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1、__________________________________________________。公路拓宽工程主要病害及机理分析肖华溪 李 亮(中南大学土木建筑学院 湖南长沙 410075)摘 要 当高速公路不能满足日益增长的运营需求,拓宽改建已成为满足这一需求的有效方法。通过对现有公路拓宽工程中所出现病害的调查与分析,得出了病害产生的机理及路基循环破坏模式,并提出了预防病害的措施。关键词 道路拓宽 地基病害 软基 地基处理 机理分析0 前言国民经济飞速发展,促进公路交通持续增长。特别是沿海地区及一些中大型城市道路,原有公路的许多路段已趋于饱和
2、,通行能力不能满足日益增长的交通量的需求,进行道路拓宽迫在眉睫。例如广佛(广州至佛山)高速公路已于1999年进行了拓宽[1],杭甬(杭州至宁波)高速公路于2001年拓宽[2],沪宁(上海至南京)高速公路也于2004年拓宽[3]等。拓宽工程与新建工程不同,为了尽可能地减少施工对道路交通的影响,工程具有施工速度快,工期短等特点。另外,拓宽路堤荷载会对既有道路产生较大影响,引起道路不均匀沉降,从而导致老路路面和新老路面交接处出现纵向裂缝,并在新老路堤之间产生差异沉降,导致路堤开裂、路面破坏等病害。本文在总结现有公路拓宽方式及出现的各种病害的基础上,重点对公
3、路拓宽过程中产生的病害机理进行研究,提出预防病害的有效方法。1 拓宽的形式根据我国基本国情,由于新建公路投资较大,占用土地较多,因此我国公路的扩建应以老路拓宽的方式为主。公路拓宽,就是在已有公路的两侧或一侧拓宽出几条车道。在已有公路两侧对称地拓宽出几条车道的拓宽方式,称为双侧(对称)拓宽;在已有公路一侧拓宽出几条车道的拓宽方式,称为单侧拓宽,如图1。____________________________________________________________________________________________________(a
4、)双侧拓宽(b)单侧拓宽图1 道路拓宽形式图此外,采用高架和中间分隔带预留等也是道路拓宽的几种特殊形式。道路的拼接可分为分离式拼接和直接式拼接两种,如图2。(a)直接式拼接(b)分离式拼接图2 道路拼接形式图____________________________________________________________________________________________________2 主要病害在我国,公路拓宽工程主要在沿海经济发达地区,拓宽工程的病害较多,相当一部分拓宽工程都需面对软基处理。2·1 差异沉降新老路基间的差异沉降
5、是公路拓宽的主要病害。由于老路基固结基本完成,造成新路基沉降量大于老路基沉降量,导致拓宽工程会产生沿新老路基结合面滑移和新填路基的整体失稳。路基的差异变形又通过路面结构反映到路表上,导致路面结构的损坏。沥青路面会在交接处产生纵向裂缝、面层破碎等。水泥混凝土路面会在结合面附近出现扩展的纵向裂缝或横向裂缝、错台等,进一步发展会引起板底唧泥、脱空等。2·2 路面裂缝随着新老路基间差异沉降的产生,道路结构性能和服务性能也随之下降,当路面状况指数、结构承载力、平整度等下降到一定程度时,还将影响行车安全。陈玉良等[4]通过对宁溧公路、南京绕城公路等拓宽道路纵向裂
6、缝比较严重的典型路段的调查,病害具有如下特点:(1)裂缝均集中在高路堤拓宽路段;(2)出现裂缝的拓宽部位,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)裂缝产生时间一般在工后三个月,裂缝稳定时间不一。3 病害机理分析3·1 产生模式拓宽工程中产生病害最主要的原因是新老路基致交接处的开裂,裂后雨水下渗至路基,降低路基的强度。又因车流荷载的作用,进一步地扩展交接处裂缝,给雨水的渗入打开了更宽的通道,形成了一个恶性循环的破坏。拓宽工程病害一般会遵循这样一个循环破坏模式:差异沉降→交接处开裂→雨水下渗→路基强度降低→交接处进一步开裂
7、→循环破坏,加速路基的破坏。3·2 产生原因黄琴龙等[5]~[7]对重庆和上海旧路拓宽的病害研究表明,影响旧路拓宽工程的主要因素有:新老路基间的不协调变形、新老路基之间的不良结合、路基路面整体抗变形能力、路基稳定性,以及水文、地质条件等。拓宽工程路基病害的发生不是单因素决定的,而是多种因素共同作用的结果。____________________________________________________________________________________________________(1)新老路基之间的沉降差异是产生纵向裂缝的主要原
8、因。新老路基地基修筑时间不同,老路地基经多年荷载作用,沉降变形已经基本稳定;而新路地基在施工过程以及竣工通车
