高速公路的路基病害类型及原因分析

王 帅

(苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 211100)

0 引 言

路基是公路结构中承受荷载的重要载体，在建成之后的运营期内，由于车辆的通行，随着时间的推移，会对路基的稳定性以及承载力产生一定的影响，加之受到自然环境的影响，就会导致路基出现一系列的病害，对高速公路的稳定性以及安全性产生影响，降低通行能力，严重时甚至会导致高速公路发生破坏，引起交通中断的严重后果。因此，对高速公路路基的病害进行相应的研究并制定科学的防治措施具有重要的工程实际意义。

1 高速公路路基病害分类

1.1 路基病害

(1)沉降变形

沉降变形出现在填方路段以及半填半挖路段，这种路基病害出现高速公路运营通车之后，主要表现为地基沉降和路堤沉降两种类型。当路基发生变形之后最终会导致路面发生破坏，如图1所示，严重影响车辆的正常通行。

图1 路基沉陷

(2)差异沉降

路基差异沉降通常出现在新老路基搭接的地方，是改扩建的高速公路常见的一种路基病害。由于差异沉降会导致新老路基结合面处发生滑移，路基的稳定性降低，会产生较为严重的后果，通常会表现为路面结构的破坏，如路面出现大量的纵向裂缝，严重时甚至会出现错台现象。

1.2 边坡病害

(1)崩塌

路基边坡在受到自然因素的影响，如降雨、冻融、风化作用以及地震作用的影响下会发生崩塌现象。崩塌主要发生在路堑边坡较陡的挖方路段，崩塌具有突发性，病害从开始到结束的时间很短，其对路基的破坏程度取决于坍塌的规模，规模越大对路基产生的冲击越大，严重时甚至会直接导致道路完全被破坏而中断，如图2所示。

图2 路堑边坡崩塌

(2)滑坡

滑坡是高速公路路基常见的一种病害，在建设期与运营期内均会出现，会直接破坏公路的道路结构，造成整体失稳。通常情况下滑坡的滑动速度都不会很快，是一个缓慢发展的过程，因此对滑坡的治理有着充足的时间。滑坡根据形成机理的不同可分为牵引式滑坡与推移式滑坡。其中牵引式滑坡是坡脚失稳导致的，边坡最下边的岩土体先发生破坏，导致上部失稳进而形成滑坡；推移式滑坡是上部岩土体先发生破坏，最终导致边坡失稳形成滑坡。

(3)剥落

边坡坡面剥落是一种在黄土地区常见的病害，是路基边坡坡面发生的一种局部变形破坏现象，会危害路堑边沟，甚至会导致边坡严重变形，治理难度大。常见的剥落形态有4种：鱼鳞状剥落、片状剥落、层状剥落、混合状剥落。

2 高速公路路基病害原因

2.1 路基病害原因

(1)沉降变形原因

沉降变形的直接原因是运营期间受到的车辆荷载作用，但究其根本原因是路基的强度不足或者是地基承载力不足所导致的。当路基强度不足时，在外荷载的作用下路基会发生变形，从而导致了沉降的发生；当地基承载力不足时，地基受到路基传递来的外荷载作用发生变形，导致路基发生整体沉降。

(2)差异沉降原因

差异沉降是新老路基的之间的不均匀沉降导致的。高速公路在建成之后经过长时间的运营，老路基及老路基下卧地基的沉降变形已基本趋于稳定，而进行改扩建之后的新建路基及其下卧地基在运营期间还会发生沉降变形，因此新老路基之间就会出现沉降变形不同步的现象，容易导致搭接处的路面出现裂缝，遇到降雨时，雨水会顺着裂缝渗入路基导致了沉降进一步加剧。

