高速公路路面局部不均匀沉陷处治方法研究

王建平

（武威公路事业发展中心高速公路养护所，甘肃 武威 733000）

0 引言

上层建筑的质量是由下层的基础工程决定的，如果在工程建设的过程中，没有重视基础工程的建设，则后续发生的质量问题会进一步影响工程的使用寿命。就高速公路工程建设而言，公路的路基施工决定了路面质量，也是公路整体质量安全的保障。为减少公路路面局部不均匀沉陷造成的安全问题，需要重视施工管理并及时解决存在的问题。

1 工程概况

该路面沉陷处治项目位于G3017 线武威至金昌高速公路段，地处冲积扇前缘泉水溢出带以北，地区的海拔在1498～1550m 之间，属于平坦地势，坡度较小，在3% 以下。泉水汇集成河流，主要为北沙河、南沙河、石羊河三线。河谷虽宽但深度较浅，宽度在200～300m 之间，平均深3～5m，平原上有2～20m 的黄土状粉质黏土。该施工项目的沉陷部位主要为路堤形式，填土高度一般在2～6m。

2 形成路面沉陷的原因

路面局部不均匀沉陷形成的主要原因包括以下方面。

一是高速公路上的车流量较大。重型车、超载车辆重复碾压，且路面沉陷多发生在桥梁或涵洞两侧，对于路面的平整度有严重的影响。

二是路面经过常年重复荷载作用，部分路段路基变形沉降。

三是路基基底受降雨影响，雨水侵入路基，造成路基路面沉陷。另外，地下水也是路基沉陷的主要因素之一，在路基建设中，路基的材质受到土体的含水量变化的影响，导致土体容重波动，孔隙水压的增长以及水的润滑作用，导致土体出现不同程度的沉陷。路堤及其地基中的地下水包括侧向补给水、降雨和地表水三种补给来源，都会对土体的消应力分布情况产生直接的影响，甚至对土体的结构强度和特征产生影响。

四是受环境因素的影响。季节的变化会对路面结构产生直接影响，如热胀冷缩等。

五是路基结合处的施工不符合要求。在半填半挖路基建设期间，如果是填方路基施工，需要先进行内倾台阶的开挖，再做好填筑材料的填埋。如果没有按照施工顺序进行，会导致结合处的裂缝和沉降的问题。

六是路堤地基处理不当。在路堤施工前，需要对周围的杂物进行清理，将树根、草皮等一并处理，避免出现沉降的问题。

七是路堤填料存在质量问题。在施工前，需要对施工填料的质量进行严格的筛选，确保符合工程要求，否则会导致土体变形，影响整个工程或路段施工。

八是路基填土没有压实。在施工中，施工人员操作不当或施工机械问题导致的压实不足，在后续没有进行及时的处理，路基出现不同程度的沉降，也会影响路面质量。如果路面长时间有车辆通行，在荷载的作用下，路面会出现不均匀沉陷。路基土体压实度不足的原因主要包括以下四点：

首先，在施工中，施工条件不足导致的施工质量问题，如路基施工时，天气干燥使一些需要压实的黏土块没有达到粉碎的标准；某些加减速道与行车道的施工分开，拼接位置的处理不当。

其次，在施工中，路堤随着施工高度的增加，且没有及时进行改进，则土体压实不足，导致竖向的土体塌陷，使得路面出现侧向的变形。

再次，土体材料的含量配比没有达到最佳标准。

最后，受到施工进度的影响，压实时间缩短。

九是施工中没有做好路基排水。路基排水工程质量存在问题，使得排水出现堵塞和缓慢等问题，长时间的水质软化，使得路基变形，造成路面沉陷。

十是基层不平稳。基层表面存在平整度问题，会对沥青的铺设厚度产生直接的影响，不同厚度的沥青经过碾压后会出现沉降深度不同。当平整度的误差不太大时，可以利用面层施工进行找平。相反如果误差较大，则需要直接调整，不可以利用面层调整，防止出现更大的误差，影响整体施工质量。

十一是超限。通过高速公路路面沉陷问题的调查研究可以发现，车辆荷载是路面沉陷的重要因素之一。当一辆车的载重从10t 上调到15t 后，会产生高于原来2 倍的结构破坏力，这表示，车辆荷载将严重影响路面结构，也会对后续车辆行驶的安全性和舒适性产生严重影响，加大了后期的养护工作成本。

