改扩建路基工程连续纵缝病理分析及预防对策--中国期刊网

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改扩建路基工程连续纵缝病理分析及预防对策

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：危明

[导读] 摘要：随着国民经济的快速发展，交通运输量大幅增长，部分高速公路的设计单日最大交通通行量及服务水平已不能满足要求，进行路网道路加宽改扩建迫在眉睫；目前国内旧路加宽技术的研究大多是关于新旧路基的接缝处理及控制技术方面的，对道路加宽变形研究的较少，且各种处理方案均处于摸索阶段，加之路面在施工完毕后受雨水、冰冻等外界自然及人为条件的不断侵蚀的作用，路面在运营后不久在新旧路面结合部形成大量纵向裂缝、沉降等严

        安徽省公路桥梁工程有限公司安徽合肥 230000
        摘要：随着国民经济的快速发展，交通运输量大幅增长，部分高速公路的设计单日最大交通通行量及服务水平已不能满足要求，进行路网道路加宽改扩建迫在眉睫；目前国内旧路加宽技术的研究大多是关于新旧路基的接缝处理及控制技术方面的，对道路加宽变形研究的较少，且各种处理方案均处于摸索阶段，加之路面在施工完毕后受雨水、冰冻等外界自然及人为条件的不断侵蚀的作用，路面在运营后不久在新旧路面结合部形成大量纵向裂缝、沉降等严重病害，大大减少路面的使用寿命。
        关键词：改扩建工程；纵缝
        一、纵缝产生的原因分析
        沥青路面损坏是公路改扩建工程中常见的工程问题，其往往是由路基的下沉和不协调造成的。路基层的结构问题反应在公路的表层往往表现为路面破碎、结合料松散、道路横坡度改变等，严重时会产生沿结合面走向的纵向裂缝，大大影响公路安全和美观。同时，新老路基结合部处的沉降速率的差异，也会导致结合部处对车辆承重应力的不均匀和突变。当承受应力大于结合面的极限强度时便会产生路面开裂；另一方面，新加宽的路基边坡坡脚在填土自重作用下容易发生侧向滑移，从而带动上方的填土出现沉降和侧方向的移动，造成新建路基结合部处出现纵向裂缝。
        当其在软土地区进行路基加宽改建，其中原路基底部地基土的沉降固结状态、加宽路基的水文、物理、力学性能，加宽路基新增的作用力对沉降变形的影响等也会导致路面开裂。由于地基条件差，导致新老路基底部地基因荷载的增加产生附加沉降。但原路基下的地基因在改造时固结沉降基本完成并且所增加的荷载远小于新加宽部分，其沉降量大大小于新加宽部分地基的沉降。新路基本身所用的填筑材料、压实度等因素，会造成新路堤本身出现沉降。施工期间由于地基及新路基的固结没有完成，会产生较大的工后沉降差。这种工后沉降差可能会使路基失去稳定，表现为路堤内的破裂面（顶部破裂面）使老路堤范围以外的土体下沉并产生侧移，将路面拉裂造成纵向开裂。
        从路基结构及应力表现来看，加宽纵缝主要原因为加宽段路基不稳定、路基变形不协调、路基路面抗变形能力不足等，其中新旧路基的变形不协调是导致加宽段纵缝病害的主要原因：
        1、改扩建工程的新路基部分一般设置于原有路基的边沟排水段，基底的含水率较高，对路基后续的变形存在极大的不稳定因素；
        2、原有路基在经过交通车载及自然沉降的影响下，整体稳定想已趋于稳定，扩建的路基整体稳定性不及原有路基，在后续荷载及自然的影响下，发生不均匀沉降，造成裂缝产生；
        3、新老路基衔接处未按照规范进行处理，造成应力集中，受力失稳，致使裂缝反射成竖向裂缝，并在温缩干缩应力的共同作用下，裂缝宽度不断增大，从而形成对裂缝，最后导致纵向位置处出现唧浆、龟裂、纵向开裂等现象。
        二、差异沉降特性及影响因素分析
        在老路基拓宽前，沉降分部主要表现为中间大，边缘小的弧形，这表示最大位移发生在路中心，与一般新建路基沉降规律一致。但是路基拓宽后，老路基的沉降发生了变化，并表现处先大后小的变化趋势，最终呈倒钟形分布。在进行拓宽前，老路基坡脚下方的地基内水平位移达到最大值，在中心处基本为零。拓宽后，新路基坡脚下方地基内水平位移达到最大值，地基土体水平位移处于拼界处分界，左侧靠近中心处，水平位移逐渐缩小，左侧靠近新路基坡脚处，水平位移逐渐增大。竖向应力的特点是，在拓宽前，其最大值处于地基顶面处，并随地基深度的增加而减小，在拓宽后最大值出现上升，并且在新路基地面中心附近移动。最大剪应力在拓宽后也出现上升，出现于老路基边坡下部，导致边坡容易出现坍塌，所以需要对边坡进行加固。
        差异沉降的影响因素主要包括高速公路的拓宽宽度、路基高度、新路基的各项参数、地基弹性模量等。

