基于工程施工角度的道路病害预防与处理策略研究

彭亚强

（中铁十二局集团国际工程有限公司，天津 300000）

1 引言

从结构上看，道路主要由路基和路面两大部分组成，路基为路面提供承载力，需要具备足够的强度、刚度和稳定性，而路面直接与外界环境接触，受到的影响因素更多，需要具备良好的承重能力和扩散荷载能力，所以，道路病害的预防与处理应该从这两个方面着手，找到问题产生的原因，保证设计、施工、养护工作的持续性和有效性，提高道路运行质量和效率。

2 基于工程施工角度的路基病害预防与处理

2.1 病害表现及成因

路基病害常见的表现形式有变形塌陷、边坡滑动、路基开裂等，产生这些病害的原因有很多，其中包括工程地质条件不良、恶劣气候影响、交通通行压力增大、地表水与地下水活动等，有的可以通过前期施工进行改良，有的则会随着时间的推移影响逐渐加大。 根据相关研究表明，容易产生路基病害的路段土颗粒组成特征明显，土、粉粒、石黏粒的含量比较高，在水的影响下，路基强度遭到明显破坏，再加上温度变化产生的不均匀冻胀和溶解，路基土状态发生了变化，而车辆荷载增加会加剧路基病害的发展，使路基弱点充分暴露，影响行车的安全性和稳定性。

2.2 科学设计路基形式

路基病害的预防和处理需要从前期的勘察、 设计阶段着手，针对填方路基产生的不均匀沉降问题，必须根据地势和地质条件科学设计，尤其要在陡坡路段设置好填方坡度和角度。比如，当填方路基有沿斜坡下滑的倾向时，需要利用护脚路基进行保护，护脚的断面应该为梯形，顶宽不能小于1 m，内外侧坡坡度控制在1∶0.5～1∶0.75，高度不能超过5 m，在地面自然横坡度超过1∶5 的斜坡上修建路堤时， 路堤基底应该挖成台阶状，台阶的宽度不能低于1 m，而且要设置2%～4%向内倾斜的角度[1]。

2.3 做好路基基底处理

路基基底处理效果直接决定着路基的强度和稳定性。 在一般路堤填筑前，需要根据基底条件采取相应的处理措施。 对于松土和耕地，应该首先将其清除到设计要求深度，通常不能低于15 cm，然后再按规定要求平整、压实，如果基底土质湿软而深厚，那么就需要按照软土地基进行处理。 对于密实而稳定的基底，当坡度小于1∶10 时，基底可不做处理，清除表面杂草即可； 当坡度在1∶10～1∶5 时， 应该清除表面杂物草皮后再填筑，当坡度大于1∶5 时，应该按要求挖台阶，这样才能够有效预防滑坡、沉降问题。

软土地基是产生路基病害的重灾区， 需要根据实际情况着重处理。 沙垫层、反压护道、土工聚合物处治是常见的表层处理法。 换填法适用于地表下0.5～3 m 的软土处治，在某湿陷性黄土路段就采用了上述两种方法。 对于沉陷量过大路段，将湿陷性黄土挖出，换成改性土，经过填筑压实后能够获得不错的强度和稳定性；在部分路段采用了黄土加筋土加固方法，使用土工格栅作为加筋材料，填料为改性黄土，同样获得了不错的处理效果。 另外，重压法能够促使地基土固结、沉降、压密，有效减小路堤施工完成后的沉降量。 垂直排水固结法经常用于解决软土地基沉降问题。 稳定剂处置法通过添加稳定材料能够改善地基土的强度和压缩性特征， 为机械作业提供有利条件。 振冲置换比较适用于软弱黏性土地基，但在处理抗剪强度较低的软黏土时需要慎重采用[2]。

