高速公路拓宽路基的主要病害及控制方法

周 磊

（湖南省湘通工程咨询有限公司，湖南 长沙 410000）

高速公路工程是一项复杂、工序繁琐且具有系统性的项目，高速公路不仅促进了国家经济的高速发展，还加强了区域间经济、政治、文化等方面的交流，进而提高了人们的生活水平[1]。路基作为整个高速公路结构的重要组成部分，对其加强质量控制，能够提升路基的稳定性，并避免质量问题的发生。但在路基施工过程中，经常会遇到一些病害，需要相关工作人员仔细分析原因，采取一定的控制方法来提升质量。

一、高速公路拓宽路基的主要病害及原因

（一）病害形式

1.新老路基间的差异沉降

在工程项目不断推进的情况下，老路基已经基本完成固结工作，而新路基固结则处于正在进行的状态。这时，新路基的沉降量是显著高于老路基的。若一直保持这一特殊形式，必然会出现新路基与老路基结合面滑移的问题，同时也会出现新路基失稳的情况，最终发展成差异沉降。此外，差异沉降会导致路基表面变形，从而使道路的表面出现结构性的损害。不同材质的公路在病害表现方式上也是不同的，例如沥青路面会在交界处出现许多纵向裂缝，情况严重时甚至会发生面层破碎的情况。水泥混凝土路面则会在交界处发生拓展性、纵向的错台、裂缝，并且随着沉降的不断发展，发生底板脱空的现象[2]。此外，新老路基间的差异沉降值与路基高度成正比，详见图1。

图1 新老路基差异沉降值与高度

2.路面裂缝

在路基差异沉降问题不断发展的过程中，高速公路的结构性能也会不断下降。若道路的路面状况指数及结构的承载力均无法达到相关标准，则会产生裂缝，进而为人们的行车安全埋下巨大的安全隐患。其中产生纵向裂缝的基本原理是由于路基差异沉降的不断加强，会首先于路基顶部的结合部周围发生裂缝，之后在拉应力的作用下，实现重新分布，而纵向裂缝的底部便是最为薄弱的部位，并且在路基差异沉降问题不断发展的过程中，裂缝也会随之越来越长，并向下发展。同时，因为路基结合部上方的基层底部处于拉力区，若是路基开裂，其受力条件不佳，也会从底基层发生开裂，呈现从下向上的发展趋势，一直到路表出现明显裂缝[3]。路面裂缝的表现形式主要在以下几个方面：一是裂缝在高路堤的拓宽地段多发；二是拓宽的部位多在低洼、软土层这类特殊地带，因此整体的稳定性偏差；三是裂缝主要集中于老路基中，且裂缝的规格也是大小不一；四是裂缝一般会在施工结束之后三个月才会出现，因此其稳定的时间也会存在差异。

（二）形成原因

总的来说，高速公路拓宽工程路基性状的影响因素主要包括路基抗形变能力的差异性、新老路基间的不协调变形及路基的稳定性，同时还包括道路周围区域的水文条件及地质条件等。也就是说，拓宽路基病害是由多种因素共同决定的，形成原因包括以下几个方面。

1.新老路基间的差异沉降

较新路基来看，老路基经历了长时间、高负荷的运作后，已经基本完成了沉降工作。而新路基完工后，还需一定的时间和施工操作来进行沉降，这就会导致集中部位出现不均匀沉降的情况，新旧路基的交界处也会发生开裂、位移，最终影响整个公路结构的性能。

2.新老路基间的承载力差异

新老路基在施工过程中，其面临的基础情况也是不同的，并且处理方法也较为复杂，在这种情况下，新路基的荷载应力也会与老路基有明显的差别。高速公路在完成拓宽工程后，较之前的荷载会明显增大，路基承载力间的差异也会愈发明显。同时不同程度下差异的表现形式也是不同的，轻微差异会使路面结构发生累计变形，严重差异会使路基出现塌陷、滑移。

3.新老路基间的结合强度差异

在进行路基拓宽的施工过程中，为确保新老路基间保持良好的协调性，通常会于交界处采用土工材料来进行加固，但就实际施工情况来看，会因施工及地质差异性等因素的影响，致使加固效果并不理想。同时，交界处强度的不同还会导致较弱的一方机体因荷载应力作用而更加软弱，出现局部不均匀沉降的情况，进而影响整个道路的稳定性与坚固性。

