近年來,隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國高速公路的建設(shè)十分迅猛。在已經(jīng)建成使用的高速公路中,由于受建設(shè)時(shí)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平、技術(shù)水平和建設(shè)思想的制約,有相當(dāng)一部分已不能適應(yīng)交通量迅速增長和社會(huì)發(fā)展的要求,有的還出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的病害。
1、公路加寬工程的主要病害
公路拓寬時(shí)新路堤的建設(shè)會(huì)導(dǎo)致老路堤產(chǎn)生新的沉降變形,并且在新、老路堤之間產(chǎn)生差異沉降,導(dǎo)致路堤拉裂、路面破壞等病害。
(1)路基的損壞主要表現(xiàn)為新老路基的差異沉降、沿新老路基結(jié)合面的滑移和新填路基的整體失穩(wěn)。
(2)路基的差異變形會(huì)通過路面結(jié)構(gòu)反映到路表上,導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的損壞。瀝青路面會(huì)在結(jié)合部產(chǎn)生縱向裂縫、面層破碎、結(jié)合材料松散、道路橫坡改變等。水泥混凝土路面會(huì)在結(jié)合面附近出現(xiàn)擴(kuò)展的縱縫或橫縫、錯(cuò)臺,進(jìn)一步發(fā)展會(huì)引起板底唧泥、脫空,裂縫處板塊斷裂以及裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展等現(xiàn)象。
(3)隨著路面病害的產(chǎn)生和道路縱橫坡比的變化,道路結(jié)構(gòu)性能和服務(wù)性能也隨之下降,當(dāng)路況指數(shù)、結(jié)構(gòu)承載力、平整度等下降到一定程度時(shí),還影響行車安全[1].
按照路基拓寬的損壞機(jī)理將拓寬路基的損壞歸結(jié)為二類:拓寬路基穩(wěn)定性不足導(dǎo)致的損壞以及新老路基不協(xié)調(diào)變形引起的損壞。前者是拓寬路基自身穩(wěn)定性不能充分滿足穩(wěn)定性要求導(dǎo)致的,后者則是新老地基和路基的不均勻變形引發(fā)的。數(shù)值分析表明,路面結(jié)構(gòu)性破壞的模式有四種:結(jié)合部的剪切開裂(沿結(jié)合面滑移)、結(jié)合部的彎拉開裂(基層頂部或底部)、老路基頂面開裂以及新路或老路的基層底面開裂。要從根本上解決或減少拓寬路基的病害,必須了解產(chǎn)生拓寬路基病害的原因和損壞機(jī)理[2].
2、公路加寬工程的病害成因
影響舊路拓寬工程性狀的主要因素有:新老路基間的不協(xié)調(diào)變形、新老路基之間的不良結(jié)合、路基路面整體抗變形能力、路基穩(wěn)定性,以及水文、地質(zhì)條件等。拓寬工程路基病害的發(fā)生往往不是由單個(gè)因素決定的,而是多種因素共同作用的結(jié)果。引起拓寬工程路基病害的主要原因有:
(1) 新老路基下地基沉降的差異:這是路基拓寬工程容易產(chǎn)生縱向裂縫的最主要原因。新老路基地基壓縮固結(jié)時(shí)間不同,老路地基經(jīng)多年荷載作用,沉降變形已經(jīng)基本穩(wěn)定;而新路地基在施工過程中以及竣工通車后都將有較大的沉降變形發(fā)生,因此,新老路基下的地基間將產(chǎn)生不均勻變形。同時(shí),道路拓寬工程工期較短,控制工后差異沉降的難度較大。
(2) 新老路基強(qiáng)度和剛度的差異:新舊路修筑年代不同,取土地點(diǎn)也不相同,因此加寬路基填筑土料與老路基填筑土料不可能完全相同。填筑材料經(jīng)自身重量、路面和車輛等荷載的作用,老路基已經(jīng)完全被壓實(shí),而新路基的填料雖經(jīng)嚴(yán)格壓實(shí),仍有塑性累積變形的存在;同時(shí),新老路基采用的施工方法和工藝不同,公路等級和標(biāo)準(zhǔn)也有很大的差異。