2.2 边坡病害原因

(1)崩塌原因

崩塌形成的原因有内因与外因两种。其中内因包括边坡岩土体构造方面的原因，如临空面陡、节理面多等。外因有降雨、温度以及地震作用等。其中降雨是主要因素，雨水渗入岩土体内部之后会发生一系列的物理化学作用降低其内部的粘结力，渗入节理面之后还会产生静水压力，软化节理面内部填充的强度，导致边坡的稳定性大幅度降低，因此大多数崩塌都是发生在雨季的。温度变化导致岩土体发生膨胀与收缩的循环过程，导致原本就存在的裂隙进一步的扩展甚至是贯通，加快岩土体的破坏，降低其强度，与此同时，岩土体内部的水随着温度的变化发生冻融循环也会对其造成很大的破坏。边坡植被可防治坡面被雨水过度的冲刷，但是植被生长过程中其根系对岩土体会有一定的劈裂作用，在一定程度上导致裂隙的发育，对边坡的稳定性有一定的不利作用。地震作用也是诱发崩塌的一个重要因素，不仅会导致坡体中的裂缝发育，而且会导致破碎的岩土体沿着结构面移动变得松散，降低其抗剪强度，加剧了崩塌的发生。

(2)滑坡原因

滑坡与地表水以及地下水的活动有着直接关系，由于路堑边坡存在软弱岩体，在高速公路的运营期内，路堑边坡表面受到风化作用以及地表水的冲刷会逐渐出现缝隙，随着时间的推移，这些缝隙会不断的变大逐渐形成裂缝，地表水顺着这些裂缝渗入边坡内部之后会导致边坡的岩土体自重增大、强度降低，尤其是软弱岩体的强度大幅度降低，与此同时裂缝会进一步的变大，最终在自重以及水的双重作用下导致了滑坡的发生。地质构造在一定程度上也会对滑坡的形成产生一定的影响，如反倾向边坡相对而言不容易发生滑坡，但倾角过大时容易发生崩塌。

(3)剥落原因

边坡剥落的原因有内在因素、外界因素以及人为因素三种。内在因素是黄土的一些特性，如黄土结构中的孔隙以及节理直接影响了边坡坡体的完整与稳定，节理面对坡体有切割作用，为剥落创造了条件，与此同时，雨水能够顺着孔隙与节理渗入坡体内部，软化土体，进一步促进剥落的发生；外在因素有气温变化、冻融循环以及降雨；人为因素有施工影响、植被破坏等。在高速公路建设期间，黄土边坡经开挖之后，打破了原本的力学平衡状态，随着新的平衡体系的构建，应力分布以及位移都会发生改变，在这个过程中坡体不同位置都会产生不同的位移。由于黄土中的节理大多为垂直发育，因此在新平衡体系构建的过程中节理裂隙会逐渐张开，破坏了坡体的完整性。与此同时，在受到降雨以及冻融等因素的影响之下就会在坡体表面出现剥落病害。

2.3 路基病害防治

对路基病害防治的总体思路分为建设期间的防治与运营期间的防治两项工作。其中建设期间的防治主要是在施工期间做好质量控制：(1)提高地基承载力，原地面开挖清表之后要进行重型压实，确保压实度，对于地基承载力不足的要采取措施提高承载力，如进行强夯、换填等；(2)确保新老路基以及半填半挖路基之间的搭接质量，采取开挖台阶增加搭接面积，铺设土工格栅提高搭接质量；(3)确保路基强度以及压实度等，严控路基填料质量，按照试验段确定的压实参数严格进行路基压实；(4)重视边坡防护工作，减小路基开挖对边坡的扰动，做好边坡的防护，做好防排水设施，以及进行植草防护来减小坡面冲刷。运营期间的防治主要是做好巡查与养护工作，对于发现的病害及时的进行处理，将病害消灭在萌芽状态，防止其进一步的加重从而造成严重的后果。

3 结 语

高速公路作为交通运输的重要载体，其使用功能是不容忽视的。而路基作为高速公路的重要结构，其在使用过程中出现病害会导致高速公路的使用功能大打折扣，不仅仅导致了后期维修养护投入的加大，甚至会造成高速公路发生严重的破坏，因此对高速公路的病害进行研究是一项有实际意义的课题。高速公路路基病害分为路基病害与边坡病害两种，其产生原因是多种多样的，主要有内在因素与外界因素两种，内在因素的存在导致路基容易发生病害，而外界因素的影响则进一步加快了病害的产生并且加剧了病害的破坏程度。在进行路基病害防治时首先要做好施工期间的质量控制，控制内在因素的影响；同时在运营期内做好巡查与维护工作，对病害及时进行处理，消除外界因素的影响。