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        常见的处理对策
        高路堤施工
        改扩建路基路基工程施工时，特别是对于高路堤的施工，荷载的重新分布势必会打破原有的受力均衡态势，基底受力及地下水的分布会发生变化。地基的处理显得极其重要，常用的处理方式主要有施工前应截断流向拓宽区域的水源，开挖临时排水沟，保证施工期间排水通畅。
        高路堤拓宽部分地基必须进行特殊处理。如果高路堤拓宽部分是软土路基，就应采取措施加强处治，施工中为了确保路基稳定，减少路基工后沉降，对高路堤拓宽部分可采取粉喷桩、塑料排水体、碎石桩等处理措施，并配合填筑轻型材料，在高路堤的处治过程中，不易单独采用只适合于浅层处治以及路基填土较低等情况的换填砂石或加固土处治。进行地基处理后，含水率、承载力满足回填要求时，方可进行回填。
        软土地基区域施工
        对软土地基的处理，常用排水固结法、深层搅拌法、压密注浆法等进行处理，使处理区域出现固结，承载力提高、稳定性增强；原有地基与处理地基区域由于含水量的不同，相互干扰，致使原路基区域的稳定性受到破坏，出现不均匀沉降导致路面开裂，影响交通；为避免这种情况的产生，采用地基隔离墙阻断原有地基与拓宽地基区域的地下水流通，阻断干扰。
        排水固结法，该方法操作简单，而且费用低廉，通过布置垂直排水井，改善地基的排水条件，采取加压、抽气、抽水或电渗等措施，加速地基土的固结和强度增长，提高地基土的稳定性，并使沉降提前完成。适用于处理厚度较大的饱和软土和冲积土地基。
        深层搅拌法，利用深层搅拌机，将水泥浆与地基土原位拌和，形成复合增强体，提高地基承载力、减少沉降、增加稳定性和防止渗漏等。此法适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、粉土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。该方法的优点是可以最大限度地利用原土，搅拌时无侧向挤土，没有大的震动，污染少。
        压密注浆法。压密注浆法是地基加固处理中的一种注浆工艺。该工法是通过特殊的注浆泵压送一种流动性较差的砂浆，砂浆在泵压下，经过输浆管路与注浆管被压入到设计深度的地层中形成球泡状，随着注浆管的提升或下降，形成葫芦状或圆柱状的固结砂浆桩体。砂浆桩体原位所置换出的土体向四周挤压移动，压密注浆点周围的土体，从而达到在一定位置、一定深度范围内加固地基土体的目的。
        对于低路堤处治
        当地基土不是十分软弱时，新拓宽段路基部分可以按一般路基进行填筑，必要时可进行换填和加固。施工中尽量利用原状土结构强度，不扰动下卧层。在路基填筑时，如有必要可铺设土工布或土工格栅，以加强路基的整体强度及板体作用，防止路基不均匀沉降而产生反射裂缝。
        筑填材料的选择及土工格栅的铺设
        拓宽路基的填料应选用与老路基相同的填料，或选用水稳性较好的砂砾、碎石等填料，新路基覆盖了老路基的边坡，使老路基的水易于排出，当没有排水性好的填料时，在拓宽路基的底部设置排水垫层，使老路基中的水易于排出，台阶回填时，防止出现不均匀沉降，在衔接处，铺设土工格栅。防止出现不均匀沉降。
        四、结束语
        改扩建路基工程连续纵缝的病理分析及预防是道路改扩建工程中的主要技术问题，必须采取有效的预防控制措施，避免公路出现开裂等严重问题。本文主要从拓宽路基的沉降机理和影响因素进行分析，提出了几点预防措施，希望能为改扩建路基工程中纵缝的处理和预防提供参考。
        参考文献：
        [1]翁效林张留俊马豪豪高速公路拓宽路基差异沉降控制关键技术理论与实践人民交通
        [2]胡志文高速公路拓宽中挡墙路段拼接路基差异沉降分析及处理措施. 四川水泥，2016，（08）：19