路基不均匀沉降对沥青路面结构的影响分析

叶聪颖

(宜宾市公路局宜宾公路养护段， 四川 宜宾 644000）

路基不均匀沉降对沥青路面结构有着重要影响，是我国道路施工工程中的一个重要研究课题。破坏路面结构的主要原因是公路路基填筑过程中和施工后所产生的不均匀沉降，而路基不均匀沉降会造成路面不平，对公路路面结构产生一定的附加应力，再加上路面车辆的荷载，使路面结构破坏速度加快，长期以往，公路路面会出现沉陷、纵向开裂等问题，极大影响公路路面结构的使用性能。因此，研究分析路基不均匀沉降对沥青路面结构的影响，并提出一些建议，控制不均匀沉降对路面结构的损坏，具有非常重要的意义。

1 沥青路面结构概述

沥青公路路面出现纵向和横向裂纹是其普遍存在的问题，而导致路面结构破坏的一个原因就是非荷载，其是因为低温而发生收缩导致的。例如在冬季期间，由于气温的突然下降，公路路面的沥青材料收缩，其面层就会产生一定收缩拉应力，或者是因为拉应力增加而超过了沥青混合料的抗拉强度，这样就会破坏路面结构。另外，在温差相对比较大的地区，沥青路面由于温度反复上升和下降，使路面面层的温度应力疲劳，从而使沥青混合料的极限拉伸应力变小，使路面结构很容易发生疲劳开裂，致使结构被破坏。另外一个原因就是荷载问题，其是由于路面车辆行驶过程中对路面产生荷载而导致的。路面由于长期受到车辆的作用，而路面基层及面层之间存在自由水，在车辆行驶过程中，当车辆通过时，会对路面产生比较大的水压力，当车辆驶离时，就会对路面产生比较大的抽吸力。抽吸力和水压力作用在路面，将交界处的自由水挤出表面，还会逐渐使沥青混凝土强度急剧下降，致使路面出现坑洞，破坏路面结构。在车辆荷载长期作用于路面的条件下，公路路面的底部出现的裂纹就会随着荷载的反复作用而逐渐扩展，进而使裂纹延伸到上部，使面层发生开裂，严重影响路面结构。倘若保持其他条件不变，该公路路面的交通量越大，重车和超重车在交通流量中占比越高，沥青路面结构的破坏越大[1]。

2 路基不均匀沉降对沥青路面结构的影响

2.1 路基不均匀沉降对沥青路面结构受力的影响

沥青公路路面面层表面主要受到拉应力作用，在公路路面中心位置是极可能产生最大拉应力的位置，从而使该位置出现裂缝。在路面垫层位置是极可能产生最大应力的，且距离公路路基中线越远，路面面层和基层之间的切应力就会越大，当距离公路路基中线达到约1m时，路面面层和基层之间的切应力就会随着距离越远而变得越小，并且切应力也会影响到垫层底面、面层表面以及底面应力，使其发生一定变化。同时，路面结构的厚度和其所受的应力有关系，路面结构受到的应力尤其是是和基层厚度关系更为紧密。经过相关统计后证明，当路基发生不均匀沉降，且其位置在 5～55mm时，不均匀沉降量越大，路面基层表面应力、垫层底面应力、面层表面和地面应力也会随之变大，在面层的沉降量接近60cm时，公路路面的面层表层会产生约 0.28MPa拉应力。当车辆行驶在公路路面的过沉重，其对路面所造成的荷载也是影响路面结构的重要因素之一，当车辆的荷载和不均匀沉降这两种应力共同作用在沥青路面结构时，会加剧破坏程度，因此，在施工及后期养护中，必须控制好公路路基的不均沉降，以延长路面及公路的使用寿命。

2.2 路基不均匀沉降对路面结构所造成的影响

沥青路面出现不均匀沉降大多集中在软土层，不均匀沉降如果严重，还会使路面出现错台，若不及时对其进行处理，会使路面结构破坏加剧，产生更大的断裂或者裂缝，如图1所示。对沥青路面来说，对路基的稳定性以及强度相对依赖，而公路路基发生沉降或者开裂，均会损坏路面结构，只是损坏程度会有所不同。若公路路基存在漏压区，一旦发生纵向不均匀沉降，沥青路面就会因此而变得坑坑洼洼，再加上沥青公路的路基强度相对不大，水稳定性也较差，导致对公路路面结构的破坏加剧。在此情况下，要想通过加厚路面进行修整，效果也不大，还是会出现沉陷、搓板以及坑槽等一系列路面结构破坏现象。同时对行车速度和安全也会造成很大影响，这种不均沉降致使路面结构造成严重破坏，大大增加了车辆的运营费用，也使公路使用寿命大大减少了。

图1 路面断裂

3 控制路基不均匀沉降的措施

3.1 在沥青路面不均匀沉降具体应对措施

3.1.1 施工中的应对措施

在公路施工过程中，由于经常受到现场地质条件差异大、工期紧、施工工艺以及施工条件复杂等因素的影响。对于沥青路面不均匀沉降，可采取以下几个方面的措施：（1）在结合处开挖台阶方法，通过这种方法为公路不同段的路基提供尽可能多的接触面积，从而使路基沉降均匀化；（2）有效提升沥青公路路基的填土压实度，通过大型压实机械根据现场情况反复多次进行压实，尤其是施工死角，对于死角可采用小型机械进行压实作业；（3）面层的施工材料可选用4cm的细粒沥青混凝土和5cm的中粒沥青混凝土，而基层则选用12cm的沥青碎石、30cm级配碎石以及22cm的水稳碎石，路面垫层可选用15cm的未筛分碎石。这种公路路面结构的沉降量是最小的。

3.1.2 设计阶段的应对措施

有关人员应在设计前做好相关地质勘探条查工作，通过对施工地的地形与水文地质条件的勘察，针对不同的施工路段，在设计时要求有具体的设计材料。同时保证路基最小填筑高度不会因地下水、地面水以及冻胀等因素的影响而降低稳定性。横向排水如果出现不畅，该路段就需增设盲沟，且施工工程综合排水设计应综合考虑各方因素、整体进行规划以及因地制宜来进行横向和纵向的排水设计，防止公路两侧路基由于长期受到浸泡而使其承载力下降，进而发生路基不均匀沉降。

3.2 控制土方不均匀沉降的措施

对纵向半填半挖路段或者横坡比较陡的路段，施工时首先应严格按照有关规范要求进行纵向台阶施工，通过填完一层压另一个台阶的方法对台阶进行压实，然后按照低往高的方向进行分层填筑，以路基顶为起始点，当填筑高度距离其达到1.5m时，层面压实度就需按照94区进行控制。对于横向填挖结合部，结合处下挖至1.5m并以此做1m宽的台阶，其高可为一个土方填筑厚层。对于路基填高＜1.2m的路段，应将＜1.2m的路段范围内挖除70cm左右，在进行整平处理后再进行碾压，然后向挖出部位填上渗水性比较好的材料，以提升路基的承载能力[2]。

4 结束语

综上所述，路面结构和路基是公路的重要组成，而路基是公路路面的重要基础，作为重要组成部分，路基和路面共同来承受公路行车荷载。路基的不均匀沉降的这一质量问题一直是沥青公路施工中普遍存在的，也是困扰公路工程技术相关人员的一个难题，如果路基出现不均匀沉降，很大可能会对沥青路面结构造成严重影响。文章通过了解沥青路面结构及造成其破坏额原因，并分析了路基不均匀沉降对沥青路面结构的影响，同时提出了控制路基不均匀沉降的措施，以保证路基工程质量，尽可能地降低对沥青路面结构的影响。