软土地区临河道路路面纵向开裂典型案例及原因分析

任明

（温州设计集团有限公司，浙江 温州 325000）

0 引言

温州地处浙南沿海地区，属滨海冲积平原，水系密布，其中天然或人工河道纵横交错，因此在城市路网规划中，道路线位紧邻既有或新开河道的情况比较普遍。同时由于温州地区大部分为软弱地基，地表以下分布有深厚的淤泥或淤泥质土，呈流至软塑状态，力学性质差，因此在河道开挖或回填施工时需特别重视和妥善处理对相邻道路的影响，否则有可能引起工程事故，造成项目重大损失。

1 工程概况

纬四路位于温州某工业园区中部，呈东西走向，全长约1 km，宽度24 m，横断面为4 m（人行道）+16 m（机非混行道）+4 m（人行道），水泥混凝土路面。工程所在区域属滨海相山前淤积地貌，大部分地段为农田，地形平坦，黄海高程约5 m。道路北侧为老河道，宽约10 m。因园区建设，该老河道需向北改线，新河道宽16 m，距道路13 m。新河道采用开挖施工，而老河道回填后做绿化带处理。

受纬四路及相交道路桥梁标高的影响，造成纬四路全线道路标高相对较高，一般路段路基填筑高度平均为1.8 m。

2 地质条件

根据工程勘察报告，工程区域内地质自上而下分别为①素填土、②黏土、③淤泥、④黏土、⑤黏土混砂砾、⑥全风化凝灰岩、⑦强风化凝灰岩。其中软弱淤泥层深厚，呈饱和，流塑，高压缩性，高灵敏度，土体力学性质差，全场均匀分布，最大层厚达到23 m。具体参数见表1。

表1 路基设计岩土技术参数表

3 事件经过

纬四路施工时间为5—8月，施工后期北侧老河道同步进行了回填，8月中下旬纬四路混凝土面层施工时北侧新河道开始实施开挖。

10月1日发现纬四路路面开始出现细微纵向裂缝，至10月19日开裂发展程度最为严重，到12月21日路面裂缝已无明显变化，其中裂缝最宽处达4.6 cm。

次年10月再次现场勘察发现，路面开裂已基本稳定，但开裂路段路面沉降较大，出现明显路面倒拱现象，雨后路面积水无法通过两侧雨水口排出。同时亦出现人行道横坡倒坡、侧石与路面间纵向裂缝等其他现象，但未出现路基滑动失稳情况。现场如图1所示。

图1 现场情况

4 原因分析

通过研究设计图纸、施工记录、地质资料以及现场踏勘、计算复核等工作，对纬四路路面开裂进行了深入细致的调查分析并得出结论，认为道路北侧老河道未做任何处理而直接回填，是造成路面开裂的根本原因。

一般来说，道路施工结束后，路基填方荷载会使地基产生工后沉降，而工后沉降量的大小与路堤高度、宽度及地基地质情况等密切相关。在地基地层分布较为水平，同层岩土性质亦相差不大的情况下，路堤沉降呈现为中间大、两头小的特征，因而将路堤横断面沉降曲线形象地称为“沉降盆”，如图2所示。路堤沉降盆现象造成的结果就是路面路拱横坡逐渐变小甚至形成倒坡。

图2 路堤沉降示意图

该次取K0+680作为纬四路开裂路段典型断面进行分析，其路堤设计标高5.72 m，原地面标高约3.8 m，道路北侧红线紧邻老河道岸线，河面宽度约8 m。该断面路堤填筑可分成两部分，一是路堤本身填筑，二是老河道回填，且老河道回填时并未做任何地基加固处理。图3为纬四路K0+680断面填筑示意图。

图3 K0+680路堤断面示意图（单位：m）

纬四路全线除接近山坡地段地质情况变化较大外，一般路段（包括开裂路段）各个地质分层变化不大，厚度较为均一，且无倾斜地层存在，地表以下均存在厚度不小于15 m的淤泥层，该层土体呈饱和、流塑状，高压缩性，高灵敏度，物理力学性质差，其压缩变形是路堤产生沉降的主要原因。

通过采用分层总和法对K0+680断面进行工后沉降计算，可知在老河道回填土方荷载的影响下，该断面路堤沉降曲线与普通路堤有所不同，其沉降盆呈W形，即在路堤中线处及河道中心处有两处沉降极大值，相对应则在道路北侧有一沉降极小值。

《公路路基设计规范》（JTG D30—2015）第6.4.3条中关于路基拓宽设计的规定：软土地基上路基拼接时，应控制新老路基之间的差异沉降，原有路基与拓宽路基的路拱横坡度的工后增大值不应大于0.5%。该条文主要是考虑在新的路基荷载作用下，地基将产生新的附加沉降，并对原有路基路面产生影响。根据江苏、浙江、广东等沿海省份软土地基地段高速公路拓宽的实践经验，当拓宽路基的路拱横坡度增大值超过0.5%时，路面将出现开裂[1]。

