基于工程施工角度的道路病害預防與處理策略研究

彭亞強

（中鐵十二局集團國際工程有限公司，天津 300000）

1 引言

從結構上看，道路主要由路基和路面兩大部分組成，路基為路面提供承載力，需要具備足夠的強度、剛度和穩定性，而路面直接與外界環境接觸，受到的影響因素更多，需要具備良好的承重能力和擴散荷載能力，所以，道路病害的預防與處理應該從這兩個方面著手，找到問題產生的原因，保證設計、施工、養護工作的持續性和有效性，提高道路運行質量和效率。

2 基于工程施工角度的路基病害預防與處理

2.1 病害表現及成因

路基病害常見的表現形式有變形塌陷、邊坡滑動、路基開裂等，產生這些病害的原因有很多，其中包括工程地質條件不良、惡劣氣候影響、交通通行壓力增大、地表水與地下水活動等，有的可以通過前期施工進行改良，有的則會隨著時間的推移影響逐漸加大。 根據相關研究表明，容易產生路基病害的路段土顆粒組成特征明顯，土、粉粒、石黏粒的含量比較高，在水的影響下，路基強度遭到明顯破壞，再加上溫度變化產生的不均勻凍脹和溶解，路基土狀態發生了變化，而車輛荷載增加會加劇路基病害的發展，使路基弱點充分暴露，影響行車的安全性和穩定性。

2.2 科學設計路基形式

路基病害的預防和處理需要從前期的勘察、 設計階段著手，針對填方路基產生的不均勻沉降問題，必須根據地勢和地質條件科學設計，尤其要在陡坡路段設置好填方坡度和角度。比如，當填方路基有沿斜坡下滑的傾向時，需要利用護腳路基進行保護，護腳的斷面應該為梯形，頂寬不能小于1 m，內外側坡坡度控制在1∶0.5～1∶0.75，高度不能超過5 m，在地面自然橫坡度超過1∶5 的斜坡上修建路堤時， 路堤基底應該挖成臺階狀，臺階的寬度不能低于1 m，而且要設置2%～4%向內傾斜的角度[1]。

2.3 做好路基基底處理

路基基底處理效果直接決定著路基的強度和穩定性。 在一般路堤填筑前，需要根據基底條件采取相應的處理措施。 對于松土和耕地，應該首先將其清除到設計要求深度，通常不能低于15 cm，然后再按規定要求平整、壓實，如果基底土質濕軟而深厚，那么就需要按照軟土地基進行處理。 對于密實而穩定的基底，當坡度小于1∶10 時，基底可不做處理，清除表面雜草即可； 當坡度在1∶10～1∶5 時， 應該清除表面雜物草皮后再填筑，當坡度大于1∶5 時，應該按要求挖臺階，這樣才能夠有效預防滑坡、沉降問題。

軟土地基是產生路基病害的重災區， 需要根據實際情況著重處理。 沙墊層、反壓護道、土工聚合物處治是常見的表層處理法。 換填法適用于地表下0.5～3 m 的軟土處治，在某濕陷性黃土路段就采用了上述兩種方法。 對于沉陷量過大路段，將濕陷性黃土挖出，換成改性土，經過填筑壓實后能夠獲得不錯的強度和穩定性；在部分路段采用了黃土加筋土加固方法，使用土工格柵作為加筋材料，填料為改性黃土，同樣獲得了不錯的處理效果。 另外，重壓法能夠促使地基土固結、沉降、壓密，有效減小路堤施工完成后的沉降量。 垂直排水固結法經常用于解決軟土地基沉降問題。 穩定劑處置法通過添加穩定材料能夠改善地基土的強度和壓縮性特征， 為機械作業提供有利條件。 振沖置換比較適用于軟弱黏性土地基，但在處理抗剪強度較低的軟黏土時需要慎重采用[2]。

