王蘇兵

（徐州市公路工程總公司，江蘇 徐州221000）

1 高速公路路基拼接路段主要病害分析

當(dāng)高速公路運輸能力無法滿足要求時，我國的具體國情決定了不宜采取新建公路的方法，而應(yīng)進行公路改擴建。因為新建公路的總成本比較高，并且占用的總面積很大，因此在我國為了改善高速公路客運量不足的現(xiàn)象，一般采取對舊路路基進行加寬的措施。但是與對舊路進行拼接相比新建公路更加有難度，竣工后容易發(fā)生一些特有病害，不利于公路的正常運行。高速公路拓寬工程病害主要包括以下方面。

（1）路基破壞

新舊路基段存在不均勻沉降和新舊路基拼接處的滑移現(xiàn)象是這種破壞方式的主要表現(xiàn)形式，最終都會導(dǎo)致拓寬的路段路基整體不穩(wěn)定。

（2）路面損壞

新舊路基發(fā)生不均勻沉降會導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，其本質(zhì)還是由路基不穩(wěn)定所造成的。

（3）公路整體性能不達標(biāo)

隨著時間的推移，新舊路基拼接段之間的不均勻沉降也逐漸嚴重，裂縫隨之變寬，導(dǎo)致道路整體不夠穩(wěn)定，致使道路的整體性能逐步下滑。

（4）道路支擋結(jié)構(gòu)失穩(wěn)

道路支擋結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的主要表現(xiàn)形式為路基的擋土墻發(fā)生開裂、集體發(fā)生滑移和整體的傾覆。通過對我國拓寬高速公路資料的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在平原地區(qū)拓寬公路中，道路路面容易發(fā)生病害，以縱向裂縫為主，同時還發(fā)現(xiàn)以下共同點：高填方路堤段比較容易出現(xiàn)裂縫；路面裂縫處的路基穩(wěn)定性較差，有軟弱層的存在；老路較容易出現(xiàn)裂縫。導(dǎo)致這些病害的主要原因有：拼接路段形成的結(jié)構(gòu)整體不夠完整或發(fā)生不均勻沉降，高速公路路基路面的整體穩(wěn)定性難以抵抗變形應(yīng)力和水文地質(zhì)等客觀因素的存在。

拓寬公路發(fā)生病害往往是由多種因素造成，主要原因就是新舊路基銜接段的不良結(jié)合和變形不協(xié)調(diào)導(dǎo)致路基整體穩(wěn)定性不夠。據(jù)國內(nèi)外的資料和研究表明，新舊路基拼接處是高速公路拓寬后病害發(fā)生情況最為嚴重的位置，不論路基損壞還是路面破壞，都是由于新舊路基的整體性狀、固結(jié)度不統(tǒng)一以及它們之間的不良連接造成的。

2 主要防治措施

2.1 提高路基壓實度

國內(nèi)外的研究表明，若使新填路基的壓實度比舊路基高出1%，等到施工完成之后，能減少新填路基的壓縮變形，這有利于阻止拼接路基段的不均勻沉降，增強拼接路基的整體性，使新老路基的不良受力性能得到改善，從而使其抗病害能力得到較大提高。

路基壓實度較高有利于土顆粒彼此之間重新組合、擠緊，縮小彼此之間的空隙，從而使單位質(zhì)量內(nèi)的固體微粒的總數(shù)增加，并使其壓實度得到加強，進而發(fā)生塑性變形，徹底改善土的水理特性，最終增強公路路基拼接段的整體性和強度，在行車荷載作用下，壓力對路面相應(yīng)結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生的瞬間變形和形變積累會大幅度減少，公路路面的使用性能和壽命得到大幅度提高，因此保證一定水平的路基壓實度不僅對拓寬路基拼接段的差異沉降控制有深刻意義，還對路基最終的穩(wěn)定有重大影響。

綜合考慮成本和施工特點等因素之后，在改擴建拓寬拼接路基段具體施工中，適宜采取《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTG D30—2004）中關(guān)于新建高速公路路基壓實度的標(biāo)準(zhǔn)（見表1）。

表1 拓寬路基壓實度標(biāo)準(zhǔn)

2.2 開挖臺階

為了使新舊路基之間結(jié)合更加緊密，我國高速公路的拓寬工程還要對舊路邊坡進行臺階開挖。臺階開挖形式有兩種：一種是首先對老路的邊坡進行削坡處理，削坡需要達到何種效果視現(xiàn)場實際情況而定，并要考慮路基的總體質(zhì)量和地基的情況，然后在這個基礎(chǔ)之上進行臺階開挖；另一種是在完成老路基邊坡表層清理工作之后，直接在此基礎(chǔ)上進行臺階開挖相關(guān)工作，開挖順序有由上而下和由下而上兩種可供選擇，但是根據(jù)實際效果來看，比較適宜采取自下而上的臺階開挖方式。開挖方式見圖1。

圖1 臺階開挖方式

根據(jù)現(xiàn)場實際經(jīng)驗，臺階寬度適宜在90～200cm 之內(nèi)，臺階高度適宜在60～100cm 之內(nèi)，最高為150cm?，F(xiàn)將已有的工程研究經(jīng)驗總結(jié)如下：

