路基拓宽工程破坏机理及处治方法研究.doc

1、路基拓宽工程破坏机理及处治方法研究引言 公路改扩建工程大多涉及到线形调整和路基拓宽问题，但路基拓宽引起的路基路面变形、开裂甚至滑移、破坏在实际工程中颇为常见。而我国在路基拓宽工程方面缺乏可资借鉴的成熟经验，更缺乏相应的设计方法、计算理论和规范。本文旨在通过路基拓宽常见病害及其机理的分析，总结路基拓宽的损坏模式，提出路基拓宽处治措施的选择方法，进而初步建立一套完整的路基拓宽设计方法。 中图分类号：U213.1 文献标识码：A 1 路基拓宽工程破坏的主要形式 通过对公路加宽工程的调查，路基拓宽工程破坏主要表现在失稳和不均匀沉降两个方面。 （1）支挡结构挡破坏。支挡结构破坏是拓宽路基失稳破坏的一种重

2、要表现形式，有以下几种破坏表现形式：倾覆破坏、滑移破坏、局部受剪破坏、地基沉降变形等。支挡结构发生损坏后，拓宽路基也随之发生稳定性问题，给拓宽路面的正常使用带来隐患。 （2）路堤破坏。主要表现为两个方面：拓宽路基沿新老路基结合面发生滑移，拓宽路基沿挡土墙破裂面发生滑移。路堤的破坏，在山区陡坡地形、软弱地基、高填方路堤等拓宽路段较容易发生。 （3）路面破坏。老路加宽工程中，新老路堤产生的不均匀沉降表现为局部沉陷、路面的碎裂和柔性路面严重的不平整。不均匀沉降造成新老路堤的差异变形通过路面结构反映到路表上，导致路面结构的损坏。 （4）路面整体性能下降。随着不均匀沉降与侧向变形的进一步发展，路面病害的

3、产生、发展和路面横坡的进一步变化，道路结构性能和服务性能也随之明显下降，当降低到一定水平时，将严重影响行车舒适性与交通安全。 2 路基拓宽工程的病害机理 路基拓宽的病害机理可以归结为两类，拓宽路基稳定性不足和新老路基不协调变形。路基损坏和支挡结构损坏是稳定性不足的反映，而路面损坏和路面整体性能下降的主要原因则是新、老路基间的不协调变形。病害的发生往往是多种因素共同作用的结果，引起路基拓宽工程病害的主要原因有以下几个方面。 （1）地基情况不满足要求 地基情况不满足要求时，会极大的影响新老路堤和支挡结构的变形和稳定性。老路下的地基部分固结变形已经基本完成，新路和支挡结构作为新的作用荷载，对新地基产

4、生直接作用，并且以附加荷载的形式影响老地基的变形。地基情况不满足要求主要有以下问题：拓宽部位地基过陡、拓宽部位地基含软弱下卧层、拓宽部位地基处理不得当等。 （2）支挡结构设计、施工不合理 设计支挡结构时，获取的道路沿线地质资料不够完整，一般以经验为主，套用通用图纸，对挡土墙缺乏必要的稳定性验算。实际施工时，未按照设计标准要求进行施工，回填土体不达标，墙体材料不合格，排水系统不完善，基础埋设随意性强等原因，都会影响支挡结构的稳定性，导致路堤失稳。 （3）新老路堤间的不协调变形 新老路基不协调变形以不均匀沉降为主，是地基和路堤变形的空间差异在路基顶面的反映。首先，拓宽路基与原有路基在应力历史、施工

5、工艺、填料类型等方面不尽相同，将导致新、老路基的抗变形能力存在差异；其次，拓宽路基对老路基产生负压，致使其发生二次沉降；此外，由于新老路基结合部结合强度不足，拓宽路基有可能沿新老路基结合面产生蠕滑或滑移。 3 路基拓宽工程的处治措施 针对路基拓宽工程的破坏现象及破坏机理的研究，认为路基拓宽工程处治时应遵循以下的基本技术思想：稳定是基础，不协调变形控制是关键，实现“变形协调与控制”是处治技术的核心。路基路面相互作用、相互影响，路基拓宽处治应从路基、路面、排水、支挡等各个方面进行统一考虑，突出“综合处治”的思想。路基拓宽处治应充分考虑地域、地质和环境的适用性、经济合理性以及施工便利性。 在不同拓宽