该工程中，老河道回填可看作是纬四路北侧施加了新的拓宽路基荷载，且新路基荷载大大超过了道路本身的道路路基荷载，在没有对新路基地基（老河道处）进行处理的情况下，其产生的附加沉降对纬四路将造成破坏性的影响。从图4～图6可以看出，K0+680断面路面竣工时的路基差异沉降为0.6%（图中AB、BC两线斜率差），而基准期内差异沉降为0.7%，均超过了规范中0.5%的差异沉降极限值。且路基沉降差最大位置出现在北侧车道部分，与现场实测开裂位置基本吻合，说明老河道回填产生的附加沉降是纬四路路面开裂的关键原因。

图4 K0+680路面竣工时断面沉降图（单位：cm）

图5 K0+680断面填土-时间-沉降曲线图

图6 K0+680基准期结束时断面沉降图（单位：cm）

图7 也从侧面反映了老河道沉降的破坏性影响。图中所示挡墙为相交道路路基浆砌块石挡墙，其位置正好位于原老河道回填处。墙上裂缝基本可排除为墙后土压力造成，究其原因，是由于老河道回填后产生的地基沉降造成路基随之沉陷。不过路面拱效应的存在使得上部沉降不明显，而刚性挡墙则由于过大的竖向变形而拉裂，其最大裂缝宽度超过了5 cm。

图7 相交道路路基挡墙开裂

老河道沉降与纬四路路面开裂有关，还表现在裂缝出现位置与程度和老河道宽度、距道路远近有相关关系。纬四路从K0+340～K0+840一段道路北侧均存在有老河道，且该段道路不论是路堤高度、地质情况还是路基处理方法等均无明显差别，为什么路面开裂仅出现在K0+360～K0+410、K0+645～K0+736两段，而其余路段没有出现？为什么K0+360～K0+410开裂程度明显比K0+645～K0+736要小得多呢？这主要是由老河道宽度、距道路距离所决定的。从道路平面图上可以看出，开裂的K0+360～K0+410一段老河道已位于道路红线范围内，处于北侧人行道下，而K0+645～K0+736老河道紧邻道路北侧红线，相比之下其余路段河道距道路红线尚有一定距离（4～12 m不等），受河道回填产生附加沉降的影响要小于上述开裂两段。同时相比 K0+645～K0+736北侧老河道宽 8～10 m，K0+360～K0+410北侧老河道宽度仅4～5 m，因此回填荷载产生的附加沉降亦小，所以开裂程度不及K0+645～K0+736严重。

上述这一影响也可用北侧人行道横坡变化来说明。原设计人行道横坡为1.5%，内低外高，在正常路基沉降下，人行道横坡变化应该呈逐渐加大的特征。而在受拓宽路堤或河道回填造成附加沉降的影响下，该侧人行道横坡变化特征改为逐渐减小，甚至出现倒坡。这一影响通过事后实测人行道横坡得到验证。从图8可以看出，开裂路段北侧人行道横坡基本都小于0.6%，个别的已出现负数（倒坡），而未开裂路段仍有0.8%～1%，表明与竣工时1.5%的横坡相比，开裂路段受到了过大附加沉降的影响而导致路面破坏，而附加沉降产生的原因正是老河道未做处理造成的。在现场也看到，开裂路段北侧人行道横坡基本不明显，有的已出现内高外低的情况，证明河道回填确实造成道路的过大附加沉降量，引起水泥路面开裂破坏。

根据以上分析可得到结论：老河道未做有效处理而产生的附加沉降是导致纬四路路面开裂的根本原因，该破坏具有必然性。只有对老河道事先进行地基处理，控制附加沉降量，或者合理安排回填时间，才能避免因不均匀沉降对路面造成拉裂破坏。

图8 人行道横坡变化图

5 结语

事后通过一年的沉降和变形观测，发现道路开裂无进一步发展，判定路基已经稳定，故采用开挖破损部位面层基层，重新铺筑钢筋混凝土路面的处理办法进行补救，至今路面使用状况良好，未出现其他任何病害。

当然，路面开裂的原因可能是多方面的，除了上文中提到的之外，路堤向新河道的侧向滑动、相邻企业楼房桩基施工以及道路混凝土路面强度未达要求即通车等也可能引起路面开裂。而根据本文的研究分析，认为老河道未做有效处理引起的过大附加沉降是纬四路路面纵向开裂破坏的根本原因。由于温州地区河网密布，规划道路往往紧邻既有或新开河道，应特别注意河道开挖或回填产生的附加沉降或侧向位移对道路路基的影响，通过必要的工程措施或合理的工期安排，如进行地基处理、河道先于道路实施等，以确保工程安全。