关于高速公路加宽工程病害机理的分析与研究

于朋飞

摘要：随着科技和经济实力的不断提高，我国交通量迅速增长，在此背景下高速公路面临着扩建加宽的问题，特别是对于高速公路的软土地基段而言，需要对其进行更为复杂的分析与处理。高速公路加宽工程从设计到施工的整个过程存在诸多约束条件，并且在现阶段，此方面没有成熟的经验可循，另外，在一些已完成的加宽工程中还存在着一些技术问题，其工程效果不能得到很好地保障。因此，对软基地高速公路加宽进行系统研究十分迫切。本文旨在对高速公路加宽工程主要病害进行分析，并试探寻找一些行之有效的处理方法。

关键词：高速公路；病害机理；加宽工程；处理方法

一、高速公路加宽工程主要病害

通过对部分公路加宽工程的细致调查，不难发现老路加宽工程的破坏形式主要表现在失稳和不均匀沉降这两个方面，其具体表现为路基的破坏、路面的破坏以及公路整体功能下降等。

1、路基的破坏

根据我们日常的生活经验，任何一条公路在经过长年的通车后，往往会出现很多问题，例如容易发生路基裂缝、破坏等。如果对老路不采取其它保护措施的情况下进行拓宽工程，旧的公路路基与新建的路基之间就会很容易发生不均匀沉降，从而造成裂缝破坏，特别是在软土基上进行拓宽更是一项艰巨的工程。新老路基结合处常会产生错台的现象发生，尤其是在加宽路基之后，更容易引发路面开裂。此种现象在基础较为薄弱的高填路基加宽段也较容易出现。在路面开裂初期如果不采取积极措施，雨水就会随裂缝渗透，会陆续降低加宽结合部位的强度，再加上道路通车后的动静载破坏，可能会引发更为严重的道路坍塌。但是，通常情况，我们对加宽工程有了一定的了解，并采取了相应的保护措施，因此，无论不均匀沉降还是最常见的路基破坏形式，整体坍塌的情况并不多见。

2、路面的破坏

沥青路面破坏与水凝混凝土路面破坏是常见的路面破坏形式。纵向的开裂、破碎、道路横坡度改变等是沥青路面破坏的主要表现；水凝混凝土路面是刚性路面，裂缝、错台、断裂是混凝土路面破坏的主要表现。水泥混凝土路面因不均匀沉降开裂的具体形成原因是差异沉降的存在，此问题在老路加宽工程中必须要给与考虑。路基加宽完工后，会对老路基、路面产生局部影响，从而出现柔性路面与路面裂碎的严重不平衡。路基稳定性不够的实质表现是局部路面坍塌，随着边坡台阶的开挖与填筑，正反两次应力应变产生的变形叠加，形成新老路基的差异变形，作用到路表上，路面结构的破坏便相应形成。

3、公路功能减弱

当我们在公路上正常行驶和运输的过程中感觉到明显的不适、颠簸，甚至其它严重的情况发生都是由于路面病害的产生、道路纵横坡变化和服务性能下降造成的。当路面状况指数，包括路面结构承载力、横坡、纵坡、平整度等指标变化达到一定数值时都会发生十分严重的安全隐患，很可能造成巨大的经济损失。

二、高速公路加宽病害处理方法

高速公路加宽改造过程中最常见的问题是不均匀沉降引起的路面纵向裂缝，为此，我们应遵循“预防为主，及时处治”的防治措施原则。在设计阶段就要充分考虑如何预防，并进行合理设计。有效预防措施是为了提高工程质量和工艺水平，在尽可能减少出现裂缝的前提下要尽量把差异沉降控制在合理的限度。在裂缝发生时需要给与及时处理，应采取有效的措施在短时间内把问题控制住，以防病害的进一步扩大。

1、软基处理方法

地面沉降是新建路基沉降变形的主要表现形式，在软土地基段更为突出。公路改扩建工程与新建工程一样，首先要做的是清理工作，对原地基表面杂物以及植物腐殖进行清理，对软基段的清淤要更细致完全；软土表层处理，我们通常采取换填工艺，使用石料含量在80%以上的碎石土或者石灰改良土等进行换填，同时，需要根据实际情况，例如周围地下水位的高低、季节因素等，不同情况采取不同材料。另外，在软土地段还应注意地基固结沉降的速率问题，对此我们应采取更加有效的方案，从而避免减少后期沉降。

