高速公路加宽路基的病害及预防措施

2021-11-24刘雷

商品与质量 2021年37期

刘雷

山西交通控股集团有限公司临汾南高速公路管理有限公司山西临汾 041000

随着社会经济的快节奏发展，对道路运输的需求量越来越大，高速公路的荷载随之大幅度增加，部分高速公路已经不能满足社会发展的运输需求，应及时进行加宽拼装改造，这就需要相关部门以高速公路实际情况为出发点，科学运用施工技术，在充分利用原路面的基础上，充分考虑施工全过程的经济性，为提高高速公路的应用价值打好基础。基于此，本文主要对高速公路加宽路基的病害及预防措施。

1 高速公路路基加宽拼装施工技术概述

通常，高速公路扩建主要采用两种方式，即两侧直接拼装和分离扩建方式，前者是利用原有道路，先将原有道路两侧的隔离设施拆除，在原路面左右两侧进行加宽施工，而后者是指在原有道路的一侧或者两侧重新修建道路，达到加宽道路的目的，形成更多行车道。这种拼装施工方式存在一个弊端则是新路面与老路面的结构及性能不同，车辆荷载作用下的应力较为集中，容易出现路面拼装裂缝问题，导致道路损坏严重，影响道路的使用寿命[1]。因此，进行路基加宽拼装施工过程中，可以采取挖台阶的方式，将新旧路面进行拼接，有助于提高整体路面承载能力。在路面拼接处使用合成材料作为连接料，以防止或避免拼接裂缝的产生。拼装施工过程如果只使用玻纤格栅，虽然可以起到较好的拼接效果，但是不能很好地阻止水分渗入裂缝，致使道路早期病害严重。

2 高速公路路基加宽拼装施工流程的研究

2.1 公路路基加宽技术措施分析

2.1.1台阶施工

通常情况，旧的公路路基边坡坡率为1∶1.5，根据施工实际需求，将旧路基边坡挖成台阶，借助台阶方式可以使旧路基与新路基交错结合，保证衔接的有效性、严密性。台阶宽度的确定，应充分考虑摊铺施工与压实机械的实际需求，一般情况下宽度在两米以上，便于机械施工顺利进行。如果施工现场条件有限，受四周环境的影响，可以根据施工现场实际情况适当减小台阶宽度，但是最小宽度不得少于1m，并且将台阶做成内倾斜斜坡，将斜坡倾斜度控制在2%-4%为最佳。旧公路路基施工过程中，容易忽视边坡部分的填土作业，实际施工过程受到动态因素的影响，无法保证填土压实度达到设计要求，影响施工整体质量，相关人员应给予高度重视，做好施工协调工作，保证台阶施工质量和效果更为理想[2]。

2.1.2合理选择填筑材料

对于任何施工项目而言，保证材料质量和性能是基础工作内容，在高速公路扩建施工阶段，施工材料同样发挥着重要作用，其质量及使用性能直接影响高速公路的整体效益。因此，施工过程中，应高度关注填筑材料质量问题，选择性能优良的填筑材料，切实保证公路扩建质量。前期要充分调查旧路基材料，掌握原材料的市场动态，选择适宜的扩建工程材料，同时充分考虑新旧路基沉降差的问题，优先选择具有较好的水稳定性及强度高的砂石等。如果原有路基的承载力较低，可以视具体情况选择粉煤灰等轻质材料。总体而言，施工填筑石料的强度要高于15Mpa，粒径不得小于100mm，将含泥量控制在高于30%且不能含有其他杂质，若是特殊路段，比如经过鱼塘、水沟等区域，应将路基高于水面五十公分，以保证路基填筑强度。

2.1.3路基路面排水施工

路基路面施工过程如果存在积水问题，应及时排除，减少路面渗水问题，保证路基边坡的安稳性。通常会采取集中排水措施，其具体操作流程如下：在硬路肩外侧现浇沥青混凝土对积水进行拦截，或者预先设置混凝土预制块，与硬路肩形成集水槽，每间隔20-50m设置一个泄水口，将其连接到路基边坡急流槽，这样可以将积水或雨水及时排到指定位置，达到路基路面排水的目的。如果路面排水超出路段，可以设置中央带有圆形雨水井和开口排水沟将积水排除，以避免对路基边坡产生冲击和影响，保证路基施工顺利实施。

