高速公路的路基病害類型及原因分析

王 帥

(蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 211100)

0 引 言

路基是公路結構中承受荷載的重要載體，在建成之后的運營期內，由于車輛的通行，隨著時間的推移，會對路基的穩定性以及承載力產生一定的影響，加之受到自然環境的影響，就會導致路基出現一系列的病害，對高速公路的穩定性以及安全性產生影響，降低通行能力，嚴重時甚至會導致高速公路發生破壞，引起交通中斷的嚴重后果。因此，對高速公路路基的病害進行相應的研究并制定科學的防治措施具有重要的工程實際意義。

1 高速公路路基病害分類

1.1 路基病害

(1)沉降變形

沉降變形出現在填方路段以及半填半挖路段，這種路基病害出現高速公路運營通車之后，主要表現為地基沉降和路堤沉降兩種類型。當路基發生變形之后最終會導致路面發生破壞，如圖1所示，嚴重影響車輛的正常通行。

圖1 路基沉陷

(2)差異沉降

路基差異沉降通常出現在新老路基搭接的地方，是改擴建的高速公路常見的一種路基病害。由于差異沉降會導致新老路基結合面處發生滑移，路基的穩定性降低，會產生較為嚴重的后果，通常會表現為路面結構的破壞，如路面出現大量的縱向裂縫，嚴重時甚至會出現錯臺現象。

1.2 邊坡病害

(1)崩塌

路基邊坡在受到自然因素的影響，如降雨、凍融、風化作用以及地震作用的影響下會發生崩塌現象。崩塌主要發生在路塹邊坡較陡的挖方路段，崩塌具有突發性，病害從開始到結束的時間很短，其對路基的破壞程度取決于坍塌的規模，規模越大對路基產生的沖擊越大，嚴重時甚至會直接導致道路完全被破壞而中斷，如圖2所示。

圖2 路塹邊坡崩塌

(2)滑坡

滑坡是高速公路路基常見的一種病害，在建設期與運營期內均會出現，會直接破壞公路的道路結構，造成整體失穩。通常情況下滑坡的滑動速度都不會很快，是一個緩慢發展的過程，因此對滑坡的治理有著充足的時間。滑坡根據形成機理的不同可分為牽引式滑坡與推移式滑坡。其中牽引式滑坡是坡腳失穩導致的，邊坡最下邊的巖土體先發生破壞，導致上部失穩進而形成滑坡；推移式滑坡是上部巖土體先發生破壞，最終導致邊坡失穩形成滑坡。

(3)剝落

邊坡坡面剝落是一種在黃土地區常見的病害，是路基邊坡坡面發生的一種局部變形破壞現象，會危害路塹邊溝，甚至會導致邊坡嚴重變形，治理難度大。常見的剝落形態有4種：魚鱗狀剝落、片狀剝落、層狀剝落、混合狀剝落。

2 高速公路路基病害原因

2.1 路基病害原因

(1)沉降變形原因

沉降變形的直接原因是運營期間受到的車輛荷載作用，但究其根本原因是路基的強度不足或者是地基承載力不足所導致的。當路基強度不足時，在外荷載的作用下路基會發生變形，從而導致了沉降的發生；當地基承載力不足時，地基受到路基傳遞來的外荷載作用發生變形，導致路基發生整體沉降。

(2)差異沉降原因

差異沉降是新老路基的之間的不均勻沉降導致的。高速公路在建成之后經過長時間的運營，老路基及老路基下臥地基的沉降變形已基本趨于穩定，而進行改擴建之后的新建路基及其下臥地基在運營期間還會發生沉降變形，因此新老路基之間就會出現沉降變形不同步的現象，容易導致搭接處的路面出現裂縫，遇到降雨時，雨水會順著裂縫滲入路基導致了沉降進一步加劇。

