高速公路路基病害及处治分析

田 峻 巍

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)



高速公路路基病害及处治分析

田 峻 巍

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)

介绍了高速公路路基病害的形式和特征，从地基、路堤、路面、综合治理等方面，阐述了有效处治高速公路路基病害的策略，有利于确保高速公路的施工质量，延长其使用寿命。

高速公路，路基，路堤，路面

1 路基病害模式及特征

过去几年间经济的持续高速增长，使得我国的高速公路建设如火如荼，经过多年的运营，高速公路在复杂路面、地形及修筑、运营和保养过程中的诸多问题导致高速公路病害不断呈现，其中路基病害是困扰广大工程技术人员的难题之一。本文以路桥过渡段为例，认为路基病害的主要模式和特征归纳起来主要有：

1)路基整体滑移。一方面，路基整体侧向滑移，主要是路堤边坡一旦过于陡峭或者遭到莫名破坏后，在路基上部遭到重复载荷情况下，会发生纵向裂缝或沿坡裂面整体下滑。另一方面，向桥台方向路基整体滑移，特别是处于无侧限受压状态的桩柱式桥台锥坡上的台前土体被损坏，有车辆经过或自重的强受力作用下，土体就会向桥内发生移动，从而造成路基发生横向裂缝或整体下滑，特别是位于桥头部位的路基路面有大方位的纵向位移，就会发生桥头跳车现象。路堤填土较高，整体性较差等特征主要存在于这两种路基病害中，另外还有路基边坡过陡或遭到破坏；路面竖向错台或裂缝。

2)路基与桥台间形成台阶。包括：a.当台背与过渡段的连接处发生局部沉降，最大沉降深度距离桥台背很近时形成错台；b.与路面设计的标准高度相比，路基整体下沉，一旦下沉在桥台与过渡段结合处到一定的临界值时，就会造成桥头跳车现象发生。这两种路基病害的共同特征是靠近台背处发生沉降差最大；发生在台背的填土均匀或不均匀沉降较大。

3)路面凹陷。高速公路路面凹陷也是路基病害的常见类型之一，一旦路堤或地基沉降不均匀，就会严重破坏路面，产生凹凸不平的病害。主要特征表现为：路基沉降不均或局部沉降过大引起凹陷；沉降距离桥台距离较大时发生。

4)搭板断裂。搭板断裂一般发生在预防桥头跳车时采取搭板法的情况，是这种方法与之带来的新病害，其特征主要有：路基局部沉降不均匀导致的搭板底部脱空；搭板厚度不足以承载荷载；搭板在受力较大的脱空区方向断裂；枕梁周围路基沉降不均匀。

5)搭板与路堤形成竖向坡度差。这种路基病害也通常发生在预防桥头跳车时采取搭板法的情况，尽管搭板预防桥头跳车成功的技术实例很多，但也难免出错，一旦搭板长度不足或者台背填土路堤发生较大程度沉降，就会使得搭板与路堤的竖向坡度差发生，一旦这种差值达到一定的临界点，就会使得路堤与搭板的联结处发生旋转，车辆通过会有“二次跳车”现象发生。这种病害的特征主要是路基整体发生较大程度沉降，搭板较短或搭板一侧沉降较小。

6)搭板末端出现差异沉降。为了尽量降低路桥过渡段问题的发生，一般会在设置桥头搭板的时候注浆处理搭板路基，以降低过渡段的沉降程度，但是搭板以外的路基的压实处理一旦忽视，就会在使用一段时间后产生差异沉降，桥头跳车现象会再次发生。这种模式的特征主要是搭板末端或靠近搭板的地方路基沉降较大或者搭板处路基沉降量不大时发生。

2 有效处治高速公路路基病害的策略

以上以路桥过渡段为例所述的高速公路路基病害模式及特征在我国高速公路建设中时有发生，给公路的正常运营带来了诸多不便和高昂的维修费用，在目前的设计和施工水平下，运营期台背填土出现少量沉降不可避免，但采取措施后仍旧发生跳车就需采取合理的方法加以处治，针对以上情形本文给出以下相应的处治策略。

2.1 地基处治策略

对地基加以处治，作用是通过提高地基性能稳定性，进而提高地基的载荷能力和抗灾害能力，减少不均匀沉降或降低沉降差。通常做法是要快速增强土层颗粒间的有效应力，因此常采取迅速消散软弱土层的超静水压力，并二次固结土体的直接做法。而可以采取的较早的提前预防方法有排水固结法、深层搅拌法、振动碎石桩法、高压喷射注浆法等，但各种方法都各有利弊，如采用抛填块石法，一旦在挤淤过程中碾压不够结实，换填软土的高度不够，就会造成软土固结沉降，块石排列松动，从而造成路基的各种病害。目前，高速公路桥台类型大致有U形台的重力式、桩柱式和肋板式台的轻型，其中，载荷能力较大的基岩地基多用重力式，不良地基如冲填土、膨胀土、软粘土等多用轻型。又如静压注浆法因其施工方便、材料造价低且施工操作时间灵活，在路桥过渡段地基病害处治中被经常使用，主要是采用气液压等化学原理在路基介质的孔隙或裂缝处注入固体浆液，以防路基结构物倾斜或渗漏等，从而改善地基的物理力学性质。再如针对上部路堤较矮，下部土层软弱较薄的情况可以采用换填法，即将路基底部的软弱土层挖去填筑压实一些抗腐蚀、质地坚硬的素土、煤渣、碎石、卵石等，以加固地基。