(3) 新老路基結(jié)合部處治措施不當(dāng):新老路基結(jié)合部是拓寬工程的最薄弱部位,最容易發(fā)生路基病害。如果結(jié)合部表面土體強(qiáng)度不足、臺階開挖不合理以及加筋處治不當(dāng)?shù)?,將?huì)導(dǎo)致拓寬路基沿結(jié)合面產(chǎn)生滑移或蠕滑,在結(jié)合部路面產(chǎn)生縱向裂縫;如果工后路面排水措施不完善,路表水沿裂縫大量下滲,會(huì)加速路基的變形和失穩(wěn)。
(4) 施工因素的影響:施工因素是導(dǎo)致拓寬路基病害的重要因素,新老路堤結(jié)合部施工過程中的以下情況會(huì)形成路基病害隱患:
(a) 結(jié)合部的表面根植土、松散土層、腐殖土、雜物等清理不徹底,土路肩、硬路肩部位不適
宜作填料的材料換填不徹底,填料粒徑偏大、含泥量多,透水性不佳等,使新老路堤結(jié)合部形成薄弱的帶狀結(jié)合面。
(b) 邊坡開挖面過大,在已開挖的邊坡處沒有及時(shí)堆放反壓材料,使老的邊坡開挖面長時(shí)間地暴露在外,受到雨水直接沖刷,造成新老路堤虧方,新老路疊合面減少。同時(shí),地基處理施工、抽水清淤(地下水位降低)及交通荷載等會(huì)對削坡開挖后的老路路基的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。
(c) 路基填料壓實(shí)不到位,引起不均勻沉降,使新老路面結(jié)合部開裂。公路拓寬改建通常受地形限制,單幅加寬時(shí),大型壓實(shí)機(jī)具很難發(fā)揮作用,壓實(shí)難度較大,特別是新老路基結(jié)合部。較低的壓實(shí)度不僅會(huì)使路基塑性累積變形大大增加,而且抗變形能力也大幅下降。
(d) 填筑速率過快,由于拓寬工程工期較緊,過快的填筑速率使新路基的沉降速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原路基的沉降速率,造成原路基失穩(wěn)或?qū)⒃访胬隽芽p。
(e) 施工中路基排水措施不到位,雨水滲入新老路基,使得結(jié)合部土體的強(qiáng)度降低,影響結(jié)合面的嵌固效果。 來源:www.examda.com
高速公路拓寬工程的病害的成因是多方面的,但新老路基之間的不良結(jié)合和不均勻變形是最根本的原因,也是路基拓寬工程中的主要控制因素。因此,在高速公路拓寬工程中必須采取切實(shí)有效的工程技術(shù)措施,減小地基的不均勻沉降,保證新老路基的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性,加強(qiáng)新老路基結(jié)合部的處治措施,減少拓寬工程路基的病害發(fā)生。通??刹捎密浫醯鼗幚怼⒒浊逵贀Q填、舊路路堤臺階開挖、土工合成材料加筋墊層和加筋土路堤、土工織物防滲和排水、改良土高強(qiáng)路堤和輕質(zhì)路堤、鋪設(shè)土工合成材料防滲裂層或增大加鋪層厚度等工程技術(shù)措施。
3、改良措施 來源:考試大
3.1 保證填筑材料質(zhì)量
優(yōu)質(zhì)的施工原材料是保證加寬公路質(zhì)量的關(guān)鍵。沈大高速公路路基加寬施工中對原材料質(zhì)量要求嚴(yán)格,標(biāo)準(zhǔn)高,路基填筑全線均采用山皮土、碎石土或砂礫填筑,無粘土填筑,路床范圍內(nèi)填筑材料CBR值>8;拋石擠淤中所用石材也有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),要求無風(fēng)化,具有規(guī)定的強(qiáng)度和尺寸。良好的填筑材料使碾壓質(zhì)量易于保證,高標(biāo)準(zhǔn)的壓實(shí)度使技術(shù)要求成為可能,大大加強(qiáng)了填筑路基的強(qiáng)度[3].
