浅淡公路拓宽改建工程路面纵向开裂原因及防治

摘要：通过调查公路拓宽改建工程路面纵向裂缝状况，对开裂

原因进行分析研究，结合工程实践进行防治。

关键词：公路拓宽；改建；纵向开裂；原因；防治

近年来，益阳地区的几条进出口干线公路由于大量超载车的剧增，现有公路已无法满足经济发展和快速便利的交通运输需求。从2005年开始相继拓宽了S204线（沅江至茅草街公路）、S206线（桃江至横市公路）、S308线（西林港至姚家湾公路）、G207线（桃江至安化公路）、S202线（华阁至茅草街公路）五条公路，建成使用后有几条公路的个别地段在老路部分相继发生了纵向开裂现象。通过对路面纵缝的观察，分析其形成的原因，并有针对性地将拟定的防治措施应用于新的改造工程实践中。

1、现状调查

根据对S204线（沅江至茅草街公路）、S206线（桃江至横市公路）、S308线公路、S202线四条拓宽道路纵向裂缝比较严重的典型路段调查（见表1），发现有以下几个共同点：

表1 路面纵向裂缝调查表

（1）裂缝均集中在高路堤拓宽路段；

（2）出现裂缝的拓宽部位地质情况较差，一般均存在软土层、水塘、低洼地；

（3）裂缝所在位置均发生在老路上；

（4）根据施工记录及工后记录，路基工程一般工期均在三个月左右，裂缝产生时间一般在工后三个月，裂缝稳定时间不一。

2、产生裂缝的原因

导致老路拓宽改建工程路面出现纵向开裂的原因很多，其中原路基底部地基土的沉降固结状态、拓宽处土基的水文物理力学性能，路基拓宽后土基新增的作用力对沉降变形的影响等为主要因素。这些因素间的作用也比较复杂。

根据公路拓宽改建工程一般断面布置形式（图1）以及地基新增荷载公布情况（图2）采用地基弹性理论方法以及考虑应力历史影响的沉降计算方法进行了定性分析研究（地基下沉示意图如图3），可知原公路因增设补强层和铺筑新面层，增加了下部（Ⅰ区）土基的压力P1，拓宽部分（Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区）地基相应外加的压力分别为PⅡ，PⅢ，PⅣ，这些荷载使地基沿路基横断面了生不均匀沉降，基中SⅡ、SⅢ、SⅣ大于SⅠ，当路基压力大于地基极限承载力时还会使路基坡脚附近（图中V区，可能在坡脚内，也可能在坡脚外）发生沉降（SⅤ），若路基压大于土基极限承载力，除V区沉降外，还会引起V区外的Ⅵ区地基隆起，这时堤将因沉降变形过大使公路发生严重的损坏。

通过对纵向裂缝的调查观察和定性分析可得出新老路基出现差异沉

降（SⅠ

（1）由于土基地质差，导致新老路基底部土基因荷载的增加发生沉降（SⅠ、SⅡ、SⅢ、SⅣ）。但原路基下的地基因在改建时已基本固结沉降到位并且所增加的荷载远小于新拓宽部分，其沉降SⅠ大大小于新拓宽部分地基的沉降（SⅡ、SⅢ）；

（2）新路基本身所用的填筑材料、压实度等设计施工中存在一定问题，造成新路堤本身出现沉降；

（3）因施工工期短，土基及新路基的固结下沉未到位，工后沉降大；

（4）工后新老路基出现差异沉降，路基失去稳定，表现为路堤内的破裂面（顶部破裂面在老路范围内）外的土体下沉侧移，将路面拉裂造成纵向开裂。

3、纵向裂缝的防治措施

纵向裂缝作为公路拓宽改建的质量通病，防治应遵守“预防为主，及时处治”的原则，在设计和施工过程中通过合理设计，提高施工工艺的施工质量等方法进行有效预防，努力减少路基的差异沉降，最大限度地减少和延缓裂缝产生的概率的程度，对已发生的裂缝及时采取有效措施进行了处治、控制裂缝的发展、恢复路面功能、延长路面的使用寿命。