2.1.4碾压施工

路基填筑施工前，应严格按照规范要求进行试验段施工，需要重点控制的施工参数有含水量、设备类型、组合方式、压实遍数及速度等，确保将这些指标参数控制在最佳状态，达到压实设计要求[3]。整个操作过程中应特别注意的是，对于加宽渐变部分应严格控制其压实宽度，如果存在旧路基台阶施工受限的问题，可以借助铺设护道达到压实宽度的设计要求，保证压实作业达到标准。道路碾压过程中，要特别注意压实厚度的控制，确保控制在合理范围内，同时满足压实设计要求，尤其是结合部位的压实，必须要保证其平整性和光滑性。

2.2 公路路基加宽技术要点分析

2.2.1施工准备工作

进行高速公路扩建施工前，需要全面落实前期准备工作，主要包括以下方面：首先，将路面上的杂物进行彻底清洁，比如，路肩覆盖土、护栏、水泥等，利用高压风机将路面灰尘吹干净；其次，按照规范要求复测公路路面标高，以一米为标准设置复测点为最佳，经过比对测量结果与设计图参数掌握实际施工情况，对于与标高差距较大的位置，应与设计单位共同协商改善设计方案，确保达到路面拼装的标高要求。

2.2.2旧路面的刨铣施工

对高速公路旧路面路肩挖掘施工作业前，先要做好旧路床的加固处理工作，然后再进行新路面的施工，保证道路整体稳定性。首先对就路面面层进行刨铣施工处理，将刨铣材料分类存放，以便后续施工拿取方便。刨铣施工过程中，结合路面施工设计要求形成规范的刨铣台阶，避免出现松散现象，保证路面拼接位置的弯沉、压实度达到拼装施工基本要求，另外，刨铣速度的确定，应根据刨铣效果来确定。

2.2.3旧路基的治理

高速公路路基扩宽包括多种形式，常见的有单侧加宽、双侧加宽及分幅路基等，其中分幅路基方式与旧路基没有影响，不需要进行额外的治理，若是单侧加宽或者双侧加宽，与旧路基存在很大的关联性，应对老路基进行治理，否则会影响旧路基的稳定性[4]。旧路基的治理工作可以根据公路实际情况及不同区域采取适宜的方法：路基沉陷区，先要区分填土路基和沙砾路基，填土路基采用深层次处理的方式，运用干板水泥碎石桩进行处理加固，砂砾路基的强度较高，应以回填填平为主；含水量较高的路基，查明含水量高的成因是首要问题，如果是地下排水设施失效造成的，需要先整修相关的排水设施，如果是大量降雨导致雨水下渗，先要修复路面病害问题；湿软土层较厚的路基，可以采取不同方式提高路基强度，比如强夯粉喷桩结合砂砾垫层进行处理等。

3 加宽路面工程的病害成因分析

3.1 新老路基不均匀沉降

新老路基不均匀沉降是造成加宽路面工程产生纵向裂缝的最主要原因。在自重荷载及多年行车作用下，老路基的固结沉降变形已基本趋于稳定。而新路基施工工期较短，通车后将有较大的沉降变形量，最大处沉降约40cm，特别是结构物的施工位置，施工时考虑地下水和护坡稳定性而铺设钢板桩防护，后期移除钢板桩时对路基产生一定的侧向推力，附近路基均发生较大的沉降，对路面行车安全造成不利影响[5]。

3.2 新老路基强度差异

新老路基填筑材料不同。老路基经过多年的行车荷载作用，压缩性指标和强度指标均有较为明显的改善，地基固结度已接近100%，大部分处于硬塑状态。而新路基的填料虽然经过严格压实，但仍有塑性累积变形存在。此外，新老道路建设年代相差十多年，设计等级和标准有较大差异。