2.4 选料、填筑、压实

填料的选择至关重要，应优先选用碎石、砾石、卵石、粗砂等强度较好的材料，亚黏土、亚砂土等经过压实后也能够具有一定强度，也可选用，而粉性土的水稳定性较差，不能作为路堤填料使用。 填土路基应选择级配较好的粗粒土作为填料，在填筑时要遵循同类土、分层填的基本原则；填石路基应该选用不易风化的开山石料填筑； 砌石路基同样要采用不易风化的开山石料，砌石顶宽控制在0.8 m 左右，基底面以1∶5 向内倾斜，砌石高度控制在2～15 m，每隔15～20 m 设置一道伸缩缝，如果地质条件变化较大，则应分段砌筑并设置沉降缝。 路堤的填筑方法应该根据施工条件合理确定， 水平分层填筑法是基本的路堤填筑方法；当地面纵坡超过12%、填筑距离较短时，可以采用纵向分层填筑法； 在深谷陡坡地段通常采用竖向填筑法施工； 当堤身较高或受地形限制时， 可以采用混合填筑法。 采用正确的填筑方法也是预防路基病害的有效措施之一。路基的压实度必须满足相关规范要求， 通常情况下， 二级公路、一级公路、高速公路路堤基底的压实度不能小于90%，所以，要选择合适的压实机械提高土体密实度。 比如，中型光轮压路机主要用于路基压实； 重型光轮压路机用于最终压实路基； 轮胎压路机在黏土性土壤和砂质土壤中都能获得良好的运用效果；在一部分黏土性土和非黏土性土区域，需要使用夯实机械进行夯实作业，有效作业深度能够达到1～1.5 m。

3 基于工程施工角度的路桥过渡段病害预防与处理

3.1 病害表现及成因

在道路工程项目中，可能会存在一些桥梁和涵洞，这些路桥过渡段也是病害发生的重点部位。 由于地基土的压缩变形和湿陷变形，基础会出现沉降问题。 一般而言，压缩变形导致的基础沉降过程相对缓慢、危害性较小；湿陷变形而导致的基础沉降过程变化较快、危害性较大。 在季节性暴雨的冲击下，如果桥涵设计不合理，可能会出现洪涝现象，基础受到严重冲刷甚至冲毁， 在黄土颗粒含量较大的水域， 随着水流流速减缓，可能会在桥梁涵洞处造成淤积。 路桥过渡段沉陷会产生许多裂缝，当沉降差异较大时，会引发桥头跳车。 路基和桥涵在荷载作用下都会发生沉降， 然而， 由于桥涵结构的整体刚度大、承载能力强，所以沉降量相对较小，而路基的沉降量则相对较大，因而在路桥过渡段会产生沉降差，尤其是填方为高压缩性土时，这种沉降差表现得更为明显。 从施工的角度看，由于大多数工程会采用先修桥、后修路的施工顺序，在路桥过渡段会存在大量的高填方填土，由于施工作业面比较狭窄，压实机械难以发挥优势， 采用人工夯实的方式可能会导致压实度不够，从而造成桥头台阶。

3.2 病害预防与处理

路桥过渡段病害预防和处理应该从多方面综合考量，将过渡段与桥涵等重要构造物同步设计、施工，防止过渡段路基因施工工期紧张而存在工程质量问题。应充分重视水文地质勘查工作，准确计算防洪设计流量，尽可能避开水流紊乱的区域；分析水流方向对桥涵结构的影响，选择合适的桥涵形式，既要达到防洪排瘀的目的，又要减少对道路桥涵的不良作用。 如果遇到软弱土层，应根据实际情况采用合适的加固处理方法，提升地基的强度、刚度、稳定性，比如，在湿陷性黄土区域，可以通过复合地基或石灰稳定砂砾土来改善黄土性质。在填入台背填土时，应根据填筑材料和作业空间选择合适的压实机械，严格遵循分层填筑、分层压实的基本原则，合理确定铺筑厚度和碾压遍数，通常情况下，松铺厚度不能超过20 cm。 另外，加强路桥过渡段养护管理，充分重视桥涵两侧路基排水情况，如果发现隐患要及时采取有效措施，防止基础的进一步滑移和沉降。

4 基于施工角度的路面病害预防与处理策略

4.1 典型路面病害及成因

路面是道路的上部结构，包括面层、基层、垫层，三者共同承担荷载、扩散荷载，为道路行车提供良好的路况。 根据路面等级划分，常见路面有低级路面、中级路面、次高级路面、高级路面；根据路面面层划分，常见路面又包括沥青路面和水泥混凝土路面两大类。 本文以这两类路面作为典型研究对象，分析路面病害表现及形成原因[3]。