2.2 邊坡病害原因

(1)崩塌原因

崩塌形成的原因有內因與外因兩種。其中內因包括邊坡巖土體構造方面的原因，如臨空面陡、節理面多等。外因有降雨、溫度以及地震作用等。其中降雨是主要因素，雨水滲入巖土體內部之后會發生一系列的物理化學作用降低其內部的粘結力，滲入節理面之后還會產生靜水壓力，軟化節理面內部填充的強度，導致邊坡的穩定性大幅度降低，因此大多數崩塌都是發生在雨季的。溫度變化導致巖土體發生膨脹與收縮的循環過程，導致原本就存在的裂隙進一步的擴展甚至是貫通，加快巖土體的破壞，降低其強度，與此同時，巖土體內部的水隨著溫度的變化發生凍融循環也會對其造成很大的破壞。邊坡植被可防治坡面被雨水過度的沖刷，但是植被生長過程中其根系對巖土體會有一定的劈裂作用，在一定程度上導致裂隙的發育，對邊坡的穩定性有一定的不利作用。地震作用也是誘發崩塌的一個重要因素，不僅會導致坡體中的裂縫發育，而且會導致破碎的巖土體沿著結構面移動變得松散，降低其抗剪強度，加劇了崩塌的發生。

(2)滑坡原因

滑坡與地表水以及地下水的活動有著直接關系，由于路塹邊坡存在軟弱巖體，在高速公路的運營期內，路塹邊坡表面受到風化作用以及地表水的沖刷會逐漸出現縫隙，隨著時間的推移，這些縫隙會不斷的變大逐漸形成裂縫，地表水順著這些裂縫滲入邊坡內部之后會導致邊坡的巖土體自重增大、強度降低，尤其是軟弱巖體的強度大幅度降低，與此同時裂縫會進一步的變大，最終在自重以及水的雙重作用下導致了滑坡的發生。地質構造在一定程度上也會對滑坡的形成產生一定的影響，如反傾向邊坡相對而言不容易發生滑坡，但傾角過大時容易發生崩塌。

(3)剝落原因

邊坡剝落的原因有內在因素、外界因素以及人為因素三種。內在因素是黃土的一些特性，如黃土結構中的孔隙以及節理直接影響了邊坡坡體的完整與穩定，節理面對坡體有切割作用，為剝落創造了條件，與此同時，雨水能夠順著孔隙與節理滲入坡體內部，軟化土體，進一步促進剝落的發生；外在因素有氣溫變化、凍融循環以及降雨；人為因素有施工影響、植被破壞等。在高速公路建設期間，黃土邊坡經開挖之后，打破了原本的力學平衡狀態，隨著新的平衡體系的構建，應力分布以及位移都會發生改變，在這個過程中坡體不同位置都會產生不同的位移。由于黃土中的節理大多為垂直發育，因此在新平衡體系構建的過程中節理裂隙會逐漸張開，破壞了坡體的完整性。與此同時，在受到降雨以及凍融等因素的影響之下就會在坡體表面出現剝落病害。

2.3 路基病害防治

對路基病害防治的總體思路分為建設期間的防治與運營期間的防治兩項工作。其中建設期間的防治主要是在施工期間做好質量控制：(1)提高地基承載力，原地面開挖清表之后要進行重型壓實，確保壓實度，對于地基承載力不足的要采取措施提高承載力，如進行強夯、換填等；(2)確保新老路基以及半填半挖路基之間的搭接質量，采取開挖臺階增加搭接面積，鋪設土工格柵提高搭接質量；(3)確保路基強度以及壓實度等，嚴控路基填料質量，按照試驗段確定的壓實參數嚴格進行路基壓實；(4)重視邊坡防護工作，減小路基開挖對邊坡的擾動，做好邊坡的防護，做好防排水設施，以及進行植草防護來減小坡面沖刷。運營期間的防治主要是做好巡查與養護工作，對于發現的病害及時的進行處理，將病害消滅在萌芽狀態，防止其進一步的加重從而造成嚴重的后果。

3 結 語

高速公路作為交通運輸的重要載體，其使用功能是不容忽視的。而路基作為高速公路的重要結構，其在使用過程中出現病害會導致高速公路的使用功能大打折扣，不僅僅導致了后期維修養護投入的加大，甚至會造成高速公路發生嚴重的破壞，因此對高速公路的病害進行研究是一項有實際意義的課題。高速公路路基病害分為路基病害與邊坡病害兩種，其產生原因是多種多樣的，主要有內在因素與外界因素兩種，內在因素的存在導致路基容易發生病害，而外界因素的影響則進一步加快了病害的產生并且加劇了病害的破壞程度。在進行路基病害防治時首先要做好施工期間的質量控制，控制內在因素的影響；同時在運營期內做好巡查與維護工作，對病害及時進行處理，消除外界因素的影響。