十二是路基刚度影响。路基的刚度是在路基受到车辆荷载时出现的变形抵抗能力。高速公路的路基刚度不足，会在车辆荷载的作用下出现变形和沉降问题，路面结构遭到破坏。如果养护和维修工作不及时，会造成更严重的路面损坏，最终产生路面沉陷，影响交通安全[1]。

3 路面沉陷处治的工艺流程

施工流程：划线（标定病害）—病害铣刨—路面清理—切缝—黏层油洒布—粘贴立面贴和抗裂贴—沥青混合料摊铺—碾压—开放交通。

施工技术要求：

其一，用皮尺标定路面病害位置，充分考虑病害长度及彻底处治病害的范围。确定路面沉陷的位置决定了在沉陷处治后是否与原路面顺接平整，是否有连接错台。一般路面沉陷都是全幅路面沉陷，路面沉陷的范围随着沉陷起始位置会有横向裂缝。在确定位置时，要把路面沉陷裂缝包括在沉陷范围内。在确定需要处治的位置后，利用水准仪对路面的沉陷长度和深度进行测量，为清理路面病害提供准确详细的数据，及计算处治路面沉陷所需要的热拌沥青混合料的数量。

其二，根据抄平放样结果，用粉笔标记沉陷铣刨深度及铣刨宽度。G3017 线武威至金昌高速公路路面的结构层是上面层4cm+中面层5cm+下面层6cm。用铣刨机对路面病害进行铣刨时，要在原路面与沉陷接头处保证铣刨厚度为4cm。

其三，铣刨作业结束后，利用小型机械配合人工对铣刨后的路面下承层进行清扫，要求彻底不留死角。对不易清理的边角位置，采用人工钢刷进行清洗，用吹风机将散落的石子及灰土吹离路面。把层间清扫检查作为质量控制的关键点，有效保证路面新旧连接部位紧密。

其四，对新旧路面连接部位进行切缝处理，切缝的目的主要是保证新旧路面能够连接密实。如果切缝不够整齐，新旧路面连接部位就会出现填补不密实的现象，路面流动水随着车辆的碾压进入接缝处，造成路面的损坏。

其五，黏层油需要均匀洒布。将乳化沥青均匀撒布，撒布后的下承层不能撒花漏空成条状，也不能有堆积。对于不能利用车辆进行撒布的位置，需要采取人工撒布的方式，对于撒布过量的位置进行及时的刮除处理。在黏层油完全破乳后，进行下一道工序。为有效防止路面下承层裂缝反射到路面表层，对宽度小于0.5cm 的路面纵向及横向裂缝用抗裂贴进行贴缝处治。抗裂贴需要控制宽度在30cm，并沿着裂缝进行摊铺，裁剪出需要的长度。在摊铺的两端做好标记，防止遗忘。将撕去贴膜的抗裂贴人工拉平，沿着标记的位置摊铺，并进行人工碾压，保证贴实紧密。最后，在贴好抗裂贴的位置进行乳化沥青的补刷。对新旧路面接茬处，采用宽4cm 厚3mm 的双膜立面贴粘贴。在黏层油洒布完成后，即可安放立面贴。将沥青路面立面贴应用于摊铺沥青混合料前的洗刨垂直面上，用钢丝刷将沥青混合料立面清扫干净，揭开一段沥青路面立面贴一面的隔离膜，沿立面用力将沥青路面立面贴按在立面上，并用橡皮榔头捶打，之后边揭隔离膜边用力捶打，使沥青路面立面贴完全粘贴在立面上。摊铺沥青混合料前，撕去外层的隔离膜[2]。

根据路面沉陷抄平深度确定使用热拌沥青混合料的种类。G3017 线从武威地区至金昌高速路面，结构层的上面层采用了4cm 厚度的SUP-13 改性沥青混合料，中面层和下面层使用了ATB-25 改性沥青混合料。摊铺沉陷路面的中面层和下面层，挂线找平，保证上面层沥青路面的厚度，碾压要密实。在上面层混凝土拌料、沥青摊铺过程中，必须做到连续平稳的行进，这是保证路面平整度的最主要的方法。对路面纵横向坡度、纵横向接茬、路面的平整度，随时进行控制检测。在完成摊铺工作后，需要对摊铺部位采用双钢轮压路机进行压实，并选择胶轮压路机反复碾压。初压时，压路机以缓慢而均匀的速度侧向45o对路面横断面接缝进行碾压，静压一遍后，再对路面纵向接缝接茬部位静压一遍，然后压路机开始顺路面纵向依次由高处向低处碾压。碾压次序为初压—复压—终压。