6、条件下，导致工程病害的主导因素不尽相同，总结如下几条处治措施。 （1）新老路基结合面处治 结合面处治包括拓宽部分的原地面处理、老路基边坡覆土处理以及老路基边坡的台阶开挖，其中台阶开挖时的宽高比设置是结合面处治的重要问题。台阶高宽比设置原则见表 1。 表 1 台阶高宽比设置原则 （2）填料及压实度控制 路基拓宽工程中，新路基的填料及压实度一方面影响其自身压缩变形，另一方面影响新老路基的模量比，进而影响结合部路面结构的力学响应，因而极其重要。从改善路面结构受力状态和技术实施成本角度出发，提出拓宽路基填料及压实度控制标准如表 2 所示。 表 2 拓宽路基填料及压实度控制标准 （3）路基加筋 新老路基

7、结合部加筋的处治效果体现在 3 个方面：提高拓宽路基的整体稳定性，增强拓宽路基的抗变形能力，减小拓宽路基自重荷载作用下的地基沉降。 （4）轻质路基 软土地区地基的沉降是由于拓宽路基的自重荷载产生的，并且这一部分沉降在不协调变形中占据主要部分，因此可考虑采取减轻拓宽路基自重荷载的方法来减小不协调变形。 （5）支挡结构 在如下情况下，拓宽路基需要设置支挡结构：拓宽路基的稳定性不满足要求，需要设置支挡提高其稳定性；拓宽路基高度太大，所产生的不协调变形过大，需要设置支挡以减小拓宽路基的填土自重；拓宽路基放坡困难，土石方量太大，需要设置支挡收缩边坡以节约造价。 （6）地基处理 进行地基处理，可提高地基的

8、抗变形能力，减小新老路基的不协调变形，且可增加地基的承载能力，保证拓宽路基的稳定性。但大多数地基处理方法都对老路基产生较大的扰动和影响，尤其是堆载（或超载）预压、强夯等。相对而言，各种复合地基主要是通过竖向增强体来提高拓宽路基部分地基的承载力和压缩模量，施工过程中对老路基地基的影响较小，对路基拓宽工程比较适用。 （7）路面加筋 对于拓宽路面，可在基层底面铺设加筋材料，增强基层抵抗不协调变形的能力，并起到分散应力、延缓开裂变形的作用，提高路面结构对不协调变形的适应能力。 （8）其他处治措施 在线形允许的情况下，可在新老路基结合部位设置分隔带，容许不协调变形引起纵向开裂，甚至产生小量的错台。 在拓

9、宽路基上铺筑过渡性路面，允许拓宽路基发生不协调变形并在结合部附近产生路面损坏，待新老路基部分充分变形、稳定后，再挖除临时性铺面，铺筑最终的路面结构。 妥善布置路基路面的防、排水系统，避免由于路基和支挡结构受水浸泡、冲刷而造成的失稳，以及由于雨水渗入路面而造成的结合部裂缝的扩展。 4 结语 （1）路基拓宽工程病害主要表现为路基、路面和支挡结构的损坏，以及路面整体性能的下降。 （2）路基拓宽工程病害机理主要分为两类：拓宽路基稳定性不足和新老路基不协调变形。 （3）不同工程条件下路基病害的主要成因不同，应遵循变形协调与控制的基本思想，从控制路基、路面、排水、支挡结构等各方面综合考虑，根据具体工程的特点和各项措施的适用条件进行选择相应的处治方法。 参考文献 1 黄琴龙, 凌建明, 唐伯明等. 旧路拓宽工程的病害特征和机理J. 同济大学学报: 自然科学版, 2004,32(2): 197. 2 凌建明, 钱劲松, 黄琴龙等. 路基拓宽工程处治技术及其效果J. 同济大学学报: 自然科学版, 2007,35(1): 45-49. 3 钱劲松. 新老路基不协调变形及控制技术研究D.同济大学交通运输工程学院, 2004. 4 桂炎德, 徐立新. 沪杭甫高速公路拓宽工程设计方法J. 华东公路, 2001,(6): 3-6.