低等级公路新老路基结合部路面开裂原因分析及预防处置研究

张军平，杨凌云，李巍尉

（1.西安中交公路岩土工程有限责任公司，陕西 西安 710075；2.中国水电顾问集团西北勘测设计研究院，陕西 西安710043）

0 引言

随着地方经济的快速发展和交通量的急剧增多，一些20世纪80年代及以后修建的低等级公路已不能满足当前的交通要求，同时这些公路等级低、技术指标低、急弯陡坡多，存在严重的安全隐患。因此结合当地的经济、文化、社会背景及环保等实际因素，对一些低等级的公路进行加宽扩建势在必行。但加宽扩建过程中存在的难点和问题很多，尤其是新老路基结合部搭接的处理。路面开裂是公路加宽扩建中需要首先解决的关键问题。

1 新老路基结合部的路面开裂原因分析

路基加宽扩建工程中由于新旧路基的稳定性、均匀性、强度和密实程度不同，新旧路基会产生不同的沉降，因而会引起路面沿接缝出现纵向裂缝，究其原因主要有以下几个方面：

（1）新老路基的强度不同；

（2）路基结合部位施工难度较大，其压实度达不到设计标准；

（3）结合部基底软基处理不彻底；

（4）边坡开挖过大，已开挖的边坡处没有及时堆放反压材料而使老边坡开挖面长时间暴露，受雨水直接冲刷，造成新老路基亏方，新老路基叠合面减少；

（5）水从地表、边坡表面渗入，造成路基软化，内摩擦角减小，土体抗剪强度迅速降低，产生滑塌，从而最终导致填挖结合部路基产生重大病害；

（6）轻重车道的不平衡行车荷载的波动将导致路基路面的不均匀沉降，最终使得新旧路基结合部路面出现开裂。

2 新老路基结合部的路面开裂处置措施

预防新老路基结合部路面开裂的最基本措施就是尽量使新老路基的地基及路基强度保持一致，因此应从以下几个方面进行设计与施工。

（1）地基处理

清除新填路基基底的地表植物、有机土、种植土及不符合强度要求的原土，使压实度达到设计标准及规范要求，必要时对某些路段应进行特殊地基处理或采用增加路基反压护道等方法进行综合处理，使处理后地基强度与老路基的地基强度一致。

（2）路基填料的选择

新扩建路基的填料应与老路基尽可能保持一致，当无法满足这一要求时，应对新填料进行室内试验，合格后方可使用。

（3）新旧路基衔接处理

为了保证新旧路基的结合稳定，以及减少由于新旧路基沉降量不同产生的反射裂缝，在结合部位主要采取以下措施进行处理。

①将老路的硬路肩全部挖除，使边坡呈台阶状，台阶底面向路中心横坡为3%，台阶一直挖至与原地面齐平。台阶高30cm，宽40cm，台阶挖好后与新路基一同进行分层回填。

②视路基高度采用多层土工布或土工格栅处理。对于低路堤，新老路基结合部位可采用多层土工布处理，将其水平铺在新老路基结合部位上，每层相隔30cm左右；对于高路堤，在新老路基与路面结合部位应采用高强度的多层土工格栅处理，以加强新老路基的结合强度，从而减小新老路基的沉降差。

③采用植筋的方法。在每级台阶中央处打入一排Φ20钢筋，钢筋长4m，间隔50cm，两排布点呈梅花形，打入老路基2m，与新路基搭接2m，从而有效增强新老路基的联结力，减少不均匀沉降。

（4）路基防侧滑措施

路基填料在沉降过程中特别是高路堤段，如遇地质状况不佳，又受老路充分利用（防止塌方）的限制而不能彻底处理原地基，容易使拓宽路基底部的荷载大于地基容许承载力，造成地基土发生较大的沉降。路基土在沉降过程中产生向外侧的水平侧向位移使路堤发生破坏，将路面拉裂，从而产生纵向裂缝。这种情况下应增设重力式路堤挡墙减小路基断面(路基自重相应减小)或增设一定宽度的反压护坡道提高土基承载力，可有效抑制路堤的侧滑，如图1所示。

图1 增设重力式挡土墙防止路基的侧向滑移

（5）交通管制措施

路基施工完成后，要开放交通并进行适当的交通管制，让运输车辆通行时碾压新路基，使新路基部分有一个自然沉降的过程，并进行沉降观测。沉降观测期应不少于1个月，待沉降稳定后再进行基层铺筑。

（6）均衡稳定措施

路面施工时，如果将旧路面作为路基的一部分，尤其在旧路上直接铺筑路面结构层时，必须对旧路面进行弯沉检测，在满足设计要求的情况下，还需要注意加宽部分路槽弯沉值应基本接近旧路面弯沉值，其弯沉差应控制在±50mm以内，使新旧路基的回弹模量基本接近，这有利于新路面结构层的稳定。

（7）老路路基薄弱环节的处理

老路的路面基层及面层破坏以后，由于长期雨水浸泡，导致路床出现大面积翻浆，此时不仅要对路面基层及面层进行全部清理，还要对路基进行加固处理，以防新面层再次破坏。当破损面积在3m2以下时，可用底基层摊铺料直接换填3m，压实后铺筑底基层；当破损面积超过3m2时，结合经济方面的考虑进行换填处理。

（8）采用封层土控制差异沉降

在进行老路改扩建过程中，往往根据路基标高，在新老路基顶面通铺1～2层封层土，以减弱新老路基差异沉降造成的路面应力集中。

3 处理效果检测

（1）压实度与弯沉值检测

在公路路基施工过程中，压实度与弯沉值常被用作控制路基施工压实质量的指标。为了保证新老路基结合部工后不出现路面开裂，必须使新老路基处理后的弯沉值和压实度满足设计要求（弯沉合格值为80mm，压实度合格值为96%）。表1列出了部分有代表性的弯沉值和压实度。从表1可看出，处理后的弯沉值及压实度完全满足设计要求。

表1 处理后的弯沉值和压实度

（2）两个雨季后的工后沉降检测

路基的工后沉降一直是公路建设过程中最受关注的问题。路基工后沉降的大小，不仅是正确认识和评价其路基稳定性的基础，同时也是检验低等级公路改扩建过程中新老路基结合部位设计及施工处置措施合适与否最有力的依据。

图2 现场K42+500处工后沉降观测结果

由于现场各个观测断面的沉降规律基本一致，故本文只给出了变形较大的断面K42+500处的观测结果。结果显示，改扩建初期沉降较快，一年后沉降基本稳定，其最大不均匀沉降为0.14mm，说明结合部位的设计及施工处置措施较为合理。

4 结论

减小新老路基的不均匀沉降是解决新老路基结合部位路面开裂问题最根本的措施，为此通过对地基处理、路基填料的选择及新旧路基衔接处理等8个环节采取严格的处置措施，使得某改扩建工程在经历两个雨季后最大不均匀沉降仅为0.14mm，未出现路面开裂病害。

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