2.4 選料、填筑、壓實

填料的選擇至關重要，應優先選用碎石、礫石、卵石、粗砂等強度較好的材料，亞黏土、亞砂土等經過壓實后也能夠具有一定強度，也可選用，而粉性土的水穩定性較差，不能作為路堤填料使用。 填土路基應選擇級配較好的粗粒土作為填料，在填筑時要遵循同類土、分層填的基本原則；填石路基應該選用不易風化的開山石料填筑； 砌石路基同樣要采用不易風化的開山石料，砌石頂寬控制在0.8 m 左右，基底面以1∶5 向內傾斜，砌石高度控制在2～15 m，每隔15～20 m 設置一道伸縮縫，如果地質條件變化較大，則應分段砌筑并設置沉降縫。 路堤的填筑方法應該根據施工條件合理確定， 水平分層填筑法是基本的路堤填筑方法；當地面縱坡超過12%、填筑距離較短時，可以采用縱向分層填筑法； 在深谷陡坡地段通常采用豎向填筑法施工； 當堤身較高或受地形限制時， 可以采用混合填筑法。 采用正確的填筑方法也是預防路基病害的有效措施之一。路基的壓實度必須滿足相關規范要求， 通常情況下， 二級公路、一級公路、高速公路路堤基底的壓實度不能小于90%，所以，要選擇合適的壓實機械提高土體密實度。 比如，中型光輪壓路機主要用于路基壓實； 重型光輪壓路機用于最終壓實路基； 輪胎壓路機在黏土性土壤和砂質土壤中都能獲得良好的運用效果；在一部分黏土性土和非黏土性土區域，需要使用夯實機械進行夯實作業，有效作業深度能夠達到1～1.5 m。

3 基于工程施工角度的路橋過渡段病害預防與處理

3.1 病害表現及成因

在道路工程項目中，可能會存在一些橋梁和涵洞，這些路橋過渡段也是病害發生的重點部位。 由于地基土的壓縮變形和濕陷變形，基礎會出現沉降問題。 一般而言，壓縮變形導致的基礎沉降過程相對緩慢、危害性較小；濕陷變形而導致的基礎沉降過程變化較快、危害性較大。 在季節性暴雨的沖擊下，如果橋涵設計不合理，可能會出現洪澇現象，基礎受到嚴重沖刷甚至沖毀， 在黃土顆粒含量較大的水域， 隨著水流流速減緩，可能會在橋梁涵洞處造成淤積。 路橋過渡段沉陷會產生許多裂縫，當沉降差異較大時，會引發橋頭跳車。 路基和橋涵在荷載作用下都會發生沉降， 然而， 由于橋涵結構的整體剛度大、承載能力強，所以沉降量相對較小，而路基的沉降量則相對較大，因而在路橋過渡段會產生沉降差，尤其是填方為高壓縮性土時，這種沉降差表現得更為明顯。 從施工的角度看，由于大多數工程會采用先修橋、后修路的施工順序，在路橋過渡段會存在大量的高填方填土，由于施工作業面比較狹窄，壓實機械難以發揮優勢， 采用人工夯實的方式可能會導致壓實度不夠，從而造成橋頭臺階。

3.2 病害預防與處理

路橋過渡段病害預防和處理應該從多方面綜合考量，將過渡段與橋涵等重要構造物同步設計、施工，防止過渡段路基因施工工期緊張而存在工程質量問題。應充分重視水文地質勘查工作，準確計算防洪設計流量，盡可能避開水流紊亂的區域；分析水流方向對橋涵結構的影響，選擇合適的橋涵形式，既要達到防洪排瘀的目的，又要減少對道路橋涵的不良作用。 如果遇到軟弱土層，應根據實際情況采用合適的加固處理方法，提升地基的強度、剛度、穩定性，比如，在濕陷性黃土區域，可以通過復合地基或石灰穩定砂礫土來改善黃土性質。在填入臺背填土時，應根據填筑材料和作業空間選擇合適的壓實機械，嚴格遵循分層填筑、分層壓實的基本原則，合理確定鋪筑厚度和碾壓遍數，通常情況下，松鋪厚度不能超過20 cm。 另外，加強路橋過渡段養護管理，充分重視橋涵兩側路基排水情況，如果發現隱患要及時采取有效措施，防止基礎的進一步滑移和沉降。

4 基于施工角度的路面病害預防與處理策略

4.1 典型路面病害及成因

路面是道路的上部結構，包括面層、基層、墊層，三者共同承擔荷載、擴散荷載，為道路行車提供良好的路況。 根據路面等級劃分，常見路面有低級路面、中級路面、次高級路面、高級路面；根據路面面層劃分，常見路面又包括瀝青路面和水泥混凝土路面兩大類。 本文以這兩類路面作為典型研究對象，分析路面病害表現及形成原因[3]。

