高速公路路基病害及處治分析

田 峻 巍

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

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高速公路路基病害及處治分析

田 峻 巍

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

介紹了高速公路路基病害的形式和特征，從地基、路堤、路面、綜合治理等方面，闡述了有效處治高速公路路基病害的策略，有利于確保高速公路的施工質量，延長其使用壽命。

高速公路，路基，路堤，路面

1 路基病害模式及特征

過去幾年間經濟的持續高速增長，使得我國的高速公路建設如火如荼，經過多年的運營，高速公路在復雜路面、地形及修筑、運營和保養過程中的諸多問題導致高速公路病害不斷呈現，其中路基病害是困擾廣大工程技術人員的難題之一。本文以路橋過渡段為例，認為路基病害的主要模式和特征歸納起來主要有：

1)路基整體滑移。一方面，路基整體側向滑移，主要是路堤邊坡一旦過于陡峭或者遭到莫名破壞后，在路基上部遭到重復載荷情況下，會發生縱向裂縫或沿坡裂面整體下滑。另一方面，向橋臺方向路基整體滑移，特別是處于無側限受壓狀態的樁柱式橋臺錐坡上的臺前土體被損壞，有車輛經過或自重的強受力作用下，土體就會向橋內發生移動，從而造成路基發生橫向裂縫或整體下滑，特別是位于橋頭部位的路基路面有大方位的縱向位移，就會發生橋頭跳車現象。路堤填土較高，整體性較差等特征主要存在于這兩種路基病害中，另外還有路基邊坡過陡或遭到破壞；路面豎向錯臺或裂縫。

2)路基與橋臺間形成臺階。包括：a.當臺背與過渡段的連接處發生局部沉降，最大沉降深度距離橋臺背很近時形成錯臺；b.與路面設計的標準高度相比，路基整體下沉，一旦下沉在橋臺與過渡段結合處到一定的臨界值時，就會造成橋頭跳車現象發生。這兩種路基病害的共同特征是靠近臺背處發生沉降差最大；發生在臺背的填土均勻或不均勻沉降較大。

3)路面凹陷。高速公路路面凹陷也是路基病害的常見類型之一，一旦路堤或地基沉降不均勻，就會嚴重破壞路面，產生凹凸不平的病害。主要特征表現為：路基沉降不均或局部沉降過大引起凹陷；沉降距離橋臺距離較大時發生。

4)搭板斷裂。搭板斷裂一般發生在預防橋頭跳車時采取搭板法的情況，是這種方法與之帶來的新病害，其特征主要有：路基局部沉降不均勻導致的搭板底部脫空；搭板厚度不足以承載荷載；搭板在受力較大的脫空區方向斷裂；枕梁周圍路基沉降不均勻。

5)搭板與路堤形成豎向坡度差。這種路基病害也通常發生在預防橋頭跳車時采取搭板法的情況，盡管搭板預防橋頭跳車成功的技術實例很多，但也難免出錯，一旦搭板長度不足或者臺背填土路堤發生較大程度沉降，就會使得搭板與路堤的豎向坡度差發生，一旦這種差值達到一定的臨界點，就會使得路堤與搭板的聯結處發生旋轉，車輛通過會有“二次跳車”現象發生。這種病害的特征主要是路基整體發生較大程度沉降，搭板較短或搭板一側沉降較小。

6)搭板末端出現差異沉降。為了盡量降低路橋過渡段問題的發生，一般會在設置橋頭搭板的時候注漿處理搭板路基，以降低過渡段的沉降程度，但是搭板以外的路基的壓實處理一旦忽視，就會在使用一段時間后產生差異沉降，橋頭跳車現象會再次發生。這種模式的特征主要是搭板末端或靠近搭板的地方路基沉降較大或者搭板處路基沉降量不大時發生。

2 有效處治高速公路路基病害的策略

以上以路橋過渡段為例所述的高速公路路基病害模式及特征在我國高速公路建設中時有發生，給公路的正常運營帶來了諸多不便和高昂的維修費用，在目前的設計和施工水平下，運營期臺背填土出現少量沉降不可避免，但采取措施后仍舊發生跳車就需采取合理的方法加以處治，針對以上情形本文給出以下相應的處治策略。

2.1 地基處治策略

對地基加以處治，作用是通過提高地基性能穩定性，進而提高地基的載荷能力和抗災害能力，減少不均勻沉降或降低沉降差。通常做法是要快速增強土層顆粒間的有效應力，因此常采取迅速消散軟弱土層的超靜水壓力，并二次固結土體的直接做法。而可以采取的較早的提前預防方法有排水固結法、深層攪拌法、振動碎石樁法、高壓噴射注漿法等，但各種方法都各有利弊，如采用拋填塊石法，一旦在擠淤過程中碾壓不夠結實，換填軟土的高度不夠，就會造成軟土固結沉降，塊石排列松動，從而造成路基的各種病害。目前，高速公路橋臺類型大致有U形臺的重力式、樁柱式和肋板式臺的輕型，其中，載荷能力較大的基巖地基多用重力式，不良地基如沖填土、膨脹土、軟粘土等多用輕型。又如靜壓注漿法因其施工方便、材料造價低且施工操作時間靈活，在路橋過渡段地基病害處治中被經常使用，主要是采用氣液壓等化學原理在路基介質的孔隙或裂縫處注入固體漿液，以防路基結構物傾斜或滲漏等，從而改善地基的物理力學性質。再如針對上部路堤較矮，下部土層軟弱較薄的情況可以采用換填法，即將路基底部的軟弱土層挖去填筑壓實一些抗腐蝕、質地堅硬的素土、煤渣、碎石、卵石等，以加固地基。