3.2 邊坡處理
舊路邊坡土體松軟,且有大量的腐質(zhì)土、垃圾土,而邊坡正是新老路基結(jié)合的連接面。因此,施工中要求對原路邊坡進(jìn)行深層削坡,不允許存留腐質(zhì)土和松軟土體,要求將軟弱的結(jié)合面處理成牢固的結(jié)合面,結(jié)合部要開挖臺階,臺階要有足夠的寬度和壓實(shí)度,以保證新老路基有效的結(jié)合,同時(shí)邊坡開挖后要立即施工,防止雨水的沖刷、滲透,影響結(jié)合部的質(zhì)量。
3.3 保證壓實(shí)度
使用機(jī)械對土體壓實(shí)是提高土的強(qiáng)度,減少使用期沉降量的有效辦法。保證壓實(shí)度結(jié)構(gòu)滿足要求,除采用分層填筑、分層壓實(shí)、加強(qiáng)壓實(shí)功能、保證最佳含水率等措施外,還要結(jié)合使用偏心振動(dòng)碾及強(qiáng)夯能方法,特別是新舊路基的結(jié)合部和臺背回填,更是高標(biāo)準(zhǔn),只有嚴(yán)格管理,精心施工,才能確保壓實(shí)度滿足要求。
3.4 新老路基結(jié)合部的處治
公路擴(kuò)建加寬工程最容易出現(xiàn)的病害就是新老路基結(jié)合部的縱向開裂,因而改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)中最主要的問題就是如何處理填方段新老路基之間的銜接,即采取有效措施,減少新老路堤的不均勻沉降,保證加寬路基與舊路基的良好銜接,使其成為一個(gè)整體,避免減少橫向錯(cuò)臺和縱向裂縫。 來源:考試大的美女編輯們
3.4.1土工合成材料的應(yīng)用 來源:www.examda.com
在公路加寬工程中,常用的土工合成材料就是土工格柵。土工格柵的加固機(jī)理在于格柵與土之間的相互作用。在加寬工程中新老路基結(jié)合部采用土工格柵可以有效的預(yù)防差異沉降的產(chǎn)生,這是因?yàn)椋和凉じ駯排c土接觸面的摩擦作用,降低了加寬處土的垂直應(yīng)力,使土體承載力得以提高,減少了不均勻沉降;土工格柵對土體具有鎖定作用,使土體抗剪強(qiáng)度得到充分的發(fā)揮,約束土體的側(cè)向變形;由于水平鋪設(shè)的土工格柵具有彈性,在反復(fù)荷載作用下,不會(huì)產(chǎn)生變形的積累;土工格柵具有一定的張力和延展性,能使路基與土工格柵形成一個(gè)連續(xù)柔性整體結(jié)構(gòu)。
3.4.2地基處理措施
在軟土地基上的新老路基結(jié)合部,結(jié)合路基的拼接措施,還應(yīng)對結(jié)合部下的地基進(jìn)行重點(diǎn)處理。可以采用超載預(yù)壓、加密加長粉噴樁、旋噴樁、預(yù)應(yīng)力或現(xiàn)澆薄壁管樁和隔離墻等方法,通過間距和打設(shè)深度的分級處理,沿路基橫向形成漸變段,能比較理想的解決新老路堤差異沉降差問題。 來源:考試大的美女編輯們
4、結(jié)束語
要從根本上解決或減少拓寬路基的病害,必須了解產(chǎn)生拓寬路基病害的原因和損壞機(jī)理。本文總結(jié)敘述了加寬路基主要的病害,分析了病害形成的機(jī)理并總結(jié)了改良方案,為加寬路基的設(shè)計(jì)和施工提供了思路。
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