高速公路路面局部不均勻沉陷處治方法研究

王建平

（武威公路事業發展中心高速公路養護所，甘肅 武威 733000）

0 引言

上層建筑的質量是由下層的基礎工程決定的，如果在工程建設的過程中，沒有重視基礎工程的建設，則后續發生的質量問題會進一步影響工程的使用壽命。就高速公路工程建設而言，公路的路基施工決定了路面質量，也是公路整體質量安全的保障。為減少公路路面局部不均勻沉陷造成的安全問題，需要重視施工管理并及時解決存在的問題。

1 工程概況

該路面沉陷處治項目位于G3017 線武威至金昌高速公路段，地處沖積扇前緣泉水溢出帶以北，地區的海拔在1498～1550m 之間，屬于平坦地勢，坡度較小，在3% 以下。泉水匯集成河流，主要為北沙河、南沙河、石羊河三線。河谷雖寬但深度較淺，寬度在200～300m 之間，平均深3～5m，平原上有2～20m 的黃土狀粉質黏土。該施工項目的沉陷部位主要為路堤形式，填土高度一般在2～6m。

2 形成路面沉陷的原因

路面局部不均勻沉陷形成的主要原因包括以下方面。

一是高速公路上的車流量較大。重型車、超載車輛重復碾壓，且路面沉陷多發生在橋梁或涵洞兩側，對于路面的平整度有嚴重的影響。

二是路面經過常年重復荷載作用，部分路段路基變形沉降。

三是路基基底受降雨影響，雨水侵入路基，造成路基路面沉陷。另外，地下水也是路基沉陷的主要因素之一，在路基建設中，路基的材質受到土體的含水量變化的影響，導致土體容重波動，孔隙水壓的增長以及水的潤滑作用，導致土體出現不同程度的沉陷。路堤及其地基中的地下水包括側向補給水、降雨和地表水三種補給來源，都會對土體的消應力分布情況產生直接的影響，甚至對土體的結構強度和特征產生影響。

四是受環境因素的影響。季節的變化會對路面結構產生直接影響，如熱脹冷縮等。

五是路基結合處的施工不符合要求。在半填半挖路基建設期間，如果是填方路基施工，需要先進行內傾臺階的開挖，再做好填筑材料的填埋。如果沒有按照施工順序進行，會導致結合處的裂縫和沉降的問題。

六是路堤地基處理不當。在路堤施工前，需要對周圍的雜物進行清理，將樹根、草皮等一并處理，避免出現沉降的問題。

七是路堤填料存在質量問題。在施工前，需要對施工填料的質量進行嚴格的篩選，確保符合工程要求，否則會導致土體變形，影響整個工程或路段施工。

八是路基填土沒有壓實。在施工中，施工人員操作不當或施工機械問題導致的壓實不足，在后續沒有進行及時的處理，路基出現不同程度的沉降，也會影響路面質量。如果路面長時間有車輛通行，在荷載的作用下，路面會出現不均勻沉陷。路基土體壓實度不足的原因主要包括以下四點：

首先，在施工中，施工條件不足導致的施工質量問題，如路基施工時，天氣干燥使一些需要壓實的黏土塊沒有達到粉碎的標準；某些加減速道與行車道的施工分開，拼接位置的處理不當。

其次，在施工中，路堤隨著施工高度的增加，且沒有及時進行改進，則土體壓實不足，導致豎向的土體塌陷，使得路面出現側向的變形。

再次，土體材料的含量配比沒有達到最佳標準。

最后，受到施工進度的影響，壓實時間縮短。

九是施工中沒有做好路基排水。路基排水工程質量存在問題，使得排水出現堵塞和緩慢等問題，長時間的水質軟化，使得路基變形，造成路面沉陷。

十是基層不平穩?；鶎颖砻娲嬖谄秸葐栴}，會對瀝青的鋪設厚度產生直接的影響，不同厚度的瀝青經過碾壓后會出現沉降深度不同。當平整度的誤差不太大時，可以利用面層施工進行找平。相反如果誤差較大，則需要直接調整，不可以利用面層調整，防止出現更大的誤差，影響整體施工質量。

十一是超限。通過高速公路路面沉陷問題的調查研究可以發現，車輛荷載是路面沉陷的重要因素之一。當一輛車的載重從10t 上調到15t 后，會產生高于原來2 倍的結構破壞力，這表示，車輛荷載將嚴重影響路面結構，也會對后續車輛行駛的安全性和舒適性產生嚴重影響，加大了后期的養護工作成本。

十二是路基剛度影響。路基的剛度是在路基受到車輛荷載時出現的變形抵抗能力。高速公路的路基剛度不足，會在車輛荷載的作用下出現變形和沉降問題，路面結構遭到破壞。如果養護和維修工作不及時，會造成更嚴重的路面損壞，最終產生路面沉陷，影響交通安全[1]。

