高速公路路基拼接路段的病害及其防治措施

王蘇兵

（徐州市公路工程總公司，江蘇 徐州221000）

1 高速公路路基拼接路段主要病害分析

當高速公路運輸能力無法滿足要求時，我國的具體國情決定了不宜采取新建公路的方法，而應進行公路改擴建。因為新建公路的總成本比較高，并且占用的總面積很大，因此在我國為了改善高速公路客運量不足的現象，一般采取對舊路路基進行加寬的措施。但是與對舊路進行拼接相比新建公路更加有難度，竣工后容易發生一些特有病害，不利于公路的正常運行。高速公路拓寬工程病害主要包括以下方面。

（1）路基破壞

新舊路基段存在不均勻沉降和新舊路基拼接處的滑移現象是這種破壞方式的主要表現形式，最終都會導致拓寬的路段路基整體不穩定。

（2）路面損壞

新舊路基發生不均勻沉降會導致路面結構的不穩定，其本質還是由路基不穩定所造成的。

（3）公路整體性能不達標

隨著時間的推移，新舊路基拼接段之間的不均勻沉降也逐漸嚴重，裂縫隨之變寬，導致道路整體不夠穩定，致使道路的整體性能逐步下滑。

（4）道路支擋結構失穩

道路支擋結構失穩的主要表現形式為路基的擋土墻發生開裂、集體發生滑移和整體的傾覆。通過對我國拓寬高速公路資料的調查發現，在平原地區拓寬公路中，道路路面容易發生病害，以縱向裂縫為主，同時還發現以下共同點：高填方路堤段比較容易出現裂縫；路面裂縫處的路基穩定性較差，有軟弱層的存在；老路較容易出現裂縫。導致這些病害的主要原因有：拼接路段形成的結構整體不夠完整或發生不均勻沉降，高速公路路基路面的整體穩定性難以抵抗變形應力和水文地質等客觀因素的存在。

拓寬公路發生病害往往是由多種因素造成，主要原因就是新舊路基銜接段的不良結合和變形不協調導致路基整體穩定性不夠。據國內外的資料和研究表明，新舊路基拼接處是高速公路拓寬后病害發生情況最為嚴重的位置，不論路基損壞還是路面破壞，都是由于新舊路基的整體性狀、固結度不統一以及它們之間的不良連接造成的。

2 主要防治措施

2.1 提高路基壓實度

國內外的研究表明，若使新填路基的壓實度比舊路基高出1%，等到施工完成之后，能減少新填路基的壓縮變形，這有利于阻止拼接路基段的不均勻沉降，增強拼接路基的整體性，使新老路基的不良受力性能得到改善，從而使其抗病害能力得到較大提高。

路基壓實度較高有利于土顆粒彼此之間重新組合、擠緊，縮小彼此之間的空隙，從而使單位質量內的固體微粒的總數增加，并使其壓實度得到加強，進而發生塑性變形，徹底改善土的水理特性，最終增強公路路基拼接段的整體性和強度，在行車荷載作用下，壓力對路面相應結構層產生的瞬間變形和形變積累會大幅度減少，公路路面的使用性能和壽命得到大幅度提高，因此保證一定水平的路基壓實度不僅對拓寬路基拼接段的差異沉降控制有深刻意義，還對路基最終的穩定有重大影響。

綜合考慮成本和施工特點等因素之后，在改擴建拓寬拼接路基段具體施工中，適宜采取《公路路基設計規范》（JTG D30—2004）中關于新建高速公路路基壓實度的標準（見表1）。

表1 拓寬路基壓實度標準

2.2 開挖臺階

為了使新舊路基之間結合更加緊密，我國高速公路的拓寬工程還要對舊路邊坡進行臺階開挖。臺階開挖形式有兩種：一種是首先對老路的邊坡進行削坡處理，削坡需要達到何種效果視現場實際情況而定，并要考慮路基的總體質量和地基的情況，然后在這個基礎之上進行臺階開挖；另一種是在完成老路基邊坡表層清理工作之后，直接在此基礎上進行臺階開挖相關工作，開挖順序有由上而下和由下而上兩種可供選擇，但是根據實際效果來看，比較適宜采取自下而上的臺階開挖方式。開挖方式見圖1。

圖1 臺階開挖方式

根據現場實際經驗，臺階寬度適宜在90～200cm 之內，臺階高度適宜在60～100cm 之內，最高為150cm。現將已有的工程研究經驗總結如下：

（1）臺階不能夠太小，因為臺階一旦太小一方面將會減小新舊路基之間的接觸面，造成它們形成的結合部穩定性不夠，易在局部產生較大的應變；另外，舊路邊坡的挖除比較少，如果舊路邊坡的壓實度沒有達到標準，會產生差異沉降過大的現象；

