關于某高速公路路面開裂的原因分析

王累

（四川公路工程咨詢監理有限公司，四川 成都 610041）

一、工程背景

某高速公路T1/T2互通k39+405～k39+543段路基為半挖半填路基，最大填高15.5m。該段路基原右側坡腳外約25m處為自然河道，河道平均寬度6m。該段路基填筑成型至瀝青中面層施工，經歷3年時間自然沉降及3個雨季，后期在高速公路外圍河道（老河堰）整治施工期間發現該段出現4道縱向裂縫，每道縫長約12m，縫寬約5mm。由此對裂縫產生原因進行分析。

二、現場勘察

（一）三維激光掃描現場整體情況

經三維激光掃描儀測量，該段路面開裂受損部分長度為137.98m，寬度為26.32m。路面共存在4條裂縫，長度分別為41m、48m、20.1m、17.6m。路基邊坡坡腳與河堤堤頂線距離，最近距離僅為1.2m。

（二）物探數據采集

利用YCS2000A礦用瞬變電磁儀和YTR(D)瑞利波探測儀對該路段下部地層的富水性（測深法）和下部地層中的地質構造進行探測。

本次數據采集時，采用瞬變電磁儀按10m間隔布設測點，共計布設14個探測點，探測深度約30m，經分析該范圍內為高阻區域，富水性較弱。采用瑞利波探測儀按1#、2#、3#鉆孔及k39+415、k39+440、k39+465、k39+484、k39+500、k39+525位置共計布設9個探測點。鉆孔顯示，深度0.1m～0.8m為水穩層，深度0.8m～10.1m為路基填料層，深度10.1m～16.7m為基巖中等風化砂巖，異常區域點集中在深度9m～24m之間，在10m處填土與中風化砂巖分界處異常最為嚴重。

（三）鉆芯和開窗取樣

根據路面裂縫分布特點，同時盡量減少對路面的破壞，鉆孔選擇在主要裂縫旁靠近河道側、靠近道路邊緣處、河道邊緣處，鉆孔共7個，路面開窗2個。

（四）路面開裂段地形測量

利用RTK坐標測量儀器對k39+405～k39+543段進行了地形測量，在該段路面中線、裂縫、鉆孔、邊樁、邊坡平臺、坡腳、河道河岸兩側和河堤兩側選取45個點進行了測量，發現河道邊緣線侵入公路紅線1.99m。

三、路面開裂原因分析

根據現場實地勘察、測量、鉆芯和開窗取樣檢測、相關資料分析等，對某高速公路k39+405～k39+543段路面開裂原因進行技術鑒定，現就路面開裂原因分析如下：

（一）該段公路建設工程分析

經過資料分析，以及對該段公路鉆孔樣品室外試驗檢測得出，上路堤第三層壓實度值分別為98.0%、97.0%、95.5%；下路床第一層為96.5%、98.0%、98.5%；對開窗樣品室內試驗得出，下路堤壓實度值分別為93.0%、93.0%、94.0%，路堤壓實度滿足《公路路基設計規范》（JTG D30-2015）的規定上路堤≥94.0%，下路床≥94.0%，下路堤≥93.0%的要求。

該段路基分界面分析，經瞬變電磁結果分析得知，在本次探測目的層位30m范圍內均為高阻區域，推測地表以下30m范圍內富水性較弱。通過對1#、2#、3#鉆孔及k39+415、k39+440、k39+465、k39+484、k39+500、k39+525等9處瑞利波探測點異常情況的統計分析，發現9個測點均在10m處填土與中風化砂巖分界處異常最為嚴重。經查閱施工設計圖紙該路基段斷面圖豎向11.33m的臺階位置與瑞利波探測的結果基本一致，說明該段路基在深度10m左右存在填土和巖石分界面。

查閱3年前施工資料顯示，k39+400段室內擊實試驗土樣含水率為11.6，最優含水率為10.6。經現場鉆芯取樣和實驗室檢測，1#鉆孔、2#鉆孔、3#鉆孔、4#鉆孔處路基填土含水率為14.7～21.2，最優含水率為8.7和9.8。通過含水率分析，該段路基現在的含水率比3年前施工完成時的含水率大4.1～10.5且超最優含水率過大。

綜上分析，某高速公路k39+405～k39+543段路基填土含水率較大，超最優含水率過大，且在深度10m左右存在填土和巖石分界面。

（二）外圍河道整治工程分析

根據實測數據，外圍河道整治工程開挖線已經侵入k39+405～k39+543段紅線1.99m。

根據三維激光掃描和現場測量高速公路用地外緣與河道堤頂線最小水平距離為1.2m。

外圍河道整治工程開工前，k39+370～k39+543段路基右側坡腳外20m左右處為自然河道，河道平均寬度6米。外圍河道整治工程顯示，靠近該段的河道堤頂寬度由29.6m逐漸變為26.9m，到河道拐彎處持續26.9m寬度段長達5m，經過拐彎處后由26.9m逐漸變為29.6m，河道開挖深度為5m，河底寬度仍為12m，此處為河道的拐彎處，斷面變小，且未對該段邊坡的穩定性進行計算和分析，不符合《水利水電工程邊坡設計規范》相關要求。

綜上分析，河道整治工程侵入高速公路紅線1.99m，邊坡坡腳邊緣線與河道右岸堤頂線最近水平距離僅1.2m，路基有效襟邊寬度不足，河道開挖深度達5 m，導致k39+370～k39+543段路基邊坡坡腳不穩定。

（三）路基水平位移和沉降分析

1.根據該高速公路與外圍河道整治工程臨近段邊坡位移監測資料，2020年10月24日至12月6日，靠近該高速k39+370～k39+543段老河堰段高速公路路肩邊緣線JC19處的累計水平位移最大，為5.87mm；路肩邊緣線JC17處的累計水下沉最大，累計下沉值-7.10mm。表1所示。

表1 某高速k39+370～k39+543段老河堰段監測變化量結果表

由上述分析可知，該高速公路k39+405～k39+543段路基發生了水平位移和沉降。

四、結語

經以上分析，該高速公路k39+405～k39+543段路基填土含水率較大，且在深度10m左右存在填土和巖石分界面；同時，河道整治工程侵入高速公路紅線1.99m，該段路基邊坡坡腳邊緣線與河道右岸堤頂線最近水平距離僅1.2m，路基有效襟邊寬度不足，河道開挖深度達5m，導致該段路基邊坡坡腳不穩定，從而引起路基滑移和沉降，進而導致路面開裂。