高速公路填方路基不均匀沉降破坏形式及成因分析探析

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1、高速公路填方路基不均匀沉降破坏形式及成因分析探析摘要：本文结合笔者多年公路施工实践，介绍了高速公路填方路基不均匀沉降引起破坏的多种形式，并针对多种破坏形式详细分析阐述了不均匀沉降产生的各种内在原因，旨在与同行交流，在施工过程中做到早预见，早防治，以减少因公路路基不均匀沉降引起的病害带来的损失。关键词：髙速公路；填方路基；不均匀沉降；裂缝；成因分析中图分类号：U416.1文献标识码：B文章编号：1008-0422（2008）08-0207-031前言随着公路建设的快速发展，路面病害现象也越来常见,严重影响路面的使用性能。路面病害的形式多种多样，如沥青路面病害形式主要有裂缝

2、（纵向裂缝、横向裂缝、龟裂）、变形（车辙、波浪或搓板、沉陷、隆起）、松散（磨光、松散、剥落、坑槽）等。水泥混凝土路面主要有两种类型：一为结构性损坏、如开裂、变形、接缝损坏等，另一类为功能性损坏，如表面滑溜、表面损坏等。路面病害的发生原因是多方面的，如施工、材料、超载、路基沉降、排水和气候等。这些因素当中，路基不均匀沉降或与其它方面的联合作用对路面损害的影响更为严重，往往造成路面结构的整体变形和破裂。2填方路基不均匀沉降的破坏表现形式2.1填土裂缝填土裂缝是指由填土内部发展而成的裂缝。填土裂缝由于其成因的不同，可能出现在填土路堤的各个部位。微小的裂缝是广泛存在而且无法避免

3、的，但是过大的裂缝却会造成路基或路面的损坏，甚至使公路完全丧失营运能力。因此，研究裂缝问题是一项很有意义的工作，它将对设计、施工有一定的指导作用。路堤是由散粒材料填筑而成的，在自重和其它因素影响下，路堤会产生一定程度的竖向和水平方向的变形。由于路堤各部位（或路堤与结构物）间变形量不同而造成不均匀沉降，从而，在路堤的不同部位形成拉伸应变区和压缩应变区。在拉伸应变区内，由于填土的抗拉强度很低，在这些部位就容易产生变形裂缝。研究资料表明，土石坝在沉降梯度达0.6%〜1.4%时，就有出现裂缝的可能。填土裂缝的类型可以从不同的方面加以分类。按部位可以分为表面裂缝和内部裂缝；按走向

4、可以分为横向裂缝、纵向裂缝和龟裂缝。按成因可以分为变形裂缝、水力劈裂裂缝、渗流裂缝、滑坡裂缝、干缩裂缝、冰冻裂缝和振动裂缝等。其中，对路堤影响最大、出现频率最多的是变形裂缝。变形裂缝根据其产状与路基延伸方向的关系，可以分为纵向变形裂缝和横向变形裂缝。现在，已经得到设计、施工部门重视的一种横向裂缝是路堤与桥梁、涵洞等的交接处，由于台背与填土的沉降差异,以及由于台背填土（难于压实）与路堤压实土间的沉降差异而产生横向裂缝。2.2路面病害路面病害的形式多种多样，其发生原因也是多方面的。其中路基不均匀沉降或与其它方面的联合作用对路面破坏具有相当影响，往往造成路面结构的整体变形和破

5、裂。下面简要介绍这类路面变形和破裂的特征。2.2.1沥青路面变形由于路基发生不均匀沉降而导致的路面变形也是不均匀的，一般总有明显的沉降中心。如某高速公路在路面铺筑完成到通车前，路面就发生明显的沉降变形。实测资料表明,该路段有四个显著沉降段和四个一般沉降段。四个显著沉降段的最大沉降量一般都在190mm以上，最大达到298mm；同一沉降内，左右半幅的最大沉降幅度略有不同，其差值在6mm〜44mm之间。段内沉降量的变化有渐变性，有明显的沉降中心。四个显著沉降段的累计长度达800mo四个一般沉降段的沉降量一般在92mm以下，最大为101mm。一般左、右半幅的沉降量不同，沉降中心

6、也不再同一里程点上。现场的踏勘表明，沉降段位于低矮山脊之间的冲沟内或半坡上。一般沉降段的累计长度为690m。路面沉降沿路面横向的变化有基本相同的，也有不同的。总体上，路面沉降量的空间分布比较复杂，沉降中心可能是位于路面某一部分，也可能某一路段。当路基刚度变化不大时，路基沉降空间分布是渐变的，路基刚度相关明显时，则会出现错台，如桥头跳车等。2.2.2纵向裂缝一般发生在距路堤边缘3m-5m（行车道与紧急停车带分界）处，也有一些发生在互通或服务区加减速车道与行车道的拼接处。裂缝形式有两种：一种为纵向直线形，裂缝两端未延伸到路堤边缘；另一种为纵向弧形，裂缝两端延伸至路堤边缘。后

7、一种可能引起路堤滑动，危险性更大。路面纵向裂缝一般总有相应的路基纵向裂缝对应。2.2.3横向裂缝目前，我国高速公路广泛采用以二灰或二灰土等为底基层、二灰碎石为基层的半刚性材料。据调查，在半刚性基层的沥青面层上横向裂缝是极为普遍的，国内外许多学者甚至认为半刚性基层沥青路面产生横向裂缝是不可避免的。根据成因，可以将半刚性沥青路面横向裂缝分为以下几类：2.2.3.1基层反射裂缝基层成型过程中，因基层材料失水收缩，或面层材料因温度骤降而发生低温收缩等，使沥青面层底面承受拉应力，当拉应力超过沥青面层的抗拉强度时，沥青面层底部开裂。随着湿湿的循环变化