二、高速公路拓宽路基病害的控制方法

就当前对国内外高速公路拓宽路基病害控制方法的应用情况来看，笔者认为能够有效减少新旧路基差异沉降的方法有加强原材料质量控制、边坡台阶的开挖、土工格栅的铺设、确保压实度、新旧路基交界处的处理等。

（一）加强原材料质量控制

原材料管理作为整个路基拓宽工程的重要环节，对高速公路的质量与人们的出行安全有着决定性作用。对此，需要企业相关部门加强对原材料的质量控制，采取招标的方式，选择最佳的材料供应商，同时对于材料的选择，要深入加工厂进行供应商营业执照及材料合格证书的检查，选用设计图纸中规定的原材料，保证材料数量、规格、质量及形状的高度符合。另外关于原材料的存放，要依照供应商嘱咐的注意事项进行合理存放，尽量放在通风、干燥的大仓内，同时做好分类与进出仓的记录工作。还有在进场前，要进行再一次检验，确保质量过关后才可使用。只有这样，才能切实提高路基的强度，进而保证公路质量。

（二）边坡台阶的开挖

在公路拓宽的施工过程中，要对原路基边坡处的腐质土及软弱土进行处理，保证软弱结合面的牢固性。对于结合面的处理方法，可采取开挖台阶的方式，压实各个台阶，同时确保宽度在设计标准内，实现新旧路基的有效结合。另外注意台阶开挖应在边坡开挖后立即进行，避免受外界因素而使边坡遭到破坏。通过在边坡开挖台阶，能够及时处理掉原路基边坡处的腐质土和软弱土，以换填、压实的方式来进行加固。并且可以使新旧路基的结合部分有更多的接触面积，增强结合面的抗剪能力[4]。此外横向的台阶面便于土工格栅的有效使用，为其提供一个长度台阶形状及锚固平台，提高了路基的拼接质量。台阶的形式也有很多种，有倾斜式、内挖式及标准式等，需要在施工过程中依照工程的实际情况来选择与确定。

（三）土工格栅的铺设

于新老路基拼接处进行土工格栅的分层铺设，也是提升路基整体性与受力特性的重要手段。通过铺设土工格栅，能够有效降低路基的剪应力与拉应力，并使路基顶面所产生的横向沉降差异明显减小，避免路基发生侧向的位移。

（四）确保压实度

压实度是高速公路拓宽病害质量控制中的关键要素，要求施工人员在施工过程中采用分层填筑、压实的方法，同时结合强夯、偏心振动碾压，对整个路面进行压实，尤其是针对新旧路基的交界处，要进一步提升压实度，避免发生拓宽路基病害。

（五）新旧路基交界处的处理

土工格栅和土工格室是高速公路路基拓宽中常用的土木材料。其中土工格室摩擦力较强，能与接触面产生较大的摩擦作用，并对加宽处土的垂直应力加以控制，从而改善该处土所具备的承载能力，减少沉降情况的发生；而土工格栅则有锁定土壤的作用，增强土体的抗剪能力，避免发生土体侧向变形的问题[5]。同时，还可采取加长、加密粉喷桩或旋喷桩的方法，对高速公路路基拓宽工程建设过程中出现的病害问题进行优先处理，对新老路基差异沉降的处理同样有着十分显著的作用。

三、结束语

综上所述，高速公路作为国家的“命脉”，促进了各个区域间经济、文化与政治上的交流，并对国家经济的发展起到了至关重要的作用，对此，必须加强对高速公路施工的质量控制。有时在一些特殊要求下，需要将高速公路的路基进行拓宽，但在具体施工过程中，经常会受到各种因素而使公路拓宽路基发生病害，包括差异沉降、裂缝等，需要相关部门引起重视。这时，可采取加强原材料质量控制、边坡台阶的开挖、土工格栅的铺设、确保压实度、新旧路基交界处的处理等方法，切实解决高速公路拓宽路基病害，进而提高高速公路的整体质量，让人们安全出行。