3.3 施工影响

施工控制不严、质量意识不强，无形中埋下了质量隐患，是引起加宽路基病害的主要原因。

（1）老路基表面松散土层、腐殖土、生活垃圾等清理不彻底，路肩坡脚处由于没有排水疏通，造成长年积水，出现淤泥。K2+000—K3+000两侧开挖至换填底标高，底下全为高液限黄土，塑性指数大、透水性极差，干燥时很坚硬，但经雨水浸泡后强度急剧下降，容易形成弹软层。

（2）路基填料因没有合适的土源和改良剂，只能采用河道料回填，材料的含泥量偏大，造成压实度碾压不到位，引起不均匀沉降，使新老路基接茬处出现裂缝。压实度不足造成路基塑性变形较大，抗变形能力大幅下降。

（3）填筑土层较厚，速率过快。由于雨水较多且工期紧张，往往压实度未能完全满足要求且填筑速率过快，使新路基的沉降速率远远大于老路基的沉降速率，造成路基失稳或出现沉降不均匀等隐患。

（4）路基施工时排水措施不到位，没有合理设置临时集水井，长此以往出现“小型池塘”，造成雨水渗入老路基，影响老路基的稳定，造成结合部强度降低，影响接茬处的结合效果。

（5）分包施工方没有严格按照设计要求开挖台阶和削坡，导致新旧路基之间形成一个光滑面，不能有效嵌固，后期在雨水的影响下易发生滑移。

4 预防措施

4.1 路基翻浆防治

为有效防治路基翻浆，首先要做好路基排水工作，具体可在路基设置隔离层来增加排水效果，隔离层的厚度通常在0.2m左右，由沙子、碎石等组成。然后，设置隔温层，主要由炉渣、碎砖等组成，厚度通常为0.3m左右，可以有效地防止路基因温度变化而发生膨胀或收缩，对路基具有较好的保温作用。最后，利用土工布排水。

4.2 路基滑坡防治

为了有效地防治路基滑坡，首先，需要做好路基边坡的防护工作，具体可在路基边坡位置打入抗滑桩，增加斜坡的稳固程度，从而防止路基边坡出现滑坡现象；其次，增设路基排水手段，在坡上设置截水沟，防止地表水从路基斜坡流过；再次，增加路基土质的厚实度，可以采用填土反压的方式，从而既使路基土质结构更加稳固，又能保障土质厚度均匀；最后，需要在路基边坡增加植被的数量，防止土层出现松动现象，减少雨水渗入。

4.3 路基水毁防治

为了有效地防治路基水毁病害，首先，需要做好防洪抢险工作，对路基采取一定的保护措施，另外当路基出现水毁时，需要及时对公路进行维护，防止路基进一步遭到破坏，并且保障公路能够正常通行；其次，水毁的路基需要按照规定的流程进行修复，在水毁易发路段建立相应的防护设施，避免路基再次发生水毁，造成重复的路基修复工作；再次，公路抢修人员需要对水毁易发路段做好记录，当遇到降雨天气时，要对水毁易发路段做好巡视工作，降低水毁事故发生的概率。

4.4 路面车辙防治

为了有效地防治路面车辙病害，首先，需要合理设计路面结构，重视施工材料的选择，例如，可以使用SBS改性沥青作为路面铺设材料，以提高路面抗车辙能力；其次，在处理凹陷的车辙时，需要先刨除车辙面层，再重新进行沥青铺设。再次，在处理凸起的车辙时，需要先将凸起的层面刨除，再使用沥青填补后进行压实。

4.5 边坡变形病害的治理

边坡变形病害的处理，也极为重要，对该病害的防治处理主要是根据边坡变形的特点，以及具体情况进行处理。而具体来说，就是因地制宜地进行边坡变形病害处理，也就是在发生边坡变形病害的时候，要综合评析病害发生的环境情况，以及病害发生的地址情况，并采用具体的促使进行处理。而一般来说，边坡变形病害的防治处理，主要是通过挡土墙和灌浆进行防治，而不论是哪种办法的使用，为了避免边坡病害的进一步发生，还需要相关的管理部门对边坡的稳定性进行加固，提高边坡的适应性，避免病害再次发生。