2.2 路堤处治策略

路堤是承载汽车、传递上部结构的载体，一旦路堤发生沉降或变形将会对高速公路的施工运营产生直接影响，一般对路堤采用大型的压实器械进行压实工作，但排除桥台背部位置，这是因为压实过程中大吨位机械振动力太大，容易产生连带损伤，这就难以保障台背部位的回填土压实，加之路堤施工时间较晚，固结沉降时间不够，自重作用力较大的情况下，路桥过渡段的路堤部分发生不均匀沉降的可能性较大，处治目的就是要让桥台和路基间实现平稳过渡，减少对周围其他结构稳定性的破坏，不得已绝不大开大挖，常用处治方法有注浆法，由于注浆法简单效果好因此无论在地基处治还是路堤处治中都被广泛使用，经过碾压或换填的路堤压实程度高，含水分少，常采用块石填料注浆法、劈裂注浆法和压密注浆法等方法；换填法对于路堤，主要是换掉施工中选用的不当填料，或者换掉给路基带来病害的部分土体；土工织物在路堤病害处治中也常使用，一般有土工格栅、土工格室，一般将填土路线方向分层平铺土工格栅，格栅层一端连接台背，另一端固定于桥台，利用土工格栅的弹性强度高、变形特征大将车辆的载荷力传递于桥台，改善局部荷载的土体内部压力状态，降低土体的压缩沉降，从而使得填土交界部位和台背的阶梯沉降变为渐变连续的沉降，同时，加铺土工织物也能够增加土体抗滑力，降低路基滑移或裂隙的病害。

2.3 路面处治策略

高速公路的路面是其非常重要的组成部分，路面表层遭到破坏不仅直接影响车辆运行，还可以加深路基病害，本文主要谈的路面处治是位于路桥过渡段，通过特殊设计路面层来预防路基病害。可以采取的处治策略包括：桥头搭板。即根据桥台和路堤的载荷量、交通量和道路登记及预期沉降量等搭建一厚度约为30 cm的简支梁，将不均匀沉降量分散于搭板长度内，使得路堤的较大沉降被引申到桥台上，从而匀顺纵坡，利用搭板处治病害时应该先对路基和路面破坏部分清除，经过填土压实后搭建桥头搭板，从而在搭板范围内使得过量沉降得以分散，减少车辆跳跃现象的发生，缺点是易在路面结合处产生错台或开裂。设置变刚度路面结构即为实现顺坡，设置一特殊的梯形搭板并在其路面上铺设柔性路面材料。在可能发生过量沉降的台背填土部位还可以采取由沥青过渡层或水泥混凝土六棱块等组成的过渡性路面，其中，沥青过渡层路面的优点是一旦有过量沉降，就可以及时补充沥青砂或铺设沥青混凝土层，从而保障车辆通行顺畅，避免跳车现象。还可以在路桥过渡段施工进度较快的部分利用可起吊的活动搭板，若运行一段时间出现跳车，就可将搭板吊起，调整基层和枕梁高度，再放回搭板原位，这种方法简单快捷。

2.4 综合处治策略

道路整体的结构完整包括路面、路基和地基，其中，地基是道路的基础，路堤产生不均匀沉降也会引起道路结构的凹陷，路面受到破坏，雨水则可能渗入破坏路基，因此，在高速公路路基病害的处治中要综合应对，多方法结合，一旦路基产生整体滑移或纵向开裂，就要加强边坡防护，防止雨水渗透，同时将边坡和裂缝加以封闭，再加之要改变填土性质和强度硬度，因此可以使用类似治理滑坡的处置方法来增强路基的抗滑移能力，用桩体和其他方法相结合进行综合处治，常用处治方法有：抗滑桩+注浆法；密集弧形高压旋喷注浆+抗滑桩+注浆；挡土墙+注浆等。与路基沉降有关的路桥过渡段病害，可以采用路基处治与设置搭板相结合的方法，常用的有：钻孔桩+搭板；树根桩托换+搭板；旋喷桩+搭板；压力注浆+搭板等。

3 结语

高速公路路基病害的表现复杂，形成原因及机理也很复杂，在高速公路建设中，对于路基病害的处治还应根据实际工程的地质、气象和施工单位的施工技术水平等，采取不同的技术措施加以反复实验，在考量经济和技术的前提下，选取最佳的施工和处治方案。

Analysis on highway subgrade diseases and treatment

Tian Junwei

(ShanxiJinzhongHighway&BridgeConstructionGroupCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

The paper introduces the highway subgrade diseases forms and characteristics. Starting from aspects of subgrade, embankment, pavement and comprehensive treatment, it describes effective highway subgrade disease processing strategies, which will be good for guaranteeing highway construction quality and prolonging its service life.

highway, subgrade, embankment, pavement

1009-6825(2016)16-0144-02

2016-03-25

田峻巍(1984- )，男，工程师

U416.1

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