山區公路路基拓寬主要病害及病害機理

(重慶市市政設計研究院 重慶 400021)

一、緒論

隨著山區公路工作得到了高度的重視，我國山區公路的建設逐步發展，基本已經形成了較高服務水平的公路網。經濟逐步提高的同時，人們的出行需求增多，現有的公路建設逐漸無法滿足日益增大的交通需求，一些道路已經出現了交通飽和的態勢[1]。

早期的山區公路建設因經濟及技術水平等原因，受到了一定的限制，原有部分道路已經無法滿足現有的交通需求。在此基礎上，許多舊路拓寬改建項目如雨后春筍般興起。山區公路拓寬改建的工程也逐漸增多，這在某種程度上極大的緩解了當地的交通壓力，促進了經濟的增長。而且，在滿足交通需求、提高道路通行能力的同時，舊路改建也有許多的優勢。相比新建道路，舊路拓寬可以大幅度的降低工程造價、節約建設經費，相應的人力物力也會減少[2]。同時，對道路的占有率也會降低，不用重新規劃土地用于道路的建設。在此基礎上，舊路也不會被浪費，得到了充分的利用[3]。

但是由于各種原因，在實際應用過程中，拓寬道路路面經常出現縱、橫向裂縫等病害，新老路基拼接部位由于施工時間的不同，路堤的壓縮程度和固結程度不同，新舊路基產生不協調變形，路面也出現了不同程度的損壞現象，嚴重的影響了道路的使用質量，造成了大量的維修費用[4-5]。

二、公路加寬主要病害

調查研究表明，與新老路基結合不良有關的相關病害主要有四類，即：路基損壞、支擋結構損壞、路面損壞、路面整體性能下降。其中，路面損壞是新老路基結合最常見的病害，路基損壞和支擋結構損壞是穩定性不足在拓寬工程中的表現，而路面整體性能下降是伴隨著以上各種病害的發展而產生。

這種病害表現為拓寬路基沿新老路基結合面發生滑移，嚴重時甚至發生整體坍塌。這種病害在山區陡坡地形、軟弱地基、高填方路堤等拓寬路段較容易發生。當拓寬路基沿結合面滑移量較小時，新老路基結合面會產生錯臺，導致新老路基結合部位的路面開裂，雨水由裂縫進入，結合面強度急劇降低，給路基穩定性留下更大的隱患;當滑移量較大或整體坍塌時，造成拓寬路面整體破壞，甚至使原有路基相繼出現失穩，并導致原有路面也發生結構損壞和使用功能的下降。

路基的差異變形會通過路面結構反映到路表上，導致路面結構的損壞。瀝青路面會在結合部產生縱向裂縫、面層破碎、結合料松散、道路橫坡改變等。水泥混凝土路面會在結合面附近出現擴展的縱縫或橫縫、錯臺，進一步發展會引起板底卿泥、脫空，裂縫處板塊斷裂以及裂縫進一步擴展等現象。

隨著路面病害的產生和道路縱橫坡的變化，道路結構性能和服務性能也隨之下降，當路面狀況指數(PCI)、結構承載力、平整度等下降到一定程度時，還將影響行車安全。

同時，路基的差異變形也會對支擋結構造成一定的破壞，支擋結構損壞是路基損壞的特殊形式。表現為擋墻墻面開裂、墻體整體滑移、傾覆等。擋墻一般設置在原地面邊坡較陡處，以平衡新填路堤的下滑力。一旦支擋結構發生損壞，給拓寬路面的正常使用帶來隱患。

經過較長時間的實際路段的跟蹤調查發現，大部分的拓寬公路病害具有以下的特點：

(1)裂縫均集中在高路基拓寬路段；

(2)出現裂縫的拓寬部位地質情況較差，一般均存在軟土層、水塘、低注地；

(3)裂縫所在位置均發生在老路上；

(4)根據施工記錄及工后記錄，路基工程一般工期均在3個月左右，裂縫產生時間一般在工后3個月，裂縫穩定時間不一。

三、路基拓寬病害機理

拓寬公路出現的各種病害，其產生的原因是多方面的，如地質勘測不細致、設計未充分重視、施工質量未達到要求等。按照病害的類型，可以從兩個主要方面分析其產生機理，即新路基穩定性不足和新老路基不協調變形。

(一)新路基穩定性不足

新路基穩定性不足是指拓寬路基自身穩定性不能充分滿足穩定要求，其產生的原因包括拓寬部位地基過陡和拓寬部位地基軟弱。

當地基存在軟弱下臥層，如壓縮系數大、流變性顯著的軟土，新老路基結合部結合強度不足，從而發生自結合面至軟弱層底面的滑動面。另外，軟弱下臥層具有流變性，側向變形非常大，軟弱地基土向路堤外側擠出，拓寬路基坡腳出現起拱現象，并伴隨塑性區域的開展，最終導致邊坡失穩。

(二)新老路基不協調變形

若地基下臥層土質條件較差，土體壓縮性大、固結時間長，地基在新路基荷載作用下，施工結束后仍然發生較大的固結沉降;而老路基作用下的地基在老路堤自重荷載作用下固結變形已完成或基本完成。故在新路堤自重荷載作用下地表發生不協調變形，并最終反映到路堤頂面，造成路面結構的損壞。

路堤在自身荷載作用下會發生壓縮變形，老路基已經通車運行一段時間，老路基在荷載作用下的壓縮變形己經完成，而新填路堤在施工結束后仍發生部分壓縮變形。另外，由于山區公路拓寬改建通常受地形限制，拓寬幅度多則3～4米，少則1～2米，陡峭地形外側拓寬的路段，填方高度可達加寬寬度的數倍；而路基填方施工時大型壓實機具很難發揮作用，壓實難度較大，而較低的壓實度會使路基塑性累積變形大大增加。

四、結論

本次研究統計了公路加寬的主要病害，包括滑移、裂縫及坍塌等，并從工程經驗與現有研究基礎總結了路基拓寬病害的機理，為后續開展路基拓寬病害處置與優化提供基礎。