陸軍

（通道侗族自治縣公路管理局，湖南懷化 418500）

加寬改造公路瀝青路面防治反射裂縫技術(shù)探討

陸軍

（通道侗族自治縣公路管理局，湖南懷化 418500）

路基填筑土體不穩(wěn)定，發(fā)生不均勻沉降是造成瀝青路面反射裂縫的主要原因。文中以張青公路（張家界飛機(jī)場(chǎng)—武陵源黃龍洞）改造項(xiàng)目為例，選用具有代表性的路基加寬結(jié)合部斷面，通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)，分析了試驗(yàn)位置處路基填土性質(zhì)，提出了預(yù)防和治理反射裂縫的施工技術(shù)。

公路；路基加寬；瀝青路面；反射裂縫

加寬路基瀝青路面的反射裂縫不僅會(huì)大大降低公路的使用性能，使車(chē)輛行駛舒適度下降，還會(huì)因路表水的下滲而極大地降低其耐久性。在車(chē)輛荷載的反復(fù)作用及周?chē)h(huán)境的影響下，裂縫會(huì)逐漸向周?chē)?，?dǎo)致面層的耐久性降低，進(jìn)而縮短其使用年限。開(kāi)裂是瀝青路面最常見(jiàn)病害，主要有荷載型及非荷載型兩類(lèi)，前者主要是車(chē)輛行駛作用下造成的疲勞裂縫，后者主要是溫度變化導(dǎo)致的裂縫。還有一些裂縫是由于路基穩(wěn)定性較差產(chǎn)生的變形，在壓力作用下反射至面層，即反射裂縫。導(dǎo)致路基穩(wěn)定性較差的主要因素是排水不及時(shí)及建筑材料不勻稱(chēng)等，尤其是路基加寬時(shí)特別容易在新舊路基交接處產(chǎn)生縱向裂縫。

1 工程概況

張清（張家界飛機(jī)場(chǎng)—武陵源黃龍洞）公路改造工程總體呈南北走向，南起子午西路與張清公路交叉口以北300 m，接正在設(shè)計(jì)的武陵立交，向北沿既有張清公路改建，經(jīng)大庸橋社區(qū)、吉首大學(xué)張家界學(xué)院、沙堤鄉(xiāng)高橋、朱家峪、吳家邊、郝平，止于沙堤鄉(xiāng)X018與張清公路交叉口，全長(zhǎng)9.498km。

1.1主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

張清公路改造工程主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：道路等級(jí)為城市主干路；設(shè)計(jì)速度，主路60km/h，輔路30km/h；路幅寬度，標(biāo)準(zhǔn)路幅寬度60 m，高架橋?qū)挾?6.5 m；路面寬度，主路2×11.5 m，輔路2×7.5 m；車(chē)道寬度3.50 m；為瀝青砼路面，設(shè)計(jì)年限15年；荷載標(biāo)準(zhǔn)，路面設(shè)計(jì)荷載為BZZ-100，橋梁設(shè)計(jì)荷載為城-A級(jí)；設(shè)計(jì)洪水頻率，路基為1/100，橋梁為1/100，涵洞為1/50；凈空高度，機(jī)動(dòng)車(chē)道≥5.0 m，人行道≥2.5 m。

1.2氣象和水文條件

受地形、地貌影響，境內(nèi)氣候復(fù)雜多變，干旱、洪澇、大風(fēng)等自然災(zāi)害較頻繁。項(xiàng)目區(qū)屬中亞熱帶濕潤(rùn)氣候，雨量充沛，光熱充足，四季分明。

1.3地形地貌

線路所經(jīng)地帶以剝蝕性低丘陵地貌為主，其中K1+300—900段屬河流沖積階地貌，自然坡角一般為15°～40°，植被覆蓋茂盛，山體形態(tài)渾圓。

1.4工程地質(zhì)條件

（1）第四系全新統(tǒng)（Q4）。1）填筑土①。褐黃色；稍濕，松散～稍密狀；主要以黏土、強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖碎屑等組成；主要分布在原張清公路沿線及兩側(cè)。2）粉質(zhì)黏土②?；尹S色；以可塑狀為主，土質(zhì)較均勻；線路沿線均有分布。3）圓礫②?；尹S色；以砂巖、頁(yè)巖為主；主要分布在河溪兩側(cè)。4）卵石②?；尹S色；濕；以砂巖、頁(yè)巖為主；分布在河溪階地。

（2）第四系晚更新統(tǒng)（Q3）。1）粉質(zhì)黏土③。褐黃色；含卵石圓礫10%～20%；主要分布在山丘上部；層厚一般為0.6～11.0 m。2）卵石③?；尹S色；稍濕；以砂巖為主，含量50%～60%；主要分布在山丘上部；屬Ⅲ級(jí)硬土。

