高速公路路基拼接路段的病害及其防治措施

王苏兵

（徐州市公路工程总公司，江苏 徐州221000）

1 高速公路路基拼接路段主要病害分析

当高速公路运输能力无法满足要求时，我国的具体国情决定了不宜采取新建公路的方法，而应进行公路改扩建。因为新建公路的总成本比较高，并且占用的总面积很大，因此在我国为了改善高速公路客运量不足的现象，一般采取对旧路路基进行加宽的措施。但是与对旧路进行拼接相比新建公路更加有难度，竣工后容易发生一些特有病害，不利于公路的正常运行。高速公路拓宽工程病害主要包括以下方面。

（1）路基破坏

新旧路基段存在不均匀沉降和新旧路基拼接处的滑移现象是这种破坏方式的主要表现形式，最终都会导致拓宽的路段路基整体不稳定。

（2）路面损坏

新旧路基发生不均匀沉降会导致路面结构的不稳定，其本质还是由路基不稳定所造成的。

（3）公路整体性能不达标

随着时间的推移，新旧路基拼接段之间的不均匀沉降也逐渐严重，裂缝随之变宽，导致道路整体不够稳定，致使道路的整体性能逐步下滑。

（4）道路支挡结构失稳

道路支挡结构失稳的主要表现形式为路基的挡土墙发生开裂、集体发生滑移和整体的倾覆。通过对我国拓宽高速公路资料的调查发现，在平原地区拓宽公路中，道路路面容易发生病害，以纵向裂缝为主，同时还发现以下共同点：高填方路堤段比较容易出现裂缝；路面裂缝处的路基稳定性较差，有软弱层的存在；老路较容易出现裂缝。导致这些病害的主要原因有：拼接路段形成的结构整体不够完整或发生不均匀沉降，高速公路路基路面的整体稳定性难以抵抗变形应力和水文地质等客观因素的存在。

拓宽公路发生病害往往是由多种因素造成，主要原因就是新旧路基衔接段的不良结合和变形不协调导致路基整体稳定性不够。据国内外的资料和研究表明，新旧路基拼接处是高速公路拓宽后病害发生情况最为严重的位置，不论路基损坏还是路面破坏，都是由于新旧路基的整体性状、固结度不统一以及它们之间的不良连接造成的。

2 主要防治措施

2.1 提高路基压实度

国内外的研究表明，若使新填路基的压实度比旧路基高出1%，等到施工完成之后，能减少新填路基的压缩变形，这有利于阻止拼接路基段的不均匀沉降，增强拼接路基的整体性，使新老路基的不良受力性能得到改善，从而使其抗病害能力得到较大提高。

路基压实度较高有利于土颗粒彼此之间重新组合、挤紧，缩小彼此之间的空隙，从而使单位质量内的固体微粒的总数增加，并使其压实度得到加强，进而发生塑性变形，彻底改善土的水理特性，最终增强公路路基拼接段的整体性和强度，在行车荷载作用下，压力对路面相应结构层产生的瞬间变形和形变积累会大幅度减少，公路路面的使用性能和寿命得到大幅度提高，因此保证一定水平的路基压实度不仅对拓宽路基拼接段的差异沉降控制有深刻意义，还对路基最终的稳定有重大影响。

综合考虑成本和施工特点等因素之后，在改扩建拓宽拼接路基段具体施工中，适宜采取《公路路基设计规范》（JTG D30—2004）中关于新建高速公路路基压实度的标准（见表1）。

表1 拓宽路基压实度标准

2.2 开挖台阶

为了使新旧路基之间结合更加紧密，我国高速公路的拓宽工程还要对旧路边坡进行台阶开挖。台阶开挖形式有两种：一种是首先对老路的边坡进行削坡处理，削坡需要达到何种效果视现场实际情况而定，并要考虑路基的总体质量和地基的情况，然后在这个基础之上进行台阶开挖；另一种是在完成老路基边坡表层清理工作之后，直接在此基础上进行台阶开挖相关工作，开挖顺序有由上而下和由下而上两种可供选择，但是根据实际效果来看，比较适宜采取自下而上的台阶开挖方式。开挖方式见图1。