4.1.1 沥青路面病害分析

沥青路面病害主要有车辙、裂缝、坑槽、沉陷、泛油、鼓包等。 车辙中最为严重的一种是失稳性车辙，沥青集料的密实度不达标是造成该病害的主要原因之一。当水分进入沥青混凝土内部后，在车辆荷载的作用下，粗集料会向轮迹两侧隆起，从而形成车辙。 同时，荷载过大、温度较高也会增加沥青路面的流变性，尤其是在纵坡坡度较大的路段，不但容易产生车辙，甚至会引发事故。 裂缝也是沥青路面的主要病害表现，常见的形式有纵向裂缝、横向裂缝、网状裂缝。 基于沥青的工程特性，在环境温度的反复作用下很容易出现横向裂缝；纵向裂缝不但受温度影响，而且当压实度不够、材料不达标、湿度过大时都会产生纵向裂缝，并且还会不断加宽；网状裂缝同样与施工材料、压实程度、环境条件等因素密切相关；产生坑槽病害的原因也比较多，比如冻融破坏、水损害、施工影响、交通荷载影响等。

4.1.2 水泥混凝土路面病害分析

水泥混凝土路面病害主要包括接缝处破坏和混凝土面板内损坏。 接缝处是应力分布比较集中的部位，非常容易产生病害。 接缝处破坏主要表现为拱起、错台、板块活动、填缝料失效等。 路面板内损坏主要表现为裂缝， 包括表面裂缝和贯穿裂缝。 表面裂缝主要是水泥混凝土的收缩导致的；贯穿裂缝的形成相对复杂，混凝土施工初期受到的拉应力过大、混凝土板块尺寸过大、车载过大和应力集中都是病害产生的重要原因。

4.2 路面病害预防与处理

4.2.1 沥青路面病害预防与处理

路面包括面层、基层、垫层3 个基本组成部分。 为了发挥路面的整体作用，必须保证设计和施工的科学合理性。 通常情况下，下一层应该比上一层每边宽出0.25 m，这样能够保证荷载的传递和扩散效果。 做好路面排水设计，在严寒积雪、透水路面，道路横坡应该控制在1.0%～1.5%左右；在快速路或降雨量较大的路段，道路横坡应控制在1.5%～2.0%左右，同时，一般路肩横坡度要比路面横坡度大1.0%。 路面基层起主要的承重作用，应该满足强度、扩散荷载、抗冻性、水稳定性等要求。严格按照规范要求选择基层材料，保证级配科学、拌和均匀、含水量适宜，能够达到压实度要求。 热拌沥青混合料路面施工比较常见，对混合料的拌制、运输、摊铺、压实等环节的质量控制尤为关键。 必须在拌和厂采用拌和机械拌制。 在运输过程中，如果沥青混合料已经成团块或者温度不符合要求、遭受雨淋都不能使用。 大多数路面病害都与压实度有关，在压实施工时，沥青混合料的分层厚度不能超过10 cm，严格按照初压、复压、终压3 个阶段进行。 选用合适的压实机械，一般情况下，初压采用轻型钢筒压路机碾压2 遍； 复压采用重型轮胎式压路机碾压4～6 遍；终压采用双轮钢筒式压路机碾压不少于2 遍。在狭窄路段，可以使用手扶振动压路机，必须保证最终的压实成型效果能够满足要求。

4.2.2 水泥混凝土路面病害预防与处理

水泥混凝土路面同样要满足排水需求。 在路面施工时，为了保证摊铺效果，可以采用滑模式摊铺机进行施工。 这是一种自动化水平较高的施工方式， 能够达到较好的路面平整度要求， 尤其是整段路的宏观平整度， 是其他施工方式无法做到的。做好混凝土路面养护管理工作，防止发生早期裂缝。另外，加强维护处理工作，在填缝料老化后要及时进行更换，防止水沿着缝隙渗入侵蚀基层。 采用高分子材料对裂缝进行修复，通过直接灌浆、扩缝灌浆、条带罩面补缝、全深度补块等多种方式，保证裂缝修复效果。 当混凝土路面错台较小时，可以通过切削修补法进行处理，如果错台严重，那么就应该采用凿低补平法补齐[4]。

5 结语

综上所述，道路病害不但会影响交通运行效率，而且可能会诱发重大安全事故，所以必须引起足够的重视。应从勘察、设计、施工等环节，加强病害预防与处理，保证路基具有足够的强度、刚度、稳定性，使路面能够有效传递荷载，并为行车提供良好路况。 同时，要树立全过程管理理念，当发生病害隐患时，要及时采取针对性的处理措施，防止损失的进一步扩大。