高速公路加寬路基病害原因

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　　高等級(jí)公路改擴(kuò)建工程路基加寬出現(xiàn)的各種病害，其產(chǎn)生的原因與地質(zhì)勘察、設(shè)計(jì)施工等有關(guān)。按照病害的類型，可以從穩(wěn)定性和變形兩個(gè)方面分析其產(chǎn)生機(jī)理。

　　1.穩(wěn)定性不足

　　穩(wěn)定性不足是指加寬路基自身穩(wěn)定性不能滿足穩(wěn)定要求，或者新老路基結(jié)合部結(jié)合強(qiáng)度不足。主要表現(xiàn)為如下方面。

　?。?）地基坡面過陡

　　在山區(qū)加寬工程中，地形條件復(fù)雜，經(jīng)常需要在陡坡地基上進(jìn)行加寬路基的填筑。為保證加寬路堤的穩(wěn)定性，加寬常采用重力式擋墻或者輕型擋墻的支擋結(jié)構(gòu)。當(dāng)原地基邊坡存在潛在破裂面或滑移面時(shí)，加寬路基將沿此破裂面或滑移面產(chǎn)生滑移，從而導(dǎo)致整體失穩(wěn)；地基土的抗剪強(qiáng)度會(huì)因雨水浸入濕化，在干濕循環(huán)、凍融循環(huán)等外界因素的影響下降低；進(jìn)行支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，獲取的道路沿線地質(zhì)資料不夠完整，因此擋墻設(shè)計(jì)一般以經(jīng)驗(yàn)為主，對(duì)擋墻缺乏必要的穩(wěn)定性驗(yàn)算，實(shí)際施工時(shí)基礎(chǔ)埋深隨意性強(qiáng)，影響支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

　?。?）地基存在軟弱下臥層

　　當(dāng)?shù)鼗嬖谲浫跸屡P層，如壓縮系數(shù)大、流變性顯著的軟土?xí)r，新老路基結(jié)合部結(jié)合強(qiáng)度不足，從而產(chǎn)生自結(jié)合面至軟弱層頂面的滑動(dòng)面。另外，軟弱下臥層具有流變性，側(cè)向變形大，軟弱地基土向路堤外側(cè)擠出，加寬路基坡腳出現(xiàn)起拱現(xiàn)象，并伴隨塑性區(qū)域的開展，最終導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。

　?。?）新老路基結(jié)合部強(qiáng)度不足

　　新老路基結(jié)合部強(qiáng)度不足主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

　?、傩吕下坊Y(jié)合部施工工藝較復(fù)雜，施工難度較大，往往在此產(chǎn)生人為的質(zhì)量因素，如密實(shí)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)、開挖臺(tái)階沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求、老路基邊坡沒有處理完全等。因此，各種施工原因造成了結(jié)合部的強(qiáng)度不足。

　　②在新老路基結(jié)合部沒有設(shè)置土工合成材料（如土工格柵、土工格室等），或土工合成材料和填土之間的摩擦力較小，或土工合成材料埋人新老路基的長度不夠，致使其未能充分發(fā)揮加筋性能。

　?、奂訉捖坊盍陷^差，抗風(fēng)化性能、抗淘蝕性能不足。施工過程中，路基填料多半就近選取，對(duì)材料粒徑、級(jí)配及材料本身的物理力學(xué)性質(zhì)等方面控制不嚴(yán)，填料中含有有機(jī)植物根莖及腐蝕性耕植土的現(xiàn)象較為普遍。山區(qū)路基填土多為土石混合料，對(duì)路表水和地下水有一定滲透能力，填料中細(xì)顆粒材料通常占很大比重，滲水時(shí)易發(fā)生淘蝕。

　　④排水設(shè)施不完善，設(shè)施布置不合理，導(dǎo)致地表水下滲，形成滯水、積水和滲水。路基土受水浸泡而濕軟，強(qiáng)度急劇下降。另外，山區(qū)暴雨可能造成坡體發(fā)生很小的坍塌，淤塞道路內(nèi)側(cè)邊溝，養(yǎng)護(hù)不及時(shí)可導(dǎo)致路基上側(cè)雨水漫過路面，雨水可能從路面滲入路基。若路面已經(jīng)開裂，雨水自裂縫進(jìn)入路基，加劇裂縫擴(kuò)張并導(dǎo)致路基強(qiáng)度下降。

