关于某高速公路路面开裂的原因分析

王累

（四川公路工程咨询监理有限公司，四川 成都 610041）

一、工程背景

某高速公路T1/T2互通k39+405～k39+543段路基为半挖半填路基，最大填高15.5m。该段路基原右侧坡脚外约25m处为自然河道，河道平均宽度6m。该段路基填筑成型至沥青中面层施工，经历3年时间自然沉降及3个雨季，后期在高速公路外围河道（老河堰）整治施工期间发现该段出现4道纵向裂缝，每道缝长约12m，缝宽约5mm。由此对裂缝产生原因进行分析。

二、现场勘察

（一）三维激光扫描现场整体情况

经三维激光扫描仪测量，该段路面开裂受损部分长度为137.98m，宽度为26.32m。路面共存在4条裂缝，长度分别为41m、48m、20.1m、17.6m。路基边坡坡脚与河堤堤顶线距离，最近距离仅为1.2m。

（二）物探数据采集

利用YCS2000A矿用瞬变电磁仪和YTR(D)瑞利波探测仪对该路段下部地层的富水性（测深法）和下部地层中的地质构造进行探测。

本次数据采集时，采用瞬变电磁仪按10m间隔布设测点，共计布设14个探测点，探测深度约30m，经分析该范围内为高阻区域，富水性较弱。采用瑞利波探测仪按1#、2#、3#钻孔及k39+415、k39+440、k39+465、k39+484、k39+500、k39+525位置共计布设9个探测点。钻孔显示，深度0.1m～0.8m为水稳层，深度0.8m～10.1m为路基填料层，深度10.1m～16.7m为基岩中等风化砂岩，异常区域点集中在深度9m～24m之间，在10m处填土与中风化砂岩分界处异常最为严重。

（三）钻芯和开窗取样

根据路面裂缝分布特点，同时尽量减少对路面的破坏，钻孔选择在主要裂缝旁靠近河道侧、靠近道路边缘处、河道边缘处，钻孔共7个，路面开窗2个。

（四）路面开裂段地形测量

利用RTK坐标测量仪器对k39+405～k39+543段进行了地形测量，在该段路面中线、裂缝、钻孔、边桩、边坡平台、坡脚、河道河岸两侧和河堤两侧选取45个点进行了测量，发现河道边缘线侵入公路红线1.99m。

三、路面开裂原因分析

根据现场实地勘察、测量、钻芯和开窗取样检测、相关资料分析等，对某高速公路k39+405～k39+543段路面开裂原因进行技术鉴定，现就路面开裂原因分析如下：

（一）该段公路建设工程分析

经过资料分析，以及对该段公路钻孔样品室外试验检测得出，上路堤第三层压实度值分别为98.0%、97.0%、95.5%；下路床第一层为96.5%、98.0%、98.5%；对开窗样品室内试验得出，下路堤压实度值分别为93.0%、93.0%、94.0%，路堤压实度满足《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）的规定上路堤≥94.0%，下路床≥94.0%，下路堤≥93.0%的要求。

该段路基分界面分析，经瞬变电磁结果分析得知，在本次探测目的层位30m范围内均为高阻区域，推测地表以下30m范围内富水性较弱。通过对1#、2#、3#钻孔及k39+415、k39+440、k39+465、k39+484、k39+500、k39+525等9处瑞利波探测点异常情况的统计分析，发现9个测点均在10m处填土与中风化砂岩分界处异常最为严重。经查阅施工设计图纸该路基段断面图竖向11.33m的台阶位置与瑞利波探测的结果基本一致，说明该段路基在深度10m左右存在填土和岩石分界面。

查阅3年前施工资料显示，k39+400段室内击实试验土样含水率为11.6，最优含水率为10.6。经现场钻芯取样和实验室检测，1#钻孔、2#钻孔、3#钻孔、4#钻孔处路基填土含水率为14.7～21.2，最优含水率为8.7和9.8。通过含水率分析，该段路基现在的含水率比3年前施工完成时的含水率大4.1～10.5且超最优含水率过大。

综上分析，某高速公路k39+405～k39+543段路基填土含水率较大，超最优含水率过大，且在深度10m左右存在填土和岩石分界面。

（二）外围河道整治工程分析

根据实测数据，外围河道整治工程开挖线已经侵入k39+405～k39+543段红线1.99m。

根据三维激光扫描和现场测量高速公路用地外缘与河道堤顶线最小水平距离为1.2m。

外围河道整治工程开工前，k39+370～k39+543段路基右侧坡脚外20m左右处为自然河道，河道平均宽度6米。外围河道整治工程显示，靠近该段的河道堤顶宽度由29.6m逐渐变为26.9m，到河道拐弯处持续26.9m宽度段长达5m，经过拐弯处后由26.9m逐渐变为29.6m，河道开挖深度为5m，河底宽度仍为12m，此处为河道的拐弯处，断面变小，且未对该段边坡的稳定性进行计算和分析，不符合《水利水电工程边坡设计规范》相关要求。

综上分析，河道整治工程侵入高速公路红线1.99m，边坡坡脚边缘线与河道右岸堤顶线最近水平距离仅1.2m，路基有效襟边宽度不足，河道开挖深度达5 m，导致k39+370～k39+543段路基边坡坡脚不稳定。

（三）路基水平位移和沉降分析

1.根据该高速公路与外围河道整治工程临近段边坡位移监测资料，2020年10月24日至12月6日，靠近该高速k39+370～k39+543段老河堰段高速公路路肩边缘线JC19处的累计水平位移最大，为5.87mm；路肩边缘线JC17处的累计水下沉最大，累计下沉值-7.10mm。表1所示。

表1 某高速k39+370～k39+543段老河堰段监测变化量结果表

由上述分析可知，该高速公路k39+405～k39+543段路基发生了水平位移和沉降。

四、结语

经以上分析，该高速公路k39+405～k39+543段路基填土含水率较大，且在深度10m左右存在填土和岩石分界面；同时，河道整治工程侵入高速公路红线1.99m，该段路基边坡坡脚边缘线与河道右岸堤顶线最近水平距离仅1.2m，路基有效襟边宽度不足，河道开挖深度达5m，导致该段路基边坡坡脚不稳定，从而引起路基滑移和沉降，进而导致路面开裂。