（1）臺階不能夠太小，因為臺階一旦太小一方面將會減小新舊路基之間的接觸面，造成它們形成的結(jié)合部穩(wěn)定性不夠，易在局部產(chǎn)生較大的應(yīng)變；另外，舊路邊坡的挖除比較少，如果舊路邊坡的壓實度沒有達到標(biāo)準(zhǔn)，會產(chǎn)生差異沉降過大的現(xiàn)象；

（2）臺階不宜太大，過高的臺階不僅影響開挖施工中舊路堤的穩(wěn)定性，而且導(dǎo)致巨大的開挖方量；

（3）要因地制宜地進行臺階開挖，削坡的具體處理程度可以根據(jù)原有路基的具體情況而定。

2.3 鋪設(shè)土工格柵

土工格柵主要形式有二維網(wǎng)格狀或具有標(biāo)準(zhǔn)高度的三維立體網(wǎng)格屏柵（見圖2），它是用聚氯乙烯、聚丙烯等高分子聚合物經(jīng)熱塑或模壓而成的，因其作為土工工程使用而命名為土工格柵。土工格柵作為工程材料有成本低廉、耐堿抗酸、抗老化能力較強等特點，在路基工程中得到非常廣泛的運用。土工格柵與土層之間有非常復(fù)雜的作用形式，目前國內(nèi)外學(xué)者還在對它們之間的作用機理進行進一步的探索研究，成熟的理論系統(tǒng)還未形成。據(jù)目前研究情況，學(xué)者們一致認為土工格柵在與土層之間的相互作用形式可能表現(xiàn)在下面幾個方面：土層與格柵之間有摩擦作用；格柵對其上下的填料可能有一個鎖定作用；格柵本身節(jié)點與肋條之間有一個抗阻力。因此在路基拓寬工程中，路基的整體穩(wěn)定性可以靠土工格柵的使用來提高，這也會改善路基的受力特性（路基中的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力會相應(yīng)減?。?，均化差異沉降，路基的側(cè)向位移被約束，因此在國內(nèi)外都有很廣泛的應(yīng)用。

圖2 土工格柵

2.4 保證正常的施工順序，健全三級質(zhì)量管理體系

預(yù)防高速公路路基拼接段質(zhì)量通病的基本措施是堅持正常有序的施工程序，健全三級質(zhì)量管理體系。一般來說每條高速公路都會根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況，并結(jié)合國家有關(guān)技術(shù)規(guī)范來制定技術(shù)流程，明確路基的施工工藝流程。例如在某地高速公路路基施工的程序是“場地清理→填土前碾壓→打格上土→推土機整平→平地機找平→壓路機最后壓實”，在路基實際施工中要嚴格按照此標(biāo)準(zhǔn)提供的技術(shù)依據(jù)來施工，確保工程質(zhì)量滿足要求。與此同時，三級質(zhì)量管理體系（社會監(jiān)督、政府監(jiān)督、企業(yè)自檢）也必須要得到完善，其中企業(yè)自檢至關(guān)重要，監(jiān)理單位在施工單位自檢的基礎(chǔ)之上對各個路段再進行抽檢試驗，對施工中的關(guān)鍵工作要進行全過程監(jiān)督。例如，軟基的處理和臺背的回填等，此外，政府相關(guān)監(jiān)督部門和業(yè)主要定期或者不定期的對其進行抽檢，這樣才能保證施工質(zhì)量。

2.5 地基處理

高速公路拓寬工程中的地基處理主要針對地基承載力不足的問題。由于存在軟弱地基，為了滿足新路基中的沉降要求，必須要對其進行適當(dāng)?shù)奶幚?。軟弱地基地下水的水位很高，土質(zhì)整體情況比較差，抗剪強度和承載力都比較低，并且有非常大的壓縮變形，被劃分為高壓縮性土。高速公路拓寬工程中的難點之一就是軟弱性地基段的處理，應(yīng)該根據(jù)不同的路基填土高度和不同的軟弱土厚度選取最適合的處理方案。軟基處理方案包括以下幾種。

（1）換土法

此方法針對的地段是軟弱土層位于土地表面位置且較薄的地方，厚度一般在3m之內(nèi)。

（2）排水固結(jié)法

此法比較適用于沉降較小的地段，其作用機理非常簡單，即通過外荷載使被加固土體中的空隙水被擠出，增強土的密實度，從而增加其強度與承載力。

（3）強夯法與隔離墻

對于一般路段的處理，用強夯法即可。在新老路基下的地基之間如果設(shè)置相應(yīng)的隔離墻并加以保護，可以在很大程度上減小新路基對老路基下的地基沉降影響。

3 結(jié)語

本文主要針對高速公路路基拼接段的病害機理和新舊路基沉降的發(fā)展趨勢，結(jié)合國內(nèi)外處理路基病害的相應(yīng)措施，提出了提高路基壓實度、開挖臺階、鋪設(shè)土工格柵、保證正常的施工順序、地基處理等措施，以促進高速公路路基拼接段的施工。

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