近年來,隨著國民經濟的快速發展,我國高速公路的建設十分迅猛。在已經建成使用的高速公路中,由于受建設時社會經濟水平、技術水平和建設思想的制約,有相當一部分已不能適應交通量迅速增長和社會發展的要求,有的還出現了比較嚴重的病害。
1、公路加寬工程的主要病害
公路拓寬時新路堤的建設會導致老路堤產生新的沉降變形,并且在新、老路堤之間產生差異沉降,導致路堤拉裂、路面破壞等病害。
(1)路基的損壞主要表現為新老路基的差異沉降、沿新老路基結合面的滑移和新填路基的整體失穩。
(2)路基的差異變形會通過路面結構反映到路表上,導致路面結構的損壞。瀝青路面會在結合部產生縱向裂縫、面層破碎、結合材料松散、道路橫坡改變等。水泥混凝土路面會在結合面附近出現擴展的縱縫或橫縫、錯臺,進一步發展會引起板底唧泥、脫空,裂縫處板塊斷裂以及裂縫進一步擴展等現象。
(3)隨著路面病害的產生和道路縱橫坡比的變化,道路結構性能和服務性能也隨之下降,當路況指數、結構承載力、平整度等下降到一定程度時,還影響行車安全[1].
按照路基拓寬的損壞機理將拓寬路基的損壞歸結為二類:拓寬路基穩定性不足導致的損壞以及新老路基不協調變形引起的損壞。前者是拓寬路基自身穩定性不能充分滿足穩定性要求導致的,后者則是新老地基和路基的不均勻變形引發的。數值分析表明,路面結構性破壞的模式有四種:結合部的剪切開裂(沿結合面滑移)、結合部的彎拉開裂(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,必須了解產生拓寬路基病害的原因和損壞機理[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:新老路基間的不協調變形、新老路基之間的不良結合、路基路面整體抗變形能力、路基穩定性,以及水文、地質條件等。拓寬工程路基病害的發生往往不是由單個因素決定的,而是多種因素共同作用的結果。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生縱向裂縫的最主要原因。新老路基地基壓縮固結時間不同,老路地基經多年荷載作用,沉降變形已經基本穩定;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生,因此,新老路基下的地基間將產生不均勻變形。同時,道路拓寬工程工期較短,控制工后差異沉降的難度較大。
(2) 新老路基強度和剛度的差異:新舊路修筑年代不同,取土地點也不相同,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。填筑材料經自身重量、路面和車輛等荷載的作用,老路基已經完全被壓實,而新路基的填料雖經嚴格壓實,仍有塑性累積變形的存在;同時,新老路基采用的施工方法和工藝不同,公路等級和標準也有很大的差異。
(3) 新老路基結合部處治措施不當:新老路基結合部是拓寬工程的最薄弱部位,最容易發生路基病害。如果結合部表面土體強度不足、臺階開挖不合理以及加筋處治不當等,將會導致拓寬路基沿結合面產生滑移或蠕滑,在結合部路面產生縱向裂縫;如果工后路面排水措施不完善,路表水沿裂縫大量下滲,會加速路基的變形和失穩。
(4) 施工因素的影響:施工因素是導致拓寬路基病害的重要因素,新老路堤結合部施工過程中的以下情況會形成路基病害隱患:
(a) 結合部的表面根植土、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,使新老路堤結合部形成薄弱的帶狀結合面。
(b) 邊坡開挖面過大,在已開挖的邊坡處沒有及時堆放反壓材料,使老的邊坡開挖面長時間地暴露在外,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,地基處理施工、抽水清淤(地下水位降低)及交通荷載等會對削坡開挖后的老路路基的穩定性產生影響。
(c) 路基填料壓實不到位,引起不均勻沉降,使新老路面結合部開裂。公路拓寬改建通常受地形限制,單幅加寬時,大型壓實機具很難發揮作用,壓實難度較大,特別是新老路基結合部。較低的壓實度不僅會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遠高于原路基的沉降速率,造成原路基失穩或將原路面拉出裂縫。
(e) 施工中路基排水措施不到位,雨水滲入新老路基,使得結合部土體的強度降低,影響結合面的嵌固效果。 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有效的工程技術措施,減小地基的不均勻沉降,保證新老路基的強度、剛度和整體穩定性,加強新老路基結合部的處治措施,減少拓寬工程路基的病害發生。通常可采用軟弱地基處理、基底清淤換填、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、改良土高強路堤和輕質路堤、鋪設土工合成材料防滲裂層或增大加鋪層厚度等工程技術措施。
3、改良措施 來源:考試大
3.1 保證填筑材料質量
優質的施工原材料是保證加寬公路質量的關鍵。沈大高速公路路基加寬施工中對原材料質量要求嚴格,標準高,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,路床范圍內填筑材料CBR值>8;拋石擠淤中所用石材也有嚴格的標準,要求無風化,具有規定的強度和尺寸。良好的填筑材料使碾壓質量易于保證,高標準的壓實度使技術要求成為可能,大大加強了填筑路基的強度[3].
3.2 邊坡處理
舊路邊坡土體松軟,且有大量的腐質土、垃圾土,而邊坡正是新老路基結合的連接面。因此,施工中要求對原路邊坡進行深層削坡,不允許存留腐質土和松軟土體,要求將軟弱的結合面處理成牢固的結合面,結合部要開挖臺階,臺階要有足夠的寬度和壓實度,以保證新老路基有效的結合,同時邊坡開挖后要立即施工,防止雨水的沖刷、滲透,影響結合部的質量。
3.3 保證壓實度
使用機械對土體壓實是提高土的強度,減少使用期沉降量的有效辦法。保證壓實度結構滿足要求,除采用分層填筑、分層壓實、加強壓實功能、保證最佳含水率等措施外,還要結合使用偏心振動碾及強夯能方法,特別是新舊路基的結合部和臺背回填,更是高標準,只有嚴格管理,精心施工,才能確保壓實度滿足要求。
3.4 新老路基結合部的處治
公路擴建加寬工程最容易出現的病害就是新老路基結合部的縱向開裂,因而改擴建工程設計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,使其成為一個整體,避免減少橫向錯臺和縱向裂縫。 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合部采用土工格柵可以有效的預防差異沉降的產生,這是因為:土工格柵與土接觸面的摩擦作用,降低了加寬處土的垂直應力,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,使土體抗剪強度得到充分的發揮,約束土體的側向變形;由于水平鋪設的土工格柵具有彈性,在反復荷載作用下,不會產生變形的積累;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連續柔性整體結構。
3.4.2地基處理措施
在軟土地基上的新老路基結合部,結合路基的拼接措施,還應對結合部下的地基進行重點處理。可以采用超載預壓、加密加長粉噴樁、旋噴樁、預應力或現澆薄壁管樁和隔離墻等方法,通過間距和打設深度的分級處理,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、結束語
要從根本上解決或減少拓寬路基的病害,必須了解產生拓寬路基病害的原因和損壞機理。本文總結敘述了加寬路基主要的病害,分析了病害形成的機理并總結了改良方案,為加寬路基的設計和施工提供了思路。