3.1提高路基稳定性及其强度

公路拓宽改建工程受老路自然状况制约，在选线上无法充分考虑地形地貌、地质土质的特殊情况。在确保老路稳定的前提下充分考虑影响新老路基稳定性的各种因素，重点应抓好原地基处理、采取防侧滑措施、控制施工速率、改良路基填料性能等关键施工环节，使之能够达到提高路基强度，减少路基工后沉降，进而有效控制纵向裂缝的产生。

3.1.1原地基处理

公路拓宽工程与新建工程一样，原地基的草皮树根、地表松散的腐殖土要全部清理干净，水塘路段清淤要彻底；表层软土（厚度1m-3m）可根据施工季节的周围地表水系的地下水位高低等因素，换填不同的优质路基填筑材料，如石灰改良土或石料含量80%以上的碎石土。地质不良的软土地段应根据地质资料采用有利于加快地基固结沉降的设计施工方案，有效减少工后沉降。

S204线沅江至茅草街公路在2005年拓宽改建时，经地质触探，发现K2+260-K2+790段存在不良地质现象，软土段的硬壳层厚一般约1m，下面软土层厚3m左右，其含水量高（43.1%-62.1%）、孔隙比大（1.21-1.73）、高压缩性（压缩系数达0.012-0.018）、强度低（7kpa-9kpa）。根据路基填土高度和软土的物理力学指标，对该路段采用换填片石方法进行处理，处理后地基强度和稳业性明显提高，至路面基层施工时总沉降量达到18cm且经过观察表明路基已稳定，目前已通车3年，路面未出现纵向裂缝。

3.1.2路基填筑

（1）路基填料控制

公路拓宽工程一般是在维持交通的基础上进行实施的，原老路部分还需要承担正常的交通，虽经部分分流，但交通量仍然比较大，且重载车辆多，工期要求比较紧。为确保工程质量，益阳地区近几年实施的改建工程路基填料一般采用砂砾土填筑，效果比较好。对路堤较高、原地基容许承载力差的路段也可考虑采用轻质路基填料，以减轻路堤自重，减少土基荷载。选用优良的路基填料对提高路基强度和稳定性十分重要。

（2）结合部碾压控制

为加强新老路的结合，提高路基的整体强度的稳定性，在老路边坡应采用开挖多层台阶方式衔接，结合部必须碾压到位，如大型压实机械无法压到边，就要用小型振压设备压实，确保拓宽路基任何部位压实度均符合要求。

（3）施工节奏控制

土的固结随时间的延长而逐步完成，因此路基填筑速度的控制对控制地基沉降并最终有效控制路面纵向开裂十分重要。有时根据需要，在路基填筑完工后增铺临时简易路面，如泥结砾过渡路面开放交通，增加路基工后沉降的时间，并通过行车碾压加速工后沉降的完成。

3.1.3路基防侧滑措施

路基土体在沉降过程别是高路堤段，如地质壮况不佳，又受老路充分利用（防止塌方）的限制而不能彻底处理原地基，这时势必使拓宽路基底部的荷载大于地基容许承载力，造成地基土发生较大的沉降，路基土在沉降过程中产生向外侧的水平侧向位移，使路堤发生破坏，将路面拉裂，从而产生纵向裂缝。这种情况下增设重力式路堤挡墙减少路基断面（路基自重相应减少）或增设一定宽度的反压护坡道提高土基承载力将有效控制路堤的侧滑现象。S206线桃江至横市公路K36+200-K36+420地段左侧为深水塘、农田、陡坡，填土高达15米。右侧为原老路，设计中左侧路堤因增设了重力式挡墙，尽管拓宽部位路面产生2cm-3cm工后沉降，但未出现将老路路面拉裂的纵向裂缝。