　　因此，當(dāng)?shù)鼗匦魏偷刭|(zhì)條件不佳時(shí)，加寬路基容易出現(xiàn)和一般新建路基相同的穩(wěn)定性問題，這些均可以通過詳盡的地質(zhì)勘查、認(rèn)真設(shè)計(jì)和嚴(yán)格施工來避免。而加寬路基穩(wěn)定性的特殊影響因素表現(xiàn)在新老路基之間的結(jié)合強(qiáng)度，它和老路邊坡及原路表的處理、臺(tái)階的開挖、加筋的設(shè)計(jì)和施工、排水設(shè)施設(shè)計(jì)和養(yǎng)護(hù)的完善、填土的質(zhì)量等均有關(guān)系。

　　2.變形不協(xié)調(diào)

　　新老路基變形不協(xié)調(diào)以不均勻沉降為主，是地基和路堤的固結(jié)沉降與壓縮變形的空間差異在路基頂面的反映。按照變形形成的原因來分類，新老路基變形不協(xié)調(diào)主要由三個(gè)方面組成。

　?。?）新老路基的自身壓縮變形。產(chǎn)生主要原因是填土的壓實(shí)度不足、填石路堤咬合狀態(tài)不好而發(fā)生滑移，或者路堤采用壓縮性大而固結(jié)時(shí)間長的黏土。由于老路基已經(jīng)使用一段時(shí)間，在堤身荷載作用下的壓縮變形已基本完成，而新路基在加寬施工結(jié)束后仍發(fā)生較大的壓縮變形。

　　由于不同填料的壓縮系數(shù)不同，即使相同的壓實(shí)度，細(xì)粒土與粗粒土路堤在自身荷載作用下的壓密沉降也不相同。當(dāng)路基加寬寬度較小時(shí)，新填路基施工時(shí)大型壓實(shí)機(jī)具很難發(fā)揮作用，壓實(shí)難度較大，而較低的壓實(shí)度不僅使路基自身的壓縮變形增加，而且使行車荷載作用下的路基塑性累積變形大大增加。所以，通常在地質(zhì)條件良好，路基自身壓縮變形占主導(dǎo)地位時(shí)，新老路基的變形不協(xié)調(diào)將導(dǎo)致加寬部分路面的損壞。

　　（2）新路基作用下地基的固結(jié)沉降。這種沉降主要發(fā)生在地基下臥層土質(zhì)條件較差的路段。土體壓縮性大、固結(jié)時(shí)間長，在施工結(jié)束后仍然發(fā)生很大的沉降。而老路基作用下的地基在老路堤自重荷載作用下固結(jié)變形已完成或基本完成，在新路堤自重荷載作用下地表發(fā)生不協(xié)調(diào)變形，并最終反映到路堤頂面，造成路面結(jié)構(gòu)的損壞。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件差，地基的固結(jié)變形在不協(xié)調(diào)變形中占主導(dǎo)地位時(shí)，老路基遠(yuǎn)離加寬路基部分產(chǎn)生的沉降較小，靠近加寬路基部分產(chǎn)生的沉降較大，從而在老路基頂面產(chǎn)生不協(xié)調(diào)變形，導(dǎo)致老路路面的損壞、開裂。

　?。?）新老路基結(jié)合部結(jié)合強(qiáng)度不足，造成新路基沿結(jié)合面的滑移，這種情況下不僅產(chǎn)生變形不協(xié)調(diào)，甚至可能發(fā)生錯(cuò)臺(tái)及整體失穩(wěn)。這種變形不協(xié)調(diào)將導(dǎo)致新老路基結(jié)合部附近的路面損壞、開裂（瀝青混凝土路面出現(xiàn)縱向裂縫，半剛性基層或水泥混凝土路面出現(xiàn)斷裂）。

　　所以，在不同工程特點(diǎn)和地基地質(zhì)條件下，加寬工程出現(xiàn)的新老路基不協(xié)調(diào)變形產(chǎn)生的主要組成機(jī)理是不同的，在路面結(jié)構(gòu)上反映的損壞部位也是不同的，設(shè)計(jì)和施工時(shí)要有針對(duì)性地采用處理措施。

　　實(shí)際上，高等級(jí)公路路基加寬常見病害產(chǎn)生的主要原因有新老路基間的差異沉降、新老路基之間的不良結(jié)合、路基路面整體抗變形能力、路基穩(wěn)定性，以及水文、地質(zhì)條件等。病害的發(fā)生往往不是由單個(gè)因素決定的，而是多種因素共同作用的結(jié)果，但新老路基間的變形不協(xié)調(diào)和新老路基的不良結(jié)合是導(dǎo)致相關(guān)病害產(chǎn)生的主要原因。