（3）志留系中統(tǒng)羅惹坪群（S21r）。1）強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖④。灰黃色；巖質(zhì)軟，巖塊手可折斷；層厚一般為0.2～10.6 m。2）中風(fēng)化頁(yè)巖④。深灰色；巖質(zhì)較硬，薄層狀構(gòu)造；層厚一般為0.9～20.6 m；屬Ⅴ級(jí)次堅(jiān)石。

（4）路線所在區(qū)域位于合作橋-大庸背斜的北西翼，背斜核部華夏系北東向壓扭性斷層發(fā)育，斷層傾向北西，傾角55°～75°。該組斷裂構(gòu)造被一組北西向平移斷層錯(cuò)斷，錯(cuò)距50～100 m。背斜核部出露地層主要為奧陶系灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r和寒武系碎裂灰?guī)r，西翼地層為志留系砂頁(yè)巖、泥灰?guī)r和白堊系紅砂巖等。

2 試驗(yàn)路段的代表性斷面路基土試驗(yàn)

2.1新舊路基結(jié)合部位土質(zhì)勘察及試驗(yàn)

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，選取K2+150及K2+900兩斷面進(jìn)行實(shí)施地質(zhì)狀況勘察及試驗(yàn)。各斷面相繼設(shè)置3個(gè)勘探孔，分別位于新填筑路基外側(cè)坡腳、原路基外側(cè)坡腳、原路面外側(cè)路肩以下位置。土質(zhì)勘察結(jié)果如下：

（1）K2+150斷面。舊路堤填筑土上部主要由砂石構(gòu)成，下方有一層較薄的黏性土；地基上方為黃色、濕、可塑狀態(tài)亞黏土，下層和上層基本相同，但其含水量相對(duì)較高。

（2）K2+900斷面。舊路堤填筑土上部主要為砂石，下方有一層較薄的黏性土；地基為粉質(zhì)黏土，灰黃色，以可塑狀為主，土質(zhì)較均勻，厚度為3 m。

2.2填筑土壓實(shí)度與彈性模量的關(guān)系

通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)分析填土彈性模量與壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1　路基填土彈性模量隨壓實(shí)度的變化曲線

從圖1可以看出：加寬路基填土的彈性模量與填土壓實(shí)度成正比關(guān)系，當(dāng)壓實(shí)度增大時(shí)，路基的承載能力也逐漸增大。彈性模量隨填土壓實(shí)度變化的趨勢(shì)并不均勻，壓實(shí)度為90%～98%時(shí)，彈性模量的上升幅度較大；而壓實(shí)度大于98%時(shí)，彈性模量的上升幅度逐漸趨于穩(wěn)定。

2.3試驗(yàn)路段路基土的壓縮試驗(yàn)

對(duì)路基填土進(jìn)行單向壓縮試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2和圖3。

從圖2、圖3可以看出：1）壓縮系數(shù)的動(dòng)態(tài)變化與荷載數(shù)值所處區(qū)間存在很大的相關(guān)性。當(dāng)荷載大于800 k Pa，填筑土體壓實(shí)度分別為90%、93%、95%時(shí)，填土壓縮系數(shù)-荷載曲線往平行方向發(fā)展，說(shuō)明填筑土體壓縮系數(shù)趨于穩(wěn)定，填筑土體壓實(shí)度達(dá)到90%～95%時(shí)加寬路基的土體強(qiáng)度及穩(wěn)定性可以滿足承載需求。2）當(dāng)土體所處荷載為300 k Pa時(shí)，壓縮系數(shù)逐漸趨于穩(wěn)定；95%壓實(shí)度的土體，在荷載為500～800 k Pa時(shí)壓縮系數(shù)變化不大；97%壓實(shí)度的土體壓縮系數(shù)變化最小；最佳壓實(shí)度（95%～97%）的土體可適應(yīng)應(yīng)力的要求。

圖2　路基填土孔隙比與荷載的關(guān)系

3 加寬改建公路路基施工工藝

加寬改建公路的新舊路基結(jié)合部位容易出現(xiàn)變形、裂縫等病害，沉降控制是張青公路的主要路基處理措施。為確保路基的穩(wěn)定性，主要采用強(qiáng)夯、沖擊夯、挖大臺(tái)階及碎石樁等技術(shù)措施對(duì)路基進(jìn)行處理，避免出現(xiàn)過(guò)大變形；為了控制路基沉降，防止產(chǎn)生裂縫，對(duì)新舊路基結(jié)合部位的路床頂面采取增設(shè)鋼塑土工格柵的方法（見(jiàn)圖4）。需注意的是，鋼塑格柵的鋪筑位置并不是一成不變的，需根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