3 路面沉陷處治的工藝流程

施工流程：劃線（標定病害）—病害銑刨—路面清理—切縫—黏層油灑布—粘貼立面貼和抗裂貼—瀝青混合料攤鋪—碾壓—開放交通。

施工技術要求：

其一，用皮尺標定路面病害位置，充分考慮病害長度及徹底處治病害的范圍。確定路面沉陷的位置決定了在沉陷處治后是否與原路面順接平整，是否有連接錯臺。一般路面沉陷都是全幅路面沉陷，路面沉陷的范圍隨著沉陷起始位置會有橫向裂縫。在確定位置時，要把路面沉陷裂縫包括在沉陷范圍內。在確定需要處治的位置后，利用水準儀對路面的沉陷長度和深度進行測量，為清理路面病害提供準確詳細的數據，及計算處治路面沉陷所需要的熱拌瀝青混合料的數量。

其二，根據抄平放樣結果，用粉筆標記沉陷銑刨深度及銑刨寬度。G3017 線武威至金昌高速公路路面的結構層是上面層4cm+中面層5cm+下面層6cm。用銑刨機對路面病害進行銑刨時，要在原路面與沉陷接頭處保證銑刨厚度為4cm。

其三，銑刨作業結束后，利用小型機械配合人工對銑刨后的路面下承層進行清掃，要求徹底不留死角。對不易清理的邊角位置，采用人工鋼刷進行清洗，用吹風機將散落的石子及灰土吹離路面。把層間清掃檢查作為質量控制的關鍵點，有效保證路面新舊連接部位緊密。

其四，對新舊路面連接部位進行切縫處理，切縫的目的主要是保證新舊路面能夠連接密實。如果切縫不夠整齊，新舊路面連接部位就會出現填補不密實的現象，路面流動水隨著車輛的碾壓進入接縫處，造成路面的損壞。

其五，黏層油需要均勻灑布。將乳化瀝青均勻撒布，撒布后的下承層不能撒花漏空成條狀，也不能有堆積。對于不能利用車輛進行撒布的位置，需要采取人工撒布的方式，對于撒布過量的位置進行及時的刮除處理。在黏層油完全破乳后，進行下一道工序。為有效防止路面下承層裂縫反射到路面表層，對寬度小于0.5cm 的路面縱向及橫向裂縫用抗裂貼進行貼縫處治?？沽奄N需要控制寬度在30cm，并沿著裂縫進行攤鋪，裁剪出需要的長度。在攤鋪的兩端做好標記，防止遺忘。將撕去貼膜的抗裂貼人工拉平，沿著標記的位置攤鋪，并進行人工碾壓，保證貼實緊密。最后，在貼好抗裂貼的位置進行乳化瀝青的補刷。對新舊路面接茬處，采用寬4cm 厚3mm 的雙膜立面貼粘貼。在黏層油灑布完成后，即可安放立面貼。將瀝青路面立面貼應用于攤鋪瀝青混合料前的洗刨垂直面上，用鋼絲刷將瀝青混合料立面清掃干凈，揭開一段瀝青路面立面貼一面的隔離膜，沿立面用力將瀝青路面立面貼按在立面上，并用橡皮榔頭捶打，之后邊揭隔離膜邊用力捶打，使瀝青路面立面貼完全粘貼在立面上。攤鋪瀝青混合料前，撕去外層的隔離膜[2]。

根據路面沉陷抄平深度確定使用熱拌瀝青混合料的種類。G3017 線從武威地區至金昌高速路面，結構層的上面層采用了4cm 厚度的SUP-13 改性瀝青混合料，中面層和下面層使用了ATB-25 改性瀝青混合料。攤鋪沉陷路面的中面層和下面層，掛線找平，保證上面層瀝青路面的厚度，碾壓要密實。在上面層混凝土拌料、瀝青攤鋪過程中，必須做到連續平穩的行進，這是保證路面平整度的最主要的方法。對路面縱橫向坡度、縱橫向接茬、路面的平整度，隨時進行控制檢測。在完成攤鋪工作后，需要對攤鋪部位采用雙鋼輪壓路機進行壓實，并選擇膠輪壓路機反復碾壓。初壓時，壓路機以緩慢而均勻的速度側向45o對路面橫斷面接縫進行碾壓，靜壓一遍后，再對路面縱向接縫接茬部位靜壓一遍，然后壓路機開始順路面縱向依次由高處向低處碾壓。碾壓次序為初壓—復壓—終壓。

