浙江省泰顺县交通工程管理中心 浙江 325500
摘要：地表水沿裂缝带入渗是典型路基路面灾害，不仅对路基路面完整性造成了影响，而且给区域内人民生活、生产造成了一定危害。因此，文章利用地质调查、监测与测量、有限元分析方法，研究了地表水沿裂缝带入渗背景，剖析了其对路基路面的影响，并对基于地表水沿裂缝带入渗的路基路面维护管理方案进行了进一步探究。
关键词：地表水；裂缝带；路基路面
前言：路基路面内渗水是道路常见病害，对道路运营舒适、安全平稳性具有较大影响。而渗水通道、水是路基路面内渗水病害必备的两个要素，水的来源大多为地表降水补给，渗水通道有施工裂缝、预留结构缝（沉降缝）两种，其中地表水沿裂缝带入渗出现概率较高，危害较大。基于此，为了保证路基路面平稳、安全、可持续运营，对地表水沿裂缝带入渗的影响及处理方案进行适当分析，具有非常重要的意义。
一、地表水沿裂缝带入渗背景
某道路位于浙南地区，路基顶面宽度为12m，路基填土高度为4.6m，边坡坡度为1/1.6，处于亚热带海洋型季风气候，年平均风速为1.30m/s。气候温和，多霜期为280天，冬无严寒，平均温度在14.7℃左右，夏无酷暑，平均温度在25.1℃左右，年平均日照为1627.7h，年平均蒸发量为1302.3mm。雨量充沛，年降雨量在20000mm左右，六月降雨最多，十二月降雨最少，五月到六月为梅雨季，七月到九月为台风雷阵雨期，四月到九月降水量占全年降水量的72.1%左右，年平均相对湿度为82.1%。从整体地形上来看，该公路处于西北向东南倾斜的南雁荡和洞宫山脉，平均海拔超出500m，同时区域内汇集了多干树枝状溪流，年均水资源总量超出28.0亿m3。由于该公路地处山区，植被覆盖率较高，且全年降水较多（伴随暴雨、台风、连阴雨、寒潮、雷电），极易形成裂缝带，致使地表水入渗，危害道路路基路面完整性及可靠性。
二、地表水沿裂缝带入渗对路基路面的影响
1、分析模型构建
从地表水宏观作用视角进行分析，因裂缝带岩土体节理发育，构建了地表水渗透渠道，在地表水大量入渗时对裂缝带岩土体产生动水或静水压力，导致裂缝带路基路面土体出现不均匀形变。为确定裂缝带路基路面土体地表沉降趋势，可以采用GTS有限元软件，构建有限元模型。考虑到路面断面顶高4.6m，顶宽12m，底宽22m，分为面层、基层、底基层、路床、路基几个模块，且该道路起点在雅承线周边与既有公路交叉，设计时均采用加辅转角的方式进行了顺坡处理，可设定有限元模型土体范围为上盘50m，下盘40m，高46m，裂缝带与道路相交，倾角按78°考虑[1]。同时考虑到该道路周边无村镇，也没有原发病害及其他不良表现，可以设定有限元模型边界条件为约束土体周边、道路两端面的法向位移、模型底部。依据莫尔——库伦屈服准则，地表水沿裂缝带入渗有限元模型上盘土、下盘土均视为均质粘土，面层材料密度为2400.0kg/m，模量为2200.0MPa，泊松比为0.25；基层材料密度为2300.0kg/m，模量为1700.0MPa，泊松比为0.25；底基层材料密度为2100.0kg/m，模量为1500.0MPa，泊松比为0.25；路床材料密度为2050.0kg/m，模量为45MPa，泊松比为0.27，内摩擦角为30°，粘聚力为60kPa；路堤材料密度为1900.0kg/m，模量为31MPa，泊松比为0.30，内摩擦角为25°，粘聚力为40kPa；土体材料密度为1700.0kg/m，模量为11MPa，泊松比为0.32，内摩擦角为22°，粘聚力为30kPa。在计算参数选取完毕后，对裂缝带地表水入渗过程中路基路面变化进行分析。
2、影响结果分析
通过对有限元模型中地表变形下路基底边、路面竖向位移进行分析，可知，由于路基为低强度夯实粘土，在地表出现程度不均的沉降问题时，路基地面会随地表同步下沉，且路床土体在自身重力作用下固结下沉，促使整个道路结构体出现松弛趋势，松弛程度小于路床土体下沉量。而在裂缝带路面竖向最大位移达到一定程度时，路面变形趋势与路基底面变形趋势相同。但因道路路面采用了具有抗弯、抗拉能力的高强度材料，可在裂缝带出现弯曲变形，且变形曲线较平滑[2]。