为避免在碾压过程中材料堆积形成拥包，需要严格控制机械操作，不可以随意改变传动轮方向，压路机启动、停车时都要减速慢行，不采用刹车制动力。随时检查松铺厚度、碾压夯实方法、碾压夯实遍数、碾压夯实速度和碾压夯实温度，使基层达到既不漏压力又不超压力。如在一些角部位碾压夯实不足，也可以用夯机碾压夯实[3]。

当路面铺筑完成后，要等到路表温度冷却至低于50℃时，方可转移施工场地，并开放交通。对路面沉陷路段的附属安全设施进行维修，对下沉的波形护栏板、防眩设施进行挂线调平，对下沉的路缘石重新安装，对混凝土路肩带下沉重新浇筑，与原路顺接。

4 高速公路沥青路面沉陷的养护方法

在沥青路面的日常检查中，对发生沉陷的地点做好标记，并针对破坏现象制定措施。对于沥青路面沉陷的养护修补，一般采取开挖的修复方法，可以短暂防止公路的沉陷收缩。但用久后，在公路沉陷收缩的位置，病害会更加严重。所以根据上述因素，在养护修补时，需要对公路沉陷收缩的病因进行详细分析，有针对性地制订养护方案，以改善处治效果。

在日常养护工作中，对完好的沥青路面应用预防性养护技术，能显著延长沥青路面的使用时间，降低维护费用。另外，采用预防性养护工艺能有效降低沥青路面病害，防止公路沉降[4]。

5 高速公路沥青路面沉陷的防治措施

5.1 提高路基施工质量

在公路养护过程中，首先要合理选用路基填料，并从严控制工程质量。从严把握路基填料的最大含水率，并确保地基打压后的最大干密度，同时在施工中随时检查和管理。在施工过程中，要遵循分级回填、分级夯实的工艺原理，并实施严密的分层压实质量检查，合格才能进行下层铺筑。对软土地基，需要实施严密的密封措施，同时做好沉降监测，检查符合要求后方可开展下一次施工。

5.2 提高路面基层的平整度

在一般公路沥青路面的半刚性基础浇筑过程中，应选用厂拌法浇筑，以提高基础的平整度和浇筑质量。采取厂拌法施工，及时调节混合料摊铺的施工参数，提高半刚性基础混合料摊铺工程的质量，能有效改善基础表面的平顺性，并防止基础表面的平顺性能差引起的路基沉降。

5.3 严格控制超载

对进入高速公路的机动车辆实施严格检查，禁止超负荷机动车进入，可有效地减轻超限机动车对高速公路的损害。严格执法，严查超负荷机动车，并按照法律规定从严控制超负荷机动车进入高速公路。此外，通过水泥路基与半刚性基础结合的新技术，可有效地增强公路结构的硬度与安全性，降低重超机动车对路面结构层的损害程度。

5.4 优化公路排水设施

对沥青路面的公路排水设施实施优化设计，以增强对沥青路面的公路排水能力。水是导致公路桥涵与路基结构发生损伤的主要原因之一。长时期公路积水也会导致沥青路面的持久性水损坏，使沥青路面的结构发生严重损伤。水如果进入基层或公路内部，会损伤基层以及公路的承载能力，导致结构变形损伤，进而降低沥青路面的耐久性。经过优化的排水设计，有效地降低水分对高速公路地基和路面结构的损伤，增强路基路面结构的安全性和耐久性。

G3017 线武威至金昌高速公路经路面沉陷处治后，对路面沉陷路段进行现场观测：其一，路面表面平整，平整度的间隙距离不超过0.5mm，确保路面表面不存在积水和松散的情况，局部有集料离析的现象，但不影响路面整体外观质量。其二，处治后的路面与原路面在接茬处略高于原路面，无明显错台，不会影响车辆正常行驶。其三，整体外观质量较好，新旧路面接缝处密实，无明显缝隙。

6 结语

高速公路路基下沉属高速公路工程病害，会对高等级公路的施工质量及其正常运行能力造成直接的危害。在公路路基下沉病害中，高速公路桥梁、涵洞两侧台背下沉现象非常普遍，对车辆行驶的安全性造成了相当大的危险隐患。如果通过挖掘对高速公路桥梁、涵洞台背再一次施工、填土、夯实，不但施工期限长，且投资也相当大，同时还会对高速公路的正常通过能力带来直接的危害。沉陷处治技术能够在合理减少上述因素发生的前提条件下，有效地处治高速公路桥梁、涵洞台背存在的沉降问题，从而保障高速公路畅通安全高效的运行。