（2）臺階不宜太大，過高的臺階不僅影響開挖施工中舊路堤的穩定性，而且導致巨大的開挖方量；

（3）要因地制宜地進行臺階開挖，削坡的具體處理程度可以根據原有路基的具體情況而定。

2.3 鋪設土工格柵

土工格柵主要形式有二維網格狀或具有標準高度的三維立體網格屏柵（見圖2），它是用聚氯乙烯、聚丙烯等高分子聚合物經熱塑或模壓而成的，因其作為土工工程使用而命名為土工格柵。土工格柵作為工程材料有成本低廉、耐堿抗酸、抗老化能力較強等特點，在路基工程中得到非常廣泛的運用。土工格柵與土層之間有非常復雜的作用形式，目前國內外學者還在對它們之間的作用機理進行進一步的探索研究，成熟的理論系統還未形成。據目前研究情況，學者們一致認為土工格柵在與土層之間的相互作用形式可能表現在下面幾個方面：土層與格柵之間有摩擦作用；格柵對其上下的填料可能有一個鎖定作用；格柵本身節點與肋條之間有一個抗阻力。因此在路基拓寬工程中，路基的整體穩定性可以靠土工格柵的使用來提高，這也會改善路基的受力特性（路基中的拉應力和剪應力會相應減小），均化差異沉降，路基的側向位移被約束，因此在國內外都有很廣泛的應用。

圖2 土工格柵

2.4 保證正常的施工順序，健全三級質量管理體系

預防高速公路路基拼接段質量通病的基本措施是堅持正常有序的施工程序，健全三級質量管理體系。一般來說每條高速公路都會根據當地實際情況，并結合國家有關技術規范來制定技術流程，明確路基的施工工藝流程。例如在某地高速公路路基施工的程序是“場地清理→填土前碾壓→打格上土→推土機整平→平地機找平→壓路機最后壓實”，在路基實際施工中要嚴格按照此標準提供的技術依據來施工，確保工程質量滿足要求。與此同時，三級質量管理體系（社會監督、政府監督、企業自檢）也必須要得到完善，其中企業自檢至關重要，監理單位在施工單位自檢的基礎之上對各個路段再進行抽檢試驗，對施工中的關鍵工作要進行全過程監督。例如，軟基的處理和臺背的回填等，此外，政府相關監督部門和業主要定期或者不定期的對其進行抽檢，這樣才能保證施工質量。

2.5 地基處理

高速公路拓寬工程中的地基處理主要針對地基承載力不足的問題。由于存在軟弱地基，為了滿足新路基中的沉降要求，必須要對其進行適當的處理。軟弱地基地下水的水位很高，土質整體情況比較差，抗剪強度和承載力都比較低，并且有非常大的壓縮變形，被劃分為高壓縮性土。高速公路拓寬工程中的難點之一就是軟弱性地基段的處理，應該根據不同的路基填土高度和不同的軟弱土厚度選取最適合的處理方案。軟基處理方案包括以下幾種。

（1）換土法

此方法針對的地段是軟弱土層位于土地表面位置且較薄的地方，厚度一般在3m之內。

（2）排水固結法

此法比較適用于沉降較小的地段，其作用機理非常簡單，即通過外荷載使被加固土體中的空隙水被擠出，增強土的密實度，從而增加其強度與承載力。

（3）強夯法與隔離墻

對于一般路段的處理，用強夯法即可。在新老路基下的地基之間如果設置相應的隔離墻并加以保護，可以在很大程度上減小新路基對老路基下的地基沉降影響。

3 結語

本文主要針對高速公路路基拼接段的病害機理和新舊路基沉降的發展趨勢，結合國內外處理路基病害的相應措施，提出了提高路基壓實度、開挖臺階、鋪設土工格柵、保證正常的施工順序、地基處理等措施，以促進高速公路路基拼接段的施工。

[1] 聶鵬，曲向進，劉奉僑.沈大高速公路改擴建工程路基加寬容許工后不均勻沉降指標研究[J].公路交通科技,2005，（11）：18-21

[2] 張春會，呂錦，趙全勝.高速公路拓寬路基病害機理及防治[J].遼寧工程技術大學學報，2012，（2）：168-171.

[3] 趙全勝，趙冠舒，張春會.京石高速公路拓寬沉降控制標準[J].遼寧工程技術大學學報，2012，（1）：69-72.