4.1.1 瀝青路面病害分析

瀝青路面病害主要有車轍、裂縫、坑槽、沉陷、泛油、鼓包等。 車轍中最為嚴重的一種是失穩性車轍，瀝青集料的密實度不達標是造成該病害的主要原因之一。當水分進入瀝青混凝土內部后，在車輛荷載的作用下，粗集料會向輪跡兩側隆起，從而形成車轍。 同時，荷載過大、溫度較高也會增加瀝青路面的流變性，尤其是在縱坡坡度較大的路段，不但容易產生車轍，甚至會引發事故。 裂縫也是瀝青路面的主要病害表現，常見的形式有縱向裂縫、橫向裂縫、網狀裂縫。 基于瀝青的工程特性，在環境溫度的反復作用下很容易出現橫向裂縫；縱向裂縫不但受溫度影響，而且當壓實度不夠、材料不達標、濕度過大時都會產生縱向裂縫，并且還會不斷加寬；網狀裂縫同樣與施工材料、壓實程度、環境條件等因素密切相關；產生坑槽病害的原因也比較多，比如凍融破壞、水損害、施工影響、交通荷載影響等。

4.1.2 水泥混凝土路面病害分析

水泥混凝土路面病害主要包括接縫處破壞和混凝土面板內損壞。 接縫處是應力分布比較集中的部位，非常容易產生病害。 接縫處破壞主要表現為拱起、錯臺、板塊活動、填縫料失效等。 路面板內損壞主要表現為裂縫， 包括表面裂縫和貫穿裂縫。 表面裂縫主要是水泥混凝土的收縮導致的；貫穿裂縫的形成相對復雜，混凝土施工初期受到的拉應力過大、混凝土板塊尺寸過大、車載過大和應力集中都是病害產生的重要原因。

4.2 路面病害預防與處理

4.2.1 瀝青路面病害預防與處理

路面包括面層、基層、墊層3 個基本組成部分。 為了發揮路面的整體作用，必須保證設計和施工的科學合理性。 通常情況下，下一層應該比上一層每邊寬出0.25 m，這樣能夠保證荷載的傳遞和擴散效果。 做好路面排水設計，在嚴寒積雪、透水路面，道路橫坡應該控制在1.0%～1.5%左右；在快速路或降雨量較大的路段，道路橫坡應控制在1.5%～2.0%左右，同時，一般路肩橫坡度要比路面橫坡度大1.0%。 路面基層起主要的承重作用，應該滿足強度、擴散荷載、抗凍性、水穩定性等要求。嚴格按照規范要求選擇基層材料，保證級配科學、拌和均勻、含水量適宜，能夠達到壓實度要求。 熱拌瀝青混合料路面施工比較常見，對混合料的拌制、運輸、攤鋪、壓實等環節的質量控制尤為關鍵。 必須在拌和廠采用拌和機械拌制。 在運輸過程中，如果瀝青混合料已經成團塊或者溫度不符合要求、遭受雨淋都不能使用。 大多數路面病害都與壓實度有關，在壓實施工時，瀝青混合料的分層厚度不能超過10 cm，嚴格按照初壓、復壓、終壓3 個階段進行。 選用合適的壓實機械，一般情況下，初壓采用輕型鋼筒壓路機碾壓2 遍； 復壓采用重型輪胎式壓路機碾壓4～6 遍；終壓采用雙輪鋼筒式壓路機碾壓不少于2 遍。在狹窄路段，可以使用手扶振動壓路機，必須保證最終的壓實成型效果能夠滿足要求。

4.2.2 水泥混凝土路面病害預防與處理

水泥混凝土路面同樣要滿足排水需求。 在路面施工時，為了保證攤鋪效果，可以采用滑模式攤鋪機進行施工。 這是一種自動化水平較高的施工方式， 能夠達到較好的路面平整度要求， 尤其是整段路的宏觀平整度， 是其他施工方式無法做到的。做好混凝土路面養護管理工作，防止發生早期裂縫。另外，加強維護處理工作，在填縫料老化后要及時進行更換，防止水沿著縫隙滲入侵蝕基層。 采用高分子材料對裂縫進行修復，通過直接灌漿、擴縫灌漿、條帶罩面補縫、全深度補塊等多種方式，保證裂縫修復效果。 當混凝土路面錯臺較小時，可以通過切削修補法進行處理，如果錯臺嚴重，那么就應該采用鑿低補平法補齊[4]。

5 結語

綜上所述，道路病害不但會影響交通運行效率，而且可能會誘發重大安全事故，所以必須引起足夠的重視。應從勘察、設計、施工等環節，加強病害預防與處理，保證路基具有足夠的強度、剛度、穩定性，使路面能夠有效傳遞荷載，并為行車提供良好路況。 同時，要樹立全過程管理理念，當發生病害隱患時，要及時采取針對性的處理措施，防止損失的進一步擴大。