图1 台阶开挖方式

根据现场实际经验，台阶宽度适宜在90～200cm 之内，台阶高度适宜在60～100cm 之内，最高为150cm。现将已有的工程研究经验总结如下：

（1）台阶不能够太小，因为台阶一旦太小一方面将会减小新旧路基之间的接触面，造成它们形成的结合部稳定性不够，易在局部产生较大的应变；另外，旧路边坡的挖除比较少，如果旧路边坡的压实度没有达到标准，会产生差异沉降过大的现象；

（2）台阶不宜太大，过高的台阶不仅影响开挖施工中旧路堤的稳定性，而且导致巨大的开挖方量；

（3）要因地制宜地进行台阶开挖，削坡的具体处理程度可以根据原有路基的具体情况而定。

2.3 铺设土工格栅

土工格栅主要形式有二维网格状或具有标准高度的三维立体网格屏栅（见图2），它是用聚氯乙烯、聚丙烯等高分子聚合物经热塑或模压而成的，因其作为土工工程使用而命名为土工格栅。土工格栅作为工程材料有成本低廉、耐碱抗酸、抗老化能力较强等特点，在路基工程中得到非常广泛的运用。土工格栅与土层之间有非常复杂的作用形式，目前国内外学者还在对它们之间的作用机理进行进一步的探索研究，成熟的理论系统还未形成。据目前研究情况，学者们一致认为土工格栅在与土层之间的相互作用形式可能表现在下面几个方面：土层与格栅之间有摩擦作用；格栅对其上下的填料可能有一个锁定作用；格栅本身节点与肋条之间有一个抗阻力。因此在路基拓宽工程中，路基的整体稳定性可以靠土工格栅的使用来提高，这也会改善路基的受力特性（路基中的拉应力和剪应力会相应减小），均化差异沉降，路基的侧向位移被约束，因此在国内外都有很广泛的应用。

图2 土工格栅

2.4 保证正常的施工顺序，健全三级质量管理体系

预防高速公路路基拼接段质量通病的基本措施是坚持正常有序的施工程序，健全三级质量管理体系。一般来说每条高速公路都会根据当地实际情况，并结合国家有关技术规范来制定技术流程，明确路基的施工工艺流程。例如在某地高速公路路基施工的程序是“场地清理→填土前碾压→打格上土→推土机整平→平地机找平→压路机最后压实”，在路基实际施工中要严格按照此标准提供的技术依据来施工，确保工程质量满足要求。与此同时，三级质量管理体系（社会监督、政府监督、企业自检）也必须要得到完善，其中企业自检至关重要，监理单位在施工单位自检的基础之上对各个路段再进行抽检试验，对施工中的关键工作要进行全过程监督。例如，软基的处理和台背的回填等，此外，政府相关监督部门和业主要定期或者不定期的对其进行抽检，这样才能保证施工质量。

2.5 地基处理

高速公路拓宽工程中的地基处理主要针对地基承载力不足的问题。由于存在软弱地基，为了满足新路基中的沉降要求，必须要对其进行适当的处理。软弱地基地下水的水位很高，土质整体情况比较差，抗剪强度和承载力都比较低，并且有非常大的压缩变形，被划分为高压缩性土。高速公路拓宽工程中的难点之一就是软弱性地基段的处理，应该根据不同的路基填土高度和不同的软弱土厚度选取最适合的处理方案。软基处理方案包括以下几种。

（1）换土法

此方法针对的地段是软弱土层位于土地表面位置且较薄的地方，厚度一般在3m之内。

（2）排水固结法

此法比较适用于沉降较小的地段，其作用机理非常简单，即通过外荷载使被加固土体中的空隙水被挤出，增强土的密实度，从而增加其强度与承载力。

（3）强夯法与隔离墙

对于一般路段的处理，用强夯法即可。在新老路基下的地基之间如果设置相应的隔离墙并加以保护，可以在很大程度上减小新路基对老路基下的地基沉降影响。

3 结语

本文主要针对高速公路路基拼接段的病害机理和新旧路基沉降的发展趋势，结合国内外处理路基病害的相应措施，提出了提高路基压实度、开挖台阶、铺设土工格栅、保证正常的施工顺序、地基处理等措施，以促进高速公路路基拼接段的施工。

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