2.2 路堤處治策略

路堤是承載汽車、傳遞上部結構的載體，一旦路堤發生沉降或變形將會對高速公路的施工運營產生直接影響，一般對路堤采用大型的壓實器械進行壓實工作，但排除橋臺背部位置，這是因為壓實過程中大噸位機械振動力太大，容易產生連帶損傷，這就難以保障臺背部位的回填土壓實，加之路堤施工時間較晚，固結沉降時間不夠，自重作用力較大的情況下，路橋過渡段的路堤部分發生不均勻沉降的可能性較大，處治目的就是要讓橋臺和路基間實現平穩過渡，減少對周圍其他結構穩定性的破壞，不得已絕不大開大挖，常用處治方法有注漿法，由于注漿法簡單效果好因此無論在地基處治還是路堤處治中都被廣泛使用，經過碾壓或換填的路堤壓實程度高，含水分少，常采用塊石填料注漿法、劈裂注漿法和壓密注漿法等方法；換填法對于路堤，主要是換掉施工中選用的不當填料，或者換掉給路基帶來病害的部分土體；土工織物在路堤病害處治中也常使用，一般有土工格柵、土工格室，一般將填土路線方向分層平鋪土工格柵，格柵層一端連接臺背，另一端固定于橋臺，利用土工格柵的彈性強度高、變形特征大將車輛的載荷力傳遞于橋臺，改善局部荷載的土體內部壓力狀態，降低土體的壓縮沉降，從而使得填土交界部位和臺背的階梯沉降變為漸變連續的沉降，同時，加鋪土工織物也能夠增加土體抗滑力，降低路基滑移或裂隙的病害。

2.3 路面處治策略

高速公路的路面是其非常重要的組成部分，路面表層遭到破壞不僅直接影響車輛運行，還可以加深路基病害，本文主要談的路面處治是位于路橋過渡段，通過特殊設計路面層來預防路基病害。可以采取的處治策略包括：橋頭搭板。即根據橋臺和路堤的載荷量、交通量和道路登記及預期沉降量等搭建一厚度約為30 cm的簡支梁，將不均勻沉降量分散于搭板長度內，使得路堤的較大沉降被引申到橋臺上，從而勻順縱坡，利用搭板處治病害時應該先對路基和路面破壞部分清除，經過填土壓實后搭建橋頭搭板，從而在搭板范圍內使得過量沉降得以分散，減少車輛跳躍現象的發生，缺點是易在路面結合處產生錯臺或開裂。設置變剛度路面結構即為實現順坡，設置一特殊的梯形搭板并在其路面上鋪設柔性路面材料。在可能發生過量沉降的臺背填土部位還可以采取由瀝青過渡層或水泥混凝土六棱塊等組成的過渡性路面，其中，瀝青過渡層路面的優點是一旦有過量沉降，就可以及時補充瀝青砂或鋪設瀝青混凝土層，從而保障車輛通行順暢，避免跳車現象。還可以在路橋過渡段施工進度較快的部分利用可起吊的活動搭板，若運行一段時間出現跳車，就可將搭板吊起，調整基層和枕梁高度，再放回搭板原位，這種方法簡單快捷。

2.4 綜合處治策略

道路整體的結構完整包括路面、路基和地基，其中，地基是道路的基礎，路堤產生不均勻沉降也會引起道路結構的凹陷，路面受到破壞，雨水則可能滲入破壞路基，因此，在高速公路路基病害的處治中要綜合應對，多方法結合，一旦路基產生整體滑移或縱向開裂，就要加強邊坡防護，防止雨水滲透，同時將邊坡和裂縫加以封閉，再加之要改變填土性質和強度硬度，因此可以使用類似治理滑坡的處置方法來增強路基的抗滑移能力，用樁體和其他方法相結合進行綜合處治，常用處治方法有：抗滑樁+注漿法；密集弧形高壓旋噴注漿+抗滑樁+注漿；擋土墻+注漿等。與路基沉降有關的路橋過渡段病害，可以采用路基處治與設置搭板相結合的方法，常用的有：鉆孔樁+搭板；樹根樁托換+搭板；旋噴樁+搭板；壓力注漿+搭板等。

3 結語

高速公路路基病害的表現復雜，形成原因及機理也很復雜，在高速公路建設中，對于路基病害的處治還應根據實際工程的地質、氣象和施工單位的施工技術水平等，采取不同的技術措施加以反復實驗，在考量經濟和技術的前提下，選取最佳的施工和處治方案。

Analysis on highway subgrade diseases and treatment

Tian Junwei

(ShanxiJinzhongHighway&BridgeConstructionGroupCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

The paper introduces the highway subgrade diseases forms and characteristics. Starting from aspects of subgrade, embankment, pavement and comprehensive treatment, it describes effective highway subgrade disease processing strategies, which will be good for guaranteeing highway construction quality and prolonging its service life.

highway, subgrade, embankment, pavement

1009-6825(2016)16-0144-02

2016-03-25

田峻巍(1984- )，男，工程師

U416.1

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