长此以往，在大气降水入渗补给下，路面局部会形成埋藏深度不一的上层滞水，而部分地表水可沿路基节理发育垂直下渗，最终致使一定范围内出现滴渗水坑。
通过对地表变形下路面、路基地面纵向应力进行分析，可知道路处于张拉、压迫受力状态，地表水入渗受压区主要分布在裂缝带两侧500.0cm范围内，距离雷锋带上盘45.0m、下盘40.0m范围内，远超出裂缝最大拉应力，极易致使由低抗拉强度组成的沥青混凝土两侧受拉力开裂，且最大拉应力点、最大压应力点基本处于裂缝带两侧竖向位于接近于零位置、路面竖向位移最大位置。而对于路基地面来说，最大拉应力点即为竖向沉降最大点——裂缝位置，最大压应力则位于裂缝带两侧地表水入渗位移拐点位置。由于裂缝带地表水入渗竖向位移受各种因素影响始终处于不均匀变化状态，极易导致路基地面局部出现不规则弯曲，继而加剧整体不均匀沉降。
三、基于地表水沿裂缝带入渗的路基路面维护管理方案
1、恰当选择渗水处置方法
由上述分析可知，渗水处置是减小地表水沿裂缝带入渗不利影响的首要手段，因此，施工人员可以对道路的路基、路面进行水文地质调查及岩土体物理力学性能测试、渗水水质分析。根据分析结果，确定地表水疏通位置及排水设施，改善道路地基、地表排水不通畅情况。
在渗水处置方案制定时，应全面贯彻“以排为主，彻底根治，不留后患”的方针，借鉴以往道路施工维护经验，结合现场实际情况，在道路底基层设置深水井，并在中央排水管两侧100.0cm位置布置渗水井孔，呈梅花桩布置，各渗水井孔间距离在二十米左右，深度在八十米左右，以漏水为钻孔深度调整目标[3]。随后采用A180厚6.0mm钢花管，深入底基层岩土体100.0cm位置，布置渗水竖管，与5根C22钢筋焊接并包裹渗水土工布。最后填充半径为4.0mm的碎石，改善路基路面排水条件。
2、完善裂缝带衬砌支护方案
裂缝带衬砌支护方案主要是在超前地质预报、路基路面变形测量强化开展的基础上，结合已完成工程情况，对剩余路线解耦股参数进行优化。同时根据地表水沿裂缝带入渗对路基路面的影响规律，确定恰当的衬砌支护方案。
对于正运行道路，可以利用光电裂缝观测仪，对道路路基路面代表性裂缝带进行持续观测，根据观测结果采取恰当措施。即对路基路面纵向开裂较为严重地带进行破坏性检查，并将设计的锁脚锚杆更改为锚管，适当增加锁脚锚管数量。在锁脚锚管应用时，可以利用风动凿岩机钻设垂直于路基岩土体的孔洞，孔洞直径较锁脚锚管大15.0mm±50.0mm，成孔后利用高压风将多余杂质清除。随后利用质地较为坚硬的直木棍，将浸水一分钟的锚管锚固剂塞入孔洞内。在锚固剂完全充满孔洞后，将锁脚锚管垂直插入锚管孔内并将孔洞封闭密实，最后将锁脚锚管进行满焊；对于未出现明显位移变形的道路段，可以在裂缝带两侧150cm范围内进行注浆加固。加固用浆料可为水灰比为0.5/1或1/1的水泥浆，注浆压力在0.2MPa以上，0.5MPa以下。
总结：
综上所述，在道路穿越地裂缝带时，因裂缝带岩土体较为松散，且存在较大孔隙，在地表水入渗作用下极易形成漏斗，加剧地表水下渗，甚至诱发断层活动，引发路基路面差异形变、开裂破坏，对道路交通造成影响。因此，应依据“彻底根治、不留后患”的原则，设置渗水竖管、锚管锚固剂等排水支护设施，以便控制地表水沿裂缝带入渗对路基路面的不利影响，保证路基路面平稳、安全运营。
参考文献：
[1]宋维龙, 来弘鹏, 刘禹阳,等. 基于围岩浸水的黄土公路隧道衬砌开裂分析[J]. 中国公路学报, 2018, 31(005):117-126.
[2]曾铃, 刘杰, 史振宁. 坡积土边坡裂隙各向异性特征对雨水入渗过程的影响[J]. 交通运输工程学报, 2018, 018(004):34-43.
[3]姜传耀. 高速公路路基路面排水施工技术[J]. 建筑工程技术与设计, 2018, 000(014):807-807.