路基不均勻沉降對瀝青路面結構的影響分析

葉聰穎

(宜賓市公路局宜賓公路養護段， 四川 宜賓 644000）

路基不均勻沉降對瀝青路面結構有著重要影響，是我國道路施工工程中的一個重要研究課題。破壞路面結構的主要原因是公路路基填筑過程中和施工后所產生的不均勻沉降，而路基不均勻沉降會造成路面不平，對公路路面結構產生一定的附加應力，再加上路面車輛的荷載，使路面結構破壞速度加快，長期以往，公路路面會出現沉陷、縱向開裂等問題，極大影響公路路面結構的使用性能。因此，研究分析路基不均勻沉降對瀝青路面結構的影響，并提出一些建議，控制不均勻沉降對路面結構的損壞，具有非常重要的意義。

1 瀝青路面結構概述

瀝青公路路面出現縱向和橫向裂紋是其普遍存在的問題，而導致路面結構破壞的一個原因就是非荷載，其是因為低溫而發生收縮導致的。例如在冬季期間，由于氣溫的突然下降，公路路面的瀝青材料收縮，其面層就會產生一定收縮拉應力，或者是因為拉應力增加而超過了瀝青混合料的抗拉強度，這樣就會破壞路面結構。另外，在溫差相對比較大的地區，瀝青路面由于溫度反復上升和下降，使路面面層的溫度應力疲勞，從而使瀝青混合料的極限拉伸應力變小，使路面結構很容易發生疲勞開裂，致使結構被破壞。另外一個原因就是荷載問題，其是由于路面車輛行駛過程中對路面產生荷載而導致的。路面由于長期受到車輛的作用，而路面基層及面層之間存在自由水，在車輛行駛過程中，當車輛通過時，會對路面產生比較大的水壓力，當車輛駛離時，就會對路面產生比較大的抽吸力。抽吸力和水壓力作用在路面，將交界處的自由水擠出表面，還會逐漸使瀝青混凝土強度急劇下降，致使路面出現坑洞，破壞路面結構。在車輛荷載長期作用于路面的條件下，公路路面的底部出現的裂紋就會隨著荷載的反復作用而逐漸擴展，進而使裂紋延伸到上部，使面層發生開裂，嚴重影響路面結構。倘若保持其他條件不變，該公路路面的交通量越大，重車和超重車在交通流量中占比越高，瀝青路面結構的破壞越大[1]。

2 路基不均勻沉降對瀝青路面結構的影響

2.1 路基不均勻沉降對瀝青路面結構受力的影響

瀝青公路路面面層表面主要受到拉應力作用，在公路路面中心位置是極可能產生最大拉應力的位置，從而使該位置出現裂縫。在路面墊層位置是極可能產生最大應力的，且距離公路路基中線越遠，路面面層和基層之間的切應力就會越大，當距離公路路基中線達到約1m時，路面面層和基層之間的切應力就會隨著距離越遠而變得越小，并且切應力也會影響到墊層底面、面層表面以及底面應力，使其發生一定變化。同時，路面結構的厚度和其所受的應力有關系，路面結構受到的應力尤其是是和基層厚度關系更為緊密。經過相關統計后證明，當路基發生不均勻沉降，且其位置在 5～55mm時，不均勻沉降量越大，路面基層表面應力、墊層底面應力、面層表面和地面應力也會隨之變大，在面層的沉降量接近60cm時，公路路面的面層表層會產生約 0.28MPa拉應力。當車輛行駛在公路路面的過沉重，其對路面所造成的荷載也是影響路面結構的重要因素之一，當車輛的荷載和不均勻沉降這兩種應力共同作用在瀝青路面結構時，會加劇破壞程度，因此，在施工及后期養護中，必須控制好公路路基的不均沉降，以延長路面及公路的使用壽命。