圖4　新舊路基結(jié)合部位的處理（單位：cm）

3.1新舊路基結(jié)合部位挖臺(tái)階施工技術(shù)要點(diǎn)

為了確保路基不產(chǎn)生較大側(cè)向變形，將舊路基表土、腐殖土及松散層清除干凈，并采用挖臺(tái)階的方法增強(qiáng)新舊路基結(jié)合部位的穩(wěn)定性。

（1）若舊路基的高度小于2 m，則將舊路基邊坡全部挖除；若舊路基的填方過(guò)大，則先將舊路基的邊坡削坡30 cm，再對(duì)路基邊坡進(jìn)行臺(tái)階開(kāi)挖。正常情況下，每級(jí)臺(tái)階的高度為80～1 m，寬度為1～1.5 m，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

（2）開(kāi)挖的臺(tái)階必須整齊，結(jié)合人工整形與機(jī)械整形對(duì)臺(tái)階進(jìn)行處理，使盲區(qū)得到更好的碾壓。

基于Beers標(biāo)準(zhǔn)和STOPP／START標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)老年消化道疾病的潛在不適當(dāng)用藥…………………… 方中良 胡世蓮沈干 等（5）640

（3）開(kāi)挖臺(tái)階前對(duì)需加寬范圍結(jié)合部位的基底進(jìn)行清理，開(kāi)挖后進(jìn)行土方施工檢測(cè)，不合格的土料不允許進(jìn)入施工場(chǎng)地。

（4）臺(tái)階應(yīng)具有一定的坡度，向內(nèi)側(cè)傾斜角度＞3%。施工中加強(qiáng)臨時(shí)排水設(shè)施，避免路基填筑土受到雨水浸泡。

3.2新舊路基結(jié)合部增設(shè)土工格柵施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）加強(qiáng)工程地質(zhì)勘察，對(duì)原地面提出明確的壓實(shí)度和地基承載力要求。將土工格柵拉直平順，緊貼下承層鋪設(shè)。若加寬部位地基強(qiáng)度較低，則鋪設(shè)2層土工格柵。

（2）土工格柵之間的連接應(yīng)牢固，疊合長(zhǎng)度不小于50 cm；土層表面應(yīng)平整，距土工格柵8 cm以內(nèi)的路堤填料應(yīng)嚴(yán)格選取，最大粒徑不得大于6 cm，并控制填料質(zhì)量。

（3）土工格柵鋪好后及時(shí)在其上填土，以免土工格柵受到陽(yáng)光長(zhǎng)時(shí)間暴曬。注意不得因填土移動(dòng)土工格柵。

（5）鋪設(shè)土工格柵的關(guān)鍵是保證連續(xù)性，避免產(chǎn)生扭曲、褶皺、重疊，要特別注意避免過(guò)量拉伸，以防超過(guò)其抗拉強(qiáng)度和變形極限而發(fā)生破壞和撕裂。

（6）嚴(yán)禁碾壓及運(yùn)輸設(shè)備等直接在土工合成材料上行走。填料分層攤鋪，分層碾壓，然后在其上采用倒卸法施工上層路基填料。土工格柵鋪設(shè)完成后進(jìn)行第一層土料填筑時(shí)，應(yīng)采用輕型推土機(jī)平土，并注意推土機(jī)下鏟的角度。施工車(chē)輛及其他設(shè)備不允許在填料上掉頭，以免碾壞土工格柵。

3.3新舊路基結(jié)合部強(qiáng)夯施工技術(shù)要點(diǎn)

為確保新舊路基交接部位的穩(wěn)定性，在交接位置及壓實(shí)度不足的部位進(jìn)一步實(shí)施夯實(shí)處理。采取點(diǎn)夯法對(duì)新舊路基交接位置實(shí)施強(qiáng)夯處理。其施工技術(shù)要點(diǎn)：

（1）實(shí)施強(qiáng)夯前仔細(xì)檢查錘的性能及落距，保障其夯擊能滿足設(shè)計(jì)要求。由于強(qiáng)夯的許多參數(shù)還是經(jīng)驗(yàn)性的，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定技術(shù)參數(shù)，可根據(jù)最大孔隙水壓力增量與夯擊次數(shù)確定最佳夯擊能，夯擊能推薦值為1 500～2 000 k N/m，夯錘重20 t，落距7.5～10 m。