软基加宽的主要处理方法主要有以下几个方面：

（1）排水固结法

排水固结法是十分常用的改善软基的方法，改变地基原有的排水边界条件通常采用横向、竖向排水系统。软土地基经过填充和预压后，在路基自重的作用下使地基空隙中的水能够借助排水系统流出，从而缩短排水的距离，加快排水的固结速度，这样一来，伴随着孔隙体积的减小和超静水压力的减弱使地基土的有效固结压力迅速增加，促使沉降加快完成。实践证明，在新建高速公路建设中，非砂性土地基的固结使用排水固结法，可以起到加速固结的作用。

通常来说，经过预压后路基固结度一般可以达到90%左右，排水固结法是最常用的处理方法，与其它各种加固措施相比较而言，排水固结法拥有高效节约的特点。

（2）复合地基处理方法

为达到增强效果，通常按一定面积比例在天然地基中加入加筋材料，这类地基我们称之为复合地基，作用在该地基上的垂直荷载是由两者共同承担，而不是单一受力。经实践证明，加入加筋材料后地基可以显著减少压缩性，同时大幅提高承载能力，所以此方法可以有效控制加宽路基的沉降。

（3）浅层置换预压处理法

由于受到经费、工期以及现场条件的束缚，在高速公路改扩建施工过程中，为了满足工程施工需求，在使用常见的方法处理地基外，还需要采取较为特殊的措施，例如浅层置换预压处理法。

为缩短工期，降低因为断交影响的经济效益和交通通行不便，高速公路改扩建通常采用快速加固法；为保证每一次施工质量，满足路基稳定性要求，在旧路基边坡上的路基填土前必须对旧路基采取一定的坡度削坡；为减少工程量，在使用CFG桩等复合地基处理时，要采用里密外疏的布桩方式；为提高准确性和加快工程进度，通常采用过动态观测沉降数据进行调整；在开挖过程中，如对排水问题注意不够，容易引发老路基坍塌，因此，应当在施工期间特别注意边坡积水。

2、新老路地基结合处处理方法

新老路地基结合处处理要尽量避免横向裂缝、纵向裂缝的出现，应解决好两者之间的沉降问题，保证新路基与旧路基之间成为一个严密整体，如此才能保证高速公路加宽工程完成后通行过程中的安全性。例如土工格栅可以有效预防差异沉降的产生，因此，在高速公路加宽工程新老路基结合处可以采用土工格栅类加筋材料。对于新老路基出现沉降差的问题，可以在软土地地基新路基与老路基的结合位置采用科学的拼接措施，具体来说，主要有以下4种：

（1）边坡削坡的处理

为了保证施工质量，旧路基边坡的削坡工艺应当分两次开挖，在第一次开挖后，需要做好养护工作，并且第一次开挖要比第二次开挖坡度稍大。具体的做法就是在第一次开挖完就进行压实，确定没问题后再进行下一步的施工。

（2）台阶开挖

在保证施工质量符合要求的前提下，台阶开挖的尺寸要尽量大，如此可以加大新旧路基衔接的接触面，从而能有效的保证结合处的稳定；逐步开挖的施工方式通常在部分填方较高的路段使用。

（3）土工格栅的铺设

在土工格栅铺设中，需要保持其连续性，横向铺设是我们通常采取的方式。铺设所用的材料要尽量放在阴凉的地方为的是防止材料老化，切记一定不能放在露天环境暴晒或是雨淋。在处理段与为处理段，提供足够的长度，并做好衔接。与此同时，为了减少裂缝反射应加强新旧路基的横向联系。

参考文献：

[1]孙英哲，杨伟成.高速公路软基加宽扩建问题研究[J].甘肅科技，2014.

[2]张婷.高速公路改扩建工程路面拼宽技术研究[D].长安大学，2014.