2.2 路基不均勻沉降對路面結構所造成的影響

瀝青路面出現不均勻沉降大多集中在軟土層，不均勻沉降如果嚴重，還會使路面出現錯臺，若不及時對其進行處理，會使路面結構破壞加劇，產生更大的斷裂或者裂縫，如圖1所示。對瀝青路面來說，對路基的穩定性以及強度相對依賴，而公路路基發生沉降或者開裂，均會損壞路面結構，只是損壞程度會有所不同。若公路路基存在漏壓區，一旦發生縱向不均勻沉降，瀝青路面就會因此而變得坑坑洼洼，再加上瀝青公路的路基強度相對不大，水穩定性也較差，導致對公路路面結構的破壞加劇。在此情況下，要想通過加厚路面進行修整，效果也不大，還是會出現沉陷、搓板以及坑槽等一系列路面結構破壞現象。同時對行車速度和安全也會造成很大影響，這種不均沉降致使路面結構造成嚴重破壞，大大增加了車輛的運營費用，也使公路使用壽命大大減少了。

圖1 路面斷裂

3 控制路基不均勻沉降的措施

3.1 在瀝青路面不均勻沉降具體應對措施

3.1.1 施工中的應對措施

在公路施工過程中，由于經常受到現場地質條件差異大、工期緊、施工工藝以及施工條件復雜等因素的影響。對于瀝青路面不均勻沉降，可采取以下幾個方面的措施：（1）在結合處開挖臺階方法，通過這種方法為公路不同段的路基提供盡可能多的接觸面積，從而使路基沉降均勻化；（2）有效提升瀝青公路路基的填土壓實度，通過大型壓實機械根據現場情況反復多次進行壓實，尤其是施工死角，對于死角可采用小型機械進行壓實作業；（3）面層的施工材料可選用4cm的細粒瀝青混凝土和5cm的中粒瀝青混凝土，而基層則選用12cm的瀝青碎石、30cm級配碎石以及22cm的水穩碎石，路面墊層可選用15cm的未篩分碎石。這種公路路面結構的沉降量是最小的。

3.1.2 設計階段的應對措施

有關人員應在設計前做好相關地質勘探條查工作，通過對施工地的地形與水文地質條件的勘察，針對不同的施工路段，在設計時要求有具體的設計材料。同時保證路基最小填筑高度不會因地下水、地面水以及凍脹等因素的影響而降低穩定性。橫向排水如果出現不暢，該路段就需增設盲溝，且施工工程綜合排水設計應綜合考慮各方因素、整體進行規劃以及因地制宜來進行橫向和縱向的排水設計，防止公路兩側路基由于長期受到浸泡而使其承載力下降，進而發生路基不均勻沉降。

3.2 控制土方不均勻沉降的措施

對縱向半填半挖路段或者橫坡比較陡的路段，施工時首先應嚴格按照有關規范要求進行縱向臺階施工，通過填完一層壓另一個臺階的方法對臺階進行壓實，然后按照低往高的方向進行分層填筑，以路基頂為起始點，當填筑高度距離其達到1.5m時，層面壓實度就需按照94區進行控制。對于橫向填挖結合部，結合處下挖至1.5m并以此做1m寬的臺階，其高可為一個土方填筑厚層。對于路基填高＜1.2m的路段，應將＜1.2m的路段范圍內挖除70cm左右，在進行整平處理后再進行碾壓，然后向挖出部位填上滲水性比較好的材料，以提升路基的承載能力[2]。

4 結束語

綜上所述，路面結構和路基是公路的重要組成，而路基是公路路面的重要基礎，作為重要組成部分，路基和路面共同來承受公路行車荷載。路基的不均勻沉降的這一質量問題一直是瀝青公路施工中普遍存在的，也是困擾公路工程技術相關人員的一個難題，如果路基出現不均勻沉降，很大可能會對瀝青路面結構造成嚴重影響。文章通過了解瀝青路面結構及造成其破壞額原因，并分析了路基不均勻沉降對瀝青路面結構的影響，同時提出了控制路基不均勻沉降的措施，以保證路基工程質量，盡可能地降低對瀝青路面結構的影響。