開拉緊并使用U形錨釘將其固定。為確保格柵與路面的良好粘結(jié)，最后使用輕型膠輪壓路機(jī)進(jìn)行適度碾壓。在新老基層拼接縫位置，應(yīng)將土工格柵在其兩側(cè)各以一定寬度縱向連續(xù)鋪設(shè)，應(yīng)確保搭接長度不小于50 cm。

3)攤鋪填料后碾壓。鋪好土工格柵后，鋪設(shè)上層填料至設(shè)計(jì)厚度后使用壓路機(jī)完成碾壓。攤鋪、碾壓應(yīng)從兩邊向中間推進(jìn)，碾壓自兩邊向中間進(jìn)行，以確保壓實(shí)度符合設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)設(shè)計(jì)層數(shù)，重復(fù)進(jìn)行2)，3)工序，直至路面施工。

4.3 施工質(zhì)量控制

除正常的施工工藝外，還應(yīng)注意以下內(nèi)容：

1)在碎石層上攤鋪土工格柵時(shí)，為避免直接接觸碎石導(dǎo)致的破壞，可在鋪設(shè)前撒鋪一定厚度的粗砂。

2)在施工中，應(yīng)連續(xù)鋪設(shè)土工格柵。為防止出現(xiàn)格柵破壞和撕裂，在鋪設(shè)過程中應(yīng)避免扭曲、褶皺、過量拉伸等。

3)在施工中，應(yīng)確保每層的填土厚度不超過30 cm。同時(shí)，進(jìn)行壓實(shí)度控制，路床范圍內(nèi)以不低于95%為宜，其他部位不低于93%為宜。

4)在施工中，嚴(yán)控運(yùn)送混合料的車輛出入，在格柵層上禁止急轉(zhuǎn)向、急剎車和傾瀉混合料腳料，以防止對格柵的損壞。對發(fā)現(xiàn)的折損、刺破、撕裂等損壞，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)或更換。

5)施工前做好臨時(shí)排水系統(tǒng)，截?cái)嗔飨蛲貙捵鳂I(yè)區(qū)的水源，開挖臨時(shí)排水溝，保證施工期間排水通暢。

6)新老路基結(jié)合部位工藝復(fù)雜，施工難度大，易產(chǎn)生質(zhì)量問題，應(yīng)密切關(guān)注該部位的壓實(shí)度。

5 結(jié)語

公路路基拓寬的關(guān)鍵在于控制新老路基的不均勻沉降，導(dǎo)致路面變形或開裂。大量的工程實(shí)踐表明，加筋處治法能有效減少新路基的沉降，對防止填料局部下陷，最大程度地減少地基的不均勻沉降效果顯著。

在舊路改建過程中，特別是路面拓寬工程中，使用土工格柵加筋法進(jìn)行新老路基結(jié)合部處治，能有效提高路面承載力，減小不均勻沉降的發(fā)生，這對延長路面使用壽命，確保公路交通安全和交通質(zhì)量意義重大。

[1] 應(yīng)榮華.新老路基結(jié)合部處治技術(shù)[D].長沙：長沙理工大學(xué)公路工程學(xué)院，2007.

[2] 黃洪鋒.土工格柵處理新舊路交接的方法[J].現(xiàn)代企業(yè)文化，2009(6)：89-92.

[3] 王玉杰.土工格柵在新舊路基搭接中的應(yīng)用[J].國防交通工程與技術(shù)，2014(8)：111-113.

The common diseases analysis and reinforcement treatment in sub-grade widening

LI Zhong-hai

(ShanxiChangxingRoad&BridgeEngineeringLimitedCompany,Changzhi046000,China)

This paper introduced the common diseases types in sub-grade widening, analyzed the forming mechanism of sub-grade widening engineering diseases, put forward the method using the geo-grid to make reinforcement treatment to new and old sub-grade combination parts, and researched its design and construction quality control, pointed out that the technology had significantly effect to improve the new and old sub-grade bearing capacity, was an effective method to reduce uneven settlement.

sub-grade, grille, disease, deformation

1009-6825(2014)28-0144-02

2014-07-13

李中海(1969- )，男，工程師

U416.1

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