高速公路加宽工程路基拼宽病害成因及处治方式

伊力扎提·伊力哈木

(新疆交建公路规划勘察设计有限公司 乌鲁木齐市 830000)

0 引言

随着高速公路通行能力的需求不断扩增，我国早期建设的高速公路通行服务能力难以满足实际需求[1]。我国自广佛高速公路开启改扩建进程，逐步积累了一定的设计、施工经验。但是改扩建工程比较繁琐，现场变化大，因此改扩建设计前应对既有高速公路的基本情况进行充分了解，为改扩建项目提供工程实效数据[2-3]。当前，已完成改扩建且运营中的高速公路路基出现了一些典型病害，主要包括新加宽路基失稳、纵向拼宽裂缝，存在此类病害的部分路段对高速公路的正常运营造成了困扰[4-6]。为了尽可能地避免质量通病的出现或尽量降低通病出现的概率，应重点对典型病害出现的原因、破坏机理以及施工中前期处治方法进行总结分析，对于提高高速公路改扩建质量、保障高速公路通行安全、节约运营成本具有重要意义。

1 高速公路加宽工程路基拼宽特点

加宽工程路基拼宽部分的主要特点是新旧路基部分沉降差存在极大的差异，包括纵向搭接以及与构造物的横向搭接[7]。拼宽路基的这一特点也是工程设计和施工过程中最难以进行质量监督的部分，是工程设计、施工中的难点与重点问题。

2 高速公路加宽工程路基拼宽典型病害

2.1 拼宽裂缝

拼宽裂缝主要包括纵向搭接以及与构造物的横向搭接，是改扩建工程中最普遍的病害，以开裂的形式表现在路面结构层。对于纵向裂缝主要是由于新旧路基的不均匀沉降造成搭接处的应力集中，加之土体的横向位移，逐渐开裂反映到路面上，产生错台。对于横向开裂主要发生在新路基与新拼宽桥台等构造物的搭接处，主要是由于刚性与柔性结合面的应力突变不一致、下沉速率不一致造成的。

2.2 新路基失稳

新路基失稳病害主要发生在软土、陡坡和高填方路段。主要表现形式有两种，一种是新旧路基拼接处的错位，一种是拼宽部分整体性的坍塌。对于第一种易造成路面水的浸入[8]，加速土体强度的下降，是整体坍塌的潜在因素。第二种坍塌会对旧路基产生一定的冲击力，造成路基的整体稳定性不足，是整体路基垮塌的潜在因素。同时，原路基下的地质水文、沉降与固结状态也是影响路基失稳的主要因素之一。

3 病害形成的原因

高速公路加宽工程路基病害的发生主要集中在三个位置，即既有路基部分、加宽路基部分以及新旧结合带。三个位置的建设条件、设计方法和施工条件与特点不尽相同，但使用过程中确息息相关，密切相连。

3.1 既有路基因素

(1)在路基拼宽设计时，重要的参考指标是既有道路的弯沉值，因此要保证拼宽后道路路基的整体稳定性，原有路基的结构强度是重要的先期因素。

(2)既有路基的既有病害是影响路基稳定性的重要因素，如沉陷、脱空等病害必须在路基拼宽前进行处治。

(3)既有路基本身处于不良地质路段也未经处治，虽未发生滑塌、沉陷等病害，但存在发生路基失稳的可能性，对于这一类路基应查明地质资料，论证是否需要进行前期处治，避免后期失稳情况发生。

3.2 加宽路基因素

(1)加宽路基的设计强度与既有路基在同一层位的强度不一致，是发生路基不均匀沉降的最根本原因。然而，同一层位不同建设时间的路基强度难以达成一致，在无法达到一致的情况下，应尽可能实现强度的差异率降低。因此，在设计中应逐层设计，按不同层位制定弯沉值、新旧路基设计标准相互复核，尽量做到同一层位、新旧路基的协调统一。

(2)填料的选择和压实设备的使用是路基压实度的重要影响因素。在设计要求和施工中，应严格控制填料的选择，在填料质量难以保证的情况下，应通过物理或化学方法对土体质量进行改善。压实设备的选择与压实方法的确定对压实度有重要影响，但由于气候条件、填料特性等不同，对压实设备和压实方法的要求不尽相同，因此在施工中，应根据实际情况，经过论证选择适当的压实设备和压实方法，不可一概而论。

3.3 新旧结合带因素

(1)根据我国的拼宽实例效果来看，拼宽位置多为紧急停车带位置，具体位置要求不尽相同。但无论位于紧急停车带何处，紧急停车带的强度都尤为重要，这对于路基路面的质量影响较大。同时，具体开挖位置的选择也是拼宽路基是否会发生滑塌、倾斜的重要指标，这一因素的确定主要根据地质条件、拼宽宽度以及高度、填料质量等指标进行强度结构验算确定。

(2)开挖位置选择后，在施工中，搭接起始位置是工程项目的最薄弱点、病害聚集点，同时压路机也难以实现最大限度的压实，当发生病害时该位置也是破损的最薄弱点。因此在施工中，应严格要求，加强该位置的压实，必要时辅以小型机具、人工反复的方式。

4 加宽路基病害预处治方式

减少发生路基不均匀沉降、加强防侧滑措施等是降低路基产生开裂、路基失稳等病害发生的重要举措。设计应加强科学论证，施工中提高过程管控。

(1)加强不良路基处治

不良路基发生沉降是路基沉降病害中最为常见的，特别是软土路段。扩建过程中，必须对新拼宽路段的软土路基进行处治，包括杂物等不可就地掩埋，同时应通过换填、压桩等方式对软土路基段进行前期沉降。

(2)严控填料质量与压实度

填料的好坏直接决定路基填筑质量，选择泡沫轻质土、粉煤灰等材料填筑路基高、承载力差的路段，对于一般路段选择结合料改良土体、碎石土等材料。

除材料选择外，压实设备和压实方法的选择也是影响压实度的一个重要因素。压实设备和压实方法的选择应根据气候特点、填料特性等合理选择。对于开挖面等薄弱点，应加强压实质量控制，同时尽量减少短路基的设置，避免无法压实情况的出现。

(3)加强路基防滑措施

对于特殊路段，既有路基发生沉降、侧滑等病害，但由于位置特殊、工程造价等原因无法全部拆除重建，拼宽后新建部分的地基容许承载力与实际不符，直接造成路基发生沉降、侧滑等病害的发生。为了避免这一类病害的发生，设计中应加强侧立面的约束设置，如设置挡土墙等设施。

(4)强化结合处处理

新旧路基搭接处是工程项目的薄弱点，除了对开挖台阶加强质量控制外，还应对结合面的自然开裂进行处治。当前，最普遍、有效的方式是采用土工合成材料铺筑在新旧路基搭接位置，可以减少新旧路基不均匀沉降和侧向位移造成拼接位置开裂。

5 结论

(1)结合高速公路加宽工程路基拼宽的特点，对拼宽裂缝、新路基失稳等典型病害进行总结，分析了这两类病害产生的原因。

(2)总结了高速公路拼宽路基病害形成的原因，主要包括三个方面，即既有路基因素、加宽路基因素以及新旧结合带因素。尽管三个部位在建设条件、设计方法和施工条件与特点上不尽相同，但使用过程中息息相关、密切相连。

(3)针对拼宽路基病害形成的原因，提出了加宽路基的预处治方式，包括加强不良路基处治、严控填料质量与压实度、加强路基防滑措施与强化结合处处理等。