从路面裂缝形态分析路堤病害性质(旧文新读)

有些公路在使用一段时间后,由于多种原因造成路面出现开裂,而由于路堤病害造成的路面开裂原因是多种多样的,其反映的裂缝形态是也形形色色的,那么,如何率先通过“刚性”路面的开裂去分析路堤的病害特征呢?这在一些后期养护单位或工程处治技术人员中造成了不小的困惑。有时候将路堤沉降造成的路面开裂当作路堤失稳,而导致处治工程规模失控;有时将路堤失稳造成的路面开裂当作路堤沉降怕致,造成处治后的路仍不断变形,甚至出现失稳。
1、路床CBR值、弹性模量等因素形成的路面开裂
这类病害主要由于低填段软弱地基承载力或路床部位强度不足所致,或由于路床部位地下水位上升,造成公路在车辆不断的碾压下出现没有规律的“花状”裂缝。其病害的发生与路堤的整体稳定性、沉降没有必然联系。一般情况下依据病害主要采取如下措施进行处治:
图1 地下水位升高和路床强度不足引起的路面开裂
1)由于公路已经使用一段时间,其形成的低填路堤固结沉降不是主要问题的情况下,可采用翻挖路床和适当加深透水性材料的设置,并在路床顶面设置土工格栅进行调节进行处治。
2)由于路床强度不足造成的病害,可采用翻挖路床重新设置相对较高标准的材料和质量进行压实,并在路床顶面设置土工格栅进行调节进行处治。
3)由于路床部位地下水位上升造成的翻浆冒泥病害,可通过在边沟下部设置盲沟工程降低路堤所在的地下水位的基础上,翻挖路床+路床顶面设置土工格栅进行调节进行处治。
2、路堤沉降引起的路面开裂
在非陡坡地段的填挖交界部位或不同时期填筑界面上,由于接触面上下岩土体性质不同,在后期可能沿界线产生依据填挖交界形态形成曲线或直线裂缝;或由于路堤填筑使用多年后,由于路堤加宽等因素形成的附加应力导致路堤产生直线形开裂。
这尤其是在采用塑料排水板、碎石桩等非刚性复合地基处治的软弱地基段路堤中反映的更为明显。这是因为新增加宽路堤产生附加应力将造成下伏软弱地基再次发生固结沉降。这类裂缝规模可大可小,这与加宽路堤的规模和原路堤软弱地基处治措施相关。笔者就曾见路堤加宽导致原路发生长约150m,宽约15cm的直线形沉降裂缝。当初技术人员误认为产生滑坡而要采用抗滑桩进行处治(笔者现场调查后取消了主要用于稳定性支挡的抗滑桩工程,其实加宽相当于反压,一般不会产生失稳问题)。
当然,如果下伏软弱地基是采用刚性复合地基处治的,则这种附加应力产生的沉降是非常小的,甚至是可以忽略不计的。因为它主要来自于路堤填料本身的沉降。
以上这类由沉降引发的病害,一般与界面形态、加宽线的布置走向等相关,且裂缝往往不会产生弧状形态,尤其是不会产生切穿路堤坡面的裂缝,也就是说,不会产生路堤失稳问题。此类病害,一般情况下采取如下措施进行处治:
图2 左侧增设匝道造成下伏软弱地基的旧路出现纵向裂缝
1)在非陡坡地段的填挖交界部位或不同时期填筑界面产生的裂缝,一般可通灌缝、封缝带进行处治。沉降差异较大的,可采用加铺路面+土工格栅进行处治。
2)由于附加应力造成的沉降,可在加宽路堤完成后的一段时间内,裂缝规模较小时采用灌缝、封缝带进行处治,裂缝较大时采用翻挖路床和重新铺筑路面+土工格栅进行处治。
3、由于路堤骨架等失误形成集水造成的路面开裂
此类裂缝主要由于路堤骨架护坡的顶部与坡面具有高差,导致骨架形成“截水沟”所致。这在南方降雨量较大和刚通车不久的路堤病害中比较常见。这是由于“截水沟”导致路面汇水等由此大量下渗入路堤所致,其裂缝形态往往平行于路肩而呈直线形或近直线形。
图3 拱形骨架顶部集水造成的路面开裂

此类病害裂缝往往随着不合理骨架的设置而可能长度较大,但切忌“以长短论英雄”而采用所谓的锚固工程进行路堤加固。笔者就曾在某刚开通营运半年的高速公路多处病害咨询时发现,设计单位将此类裂缝判断为路堤失稳而拟采用大规模的锚索和锚杆工程进行加固。后笔者建议后直接采用回填“截水沟”,并对开裂路面采用采用灌缝、封缝或翻挖路床和重新铺筑路面+土工格栅进行了有效处治,节省大量工程造价和保通费用。

4、路堤失稳形成的路面开裂
此为路面开裂危害最为严重,由于它造成路堤出滑移变形可能。此类病害的裂缝在路面多呈弧状,即在裂缝的两端往往会产生走向路堤坡面的裂缝,即产生土质滑坡的圈椅状裂缝。且随着裂缝的发展,裂缝可延伸至填方坡面,坡脚。此类病害由于填方路堤与路面、坡面圬工、挡墙等的刚度上的差异,故往往先在路面、圬工上出现裂缝。
图4 路堤滑坡引发的路面开裂
此类病害由于成因较为复杂,需依据以下的成因进行支挡加固处治。
图5 路堤失稳引发的路面开裂
总之,虽然引发路面开裂的原因是多样的,但其反映的症状却总能暴露其“病因根本”。因此,只要认真进行现场踏勘,以严谨的态度对待每一个“病人”,就能在有效区别“感冒、拉肚子、骨折.......”等多种病害的基础上,合理而有效的出具治疗方案,而不是所有的病害都需要“推上手术台去动刀子”,因为,“感冒即使用动了刀子也没用”,而这也恰恰说明了找准病害的重要性。
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