為避免在碾壓過程中材料堆積形成擁包，需要嚴格控制機械操作，不可以隨意改變傳動輪方向，壓路機啟動、停車時都要減速慢行，不采用剎車制動力。隨時檢查松鋪厚度、碾壓夯實方法、碾壓夯實遍數、碾壓夯實速度和碾壓夯實溫度，使基層達到既不漏壓力又不超壓力。如在一些角部位碾壓夯實不足，也可以用夯機碾壓夯實[3]。

當路面鋪筑完成后，要等到路表溫度冷卻至低于50℃時，方可轉移施工場地，并開放交通。對路面沉陷路段的附屬安全設施進行維修，對下沉的波形護欄板、防眩設施進行掛線調平，對下沉的路緣石重新安裝，對混凝土路肩帶下沉重新澆筑，與原路順接。

4 高速公路瀝青路面沉陷的養護方法

在瀝青路面的日常檢查中，對發生沉陷的地點做好標記，并針對破壞現象制定措施。對于瀝青路面沉陷的養護修補，一般采取開挖的修復方法，可以短暫防止公路的沉陷收縮。但用久后，在公路沉陷收縮的位置，病害會更加嚴重。所以根據上述因素，在養護修補時，需要對公路沉陷收縮的病因進行詳細分析，有針對性地制訂養護方案，以改善處治效果。

在日常養護工作中，對完好的瀝青路面應用預防性養護技術，能顯著延長瀝青路面的使用時間，降低維護費用。另外，采用預防性養護工藝能有效降低瀝青路面病害，防止公路沉降[4]。

5 高速公路瀝青路面沉陷的防治措施

5.1 提高路基施工質量

在公路養護過程中，首先要合理選用路基填料，并從嚴控制工程質量。從嚴把握路基填料的最大含水率，并確保地基打壓后的最大干密度，同時在施工中隨時檢查和管理。在施工過程中，要遵循分級回填、分級夯實的工藝原理，并實施嚴密的分層壓實質量檢查，合格才能進行下層鋪筑。對軟土地基，需要實施嚴密的密封措施，同時做好沉降監測，檢查符合要求后方可開展下一次施工。

5.2 提高路面基層的平整度

在一般公路瀝青路面的半剛性基礎澆筑過程中，應選用廠拌法澆筑，以提高基礎的平整度和澆筑質量。采取廠拌法施工，及時調節混合料攤鋪的施工參數，提高半剛性基礎混合料攤鋪工程的質量，能有效改善基礎表面的平順性，并防止基礎表面的平順性能差引起的路基沉降。

5.3 嚴格控制超載

對進入高速公路的機動車輛實施嚴格檢查，禁止超負荷機動車進入，可有效地減輕超限機動車對高速公路的損害。嚴格執法，嚴查超負荷機動車，并按照法律規定從嚴控制超負荷機動車進入高速公路。此外，通過水泥路基與半剛性基礎結合的新技術，可有效地增強公路結構的硬度與安全性，降低重超機動車對路面結構層的損害程度。

5.4 優化公路排水設施

對瀝青路面的公路排水設施實施優化設計，以增強對瀝青路面的公路排水能力。水是導致公路橋涵與路基結構發生損傷的主要原因之一。長時期公路積水也會導致瀝青路面的持久性水損壞，使瀝青路面的結構發生嚴重損傷。水如果進入基層或公路內部，會損傷基層以及公路的承載能力，導致結構變形損傷，進而降低瀝青路面的耐久性。經過優化的排水設計，有效地降低水分對高速公路地基和路面結構的損傷，增強路基路面結構的安全性和耐久性。

G3017 線武威至金昌高速公路經路面沉陷處治后，對路面沉陷路段進行現場觀測：其一，路面表面平整，平整度的間隙距離不超過0.5mm，確保路面表面不存在積水和松散的情況，局部有集料離析的現象，但不影響路面整體外觀質量。其二，處治后的路面與原路面在接茬處略高于原路面，無明顯錯臺，不會影響車輛正常行駛。其三，整體外觀質量較好，新舊路面接縫處密實，無明顯縫隙。

6 結語

高速公路路基下沉屬高速公路工程病害，會對高等級公路的施工質量及其正常運行能力造成直接的危害。在公路路基下沉病害中，高速公路橋梁、涵洞兩側臺背下沉現象非常普遍，對車輛行駛的安全性造成了相當大的危險隱患。如果通過挖掘對高速公路橋梁、涵洞臺背再一次施工、填土、夯實，不但施工期限長，且投資也相當大，同時還會對高速公路的正常通過能力帶來直接的危害。沉陷處治技術能夠在合理減少上述因素發生的前提條件下，有效地處治高速公路橋梁、涵洞臺背存在的沉降問題，從而保障高速公路暢通安全高效的運行。