3.2土工合成材料的应用

路基施工时在新老路衔接的台阶处设置双向土工格栅。可有效增加新旧路基间的粘结力，减少不均匀沉降的侧向位移。同样路基顶、底基层、基层顶面在施工中除台阶衔接外，在结合处增设土工格栅可以便新老路有效地融为一体。在近年的工程实践中、我们采用强度、张拉力、柔韧性更优的玻纤格栅在新老路纵向接缝的基层顶面新老路结合处及老路部位铺设，有效减少了路面纵向开裂，收到了较好的效果。

3.3路表水的防治

老路拓宽改建工程原公路普遍质量标准低，路基强度不如新拓宽部分，在重交通和环境因素综合作用下，路面易开裂或损坏，雨雪水渗入后不易及时排出路基，这样会破坏路基的稳定，加速公路裂缝的出现和路面损坏。在建设过程中采取相应的排水措施可有效地防止路表水对公路的影响。主要措施为在拓宽部位路基顶部每隔一定距离（一般为20m-50m）增设横向碎石盲沟，与新老路结合部的纵向盲沟相连（盲沟顶部均用防水土工布覆盖），这种措施对水泥路的拓宽尤为重要。设中央分隔带的公路则需在分隔带中设防水层，在防水层上设碎石盲沟，并在纵坡低处将水引出路基，在路面与基层顶面之间应设防水层，通常采用沥青表处下封层（厚度一般为1cm）。

3.4连续配筋砼的应用

公路拓宽改建工程由于一般工期要求均比较紧，局部高路堤（一般为桥头）段往往在地基、路基有效处理之后通车时，路基沉降依然还不到位，这时为防止路面纵向开裂，可在路面下增设配筋砼板，连续配筋砼板一般厚度20cm，配筋率5.5%-7.5%。由于该结构层具有很强的刚度的强度，防路面开裂性能好，是其它路面结构无法比拟的，但是造价高。

S206线桃江至横市公路猫形山桥头填土高度达8m，并且外侧为很深的水塘，为防止路面开裂，施工中通过变更设计在桥头20m范围内增设了连续配筋砼埋板，通过1年来路面稳定未发生开裂，而与其紧相接的路段尽管填土高度（3m-5m）小于该段且外侧没有水塘，由于采用的是常规路面结构层，结果通车不久路面即出现纵向拉裂。

3.5路面纵向裂缝的养护维修

通车后路面出现纵向开裂应及时进行处治，防止因路表水渗入路面而造成结构层更严重的损坏，使路面功能得到及时恢复，并延长面层的使用寿命。

（1）加强观察，裂缝出现后，及时用热沥青等灌缝材料封闭裂缝，防止雨雪水下渗。

（2）对缝宽大于4mm且已稳定的纵向裂缝，沥青路面则铣去原沥青面层（宽度一般在50cm-100cm），将基层顶面的裂缝进行灌缝处理，洒粘层油后恢复面层；混凝土路面则可采用条带修补或更换砼板的方法，同沥青路面一样，需对基层的纵向裂缝处理后恢复砼面层。

（3）针对缝宽大于4mm，并且裂缝还在继续发展的情况，则在裂缝处开挖至基层（开挖宽度大于50cm），将基层裂缝用热沥青灌缝处理后在基层表面均匀涂刷粘合剂及改性沥青，加铺二层至三层土工布（土工布之间需涂刷如改性沥青等粘结材料），土工布宽度在缝体两侧不小于15cm），再重新铺筑面层。对基层有明显损坏的，或路基严重不稳定的，则可采用钢筋混凝土结构取代沿裂缝纵向开挖出的原有路面的基层、底基层，从而增加路面基层的抗裂性能，修复后可延长路面的使用期限。

4、结语

老路拓宽改建工程路面纵向裂缝的防治方法必须考虑各种因素综合确定，宜遵循因地制宜、经济可行、工期合理、综合治理的原则。

参考文献:

[1]《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）,北京,人民交通出版社，2006

[2] 《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）， 北京,人民交通出版社，2004

[3] 《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTG F30-2003）， 北京,人民交通出版社，2003

[4] 《公路土工合成材料应用技术规范》（JTJ/T 019-98）， 北京,人民交通出版社，1998

[5] S204、S206、S308、S202公路设计文件

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。