（2）由于新舊路基縱向結(jié)合處較集中，為了使路基夯擊后新舊路基沉降較均勻，夯點(diǎn)在結(jié)合處以梅花形布置，點(diǎn)距、行距均為0.5 m（夯錘直徑2 m）。在實(shí)施強(qiáng)夯前再一次復(fù)核夯點(diǎn)放線，根據(jù)錘的規(guī)格用白灰標(biāo)注夯點(diǎn)位置，保證夯錘與夯點(diǎn)中心距離誤差小于15 cm。

（3）強(qiáng)夯完成后及時(shí)查看夯坑位置，查出漏夯或偏差并予以糾正；因坑底不平致使夯錘不正時(shí)，應(yīng)將其填平后再夯實(shí)。

（4）若回填土濕度較大，將其風(fēng)干后再夯實(shí)，防止出現(xiàn)“橡皮土”現(xiàn)象。

（5）夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)根據(jù)地基土的性質(zhì)及施工部位的特點(diǎn)，由夯擊后的路基沉降量確定，沉降量小于30mm、夯坑周?chē)鷽](méi)有過(guò)大隆起、夯擊坑深度均勻時(shí)可停止夯擊。該工程實(shí)際每夯擊點(diǎn)夯擊次數(shù)為6次。

4 運(yùn)營(yíng)后試驗(yàn)路段調(diào)查及觀測(cè)

分別于2014、2015年對(duì)試驗(yàn)路段病害及代表性斷面的強(qiáng)度等情況實(shí)施調(diào)查和觀測(cè)。

（1）病害情況。路況總體很好，病害以橫縫為主。這主要和湖南省的自然環(huán)境因素有關(guān)，這里一年四季氣溫均在零度以上，加上夏季時(shí)間長(zhǎng)、溫度高、降雨多等特點(diǎn)，原本溫度較高的瀝青路面經(jīng)雨水沖洗后溫度驟然降低，在較高溫差的反復(fù)作用下，公路面層出現(xiàn)溫度疲勞裂縫。全線只在K4+900處產(chǎn)生了長(zhǎng)約50 m的縱向裂縫，充分說(shuō)明其路基穩(wěn)定性很好，防治反射裂縫技術(shù)非常到位。該裂縫可能是由施工原因所致。

（2）強(qiáng)度。選取具有代表性的橫斷面，分別為K4+900、K3+800、K2+700、K1+900、K0+900、K0+020，在每個(gè)斷面上距離0.5 m依次選取16個(gè)點(diǎn)測(cè)量豎向相對(duì)強(qiáng)度，結(jié)果見(jiàn)圖5。從圖5來(lái)看，加寬的新路面強(qiáng)度均較高，其整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度優(yōu)于舊路。舊路（4.1～7.6 m）的強(qiáng)度較平穩(wěn)，相對(duì)模量多數(shù)為4～8 k Pa。新路基的相對(duì)模量較平緩，各斷面走向基本相同，但數(shù)據(jù)有一定差別，從高至低依次為K0+ 900、K2+700、K3+800、K0+020、K1+900、K4+ 900。新舊路基交接處的相對(duì)強(qiáng)度和兩邊比較并不存在明顯差別，總體來(lái)看和新路較為接近，比舊路強(qiáng)度稍高。但K4+900斷面處的相對(duì)強(qiáng)度出現(xiàn)了較大變化，其新舊交接部位的強(qiáng)度較低，這可能是該處產(chǎn)生裂縫的原因。

（3）平整度。用3 m直尺分別對(duì)上述6個(gè)橫斷面進(jìn)行高差測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1?？傮w來(lái)看，路面產(chǎn)生的相對(duì)高差較小，大多數(shù)高差為1mm，最大為3.2mm。斷面高差較大處為硬路肩及路緣石位置。而在新舊路基結(jié)合處（3.6～4.6 m），舊路的一側(cè)產(chǎn)生了較小的高差，這在一定程度上表明產(chǎn)生了沉降。K4+900斷面產(chǎn)生的裂縫位于4.2 m處，為新舊路基結(jié)合處。

圖5　檢測(cè)斷面的相對(duì)回彈模量

表1　檢測(cè)斷面的高差

5 結(jié)語(yǔ)

張青公路改造項(xiàng)目針對(duì)新舊路基結(jié)合部位采取舊路基挖臺(tái)階增強(qiáng)結(jié)合處穩(wěn)定性、實(shí)施強(qiáng)夯提高土體壓實(shí)度、增設(shè)鋼塑土工格柵控制路基沉降等防治反射裂縫技術(shù)，平整度、路面狀況、相對(duì)強(qiáng)度調(diào)查結(jié)果顯示該公路運(yùn)營(yíng)2年多來(lái)，新舊路基結(jié)合處沒(méi)有產(chǎn)生明顯的縱向裂縫，路基穩(wěn)定性高。

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