道路工程病害分析.docx

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道路工程病害分析

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道路工程病害分析

　　中图分类号：

U41文献标识码：

A文章编号：

　　1道路病害的诊断

　　公路及相关的构造物、设施大都裸露于自然界中。

除受到交通荷载之各种复杂力系的重要作用外、还直接或间接承受温度、光照、风、雨、雪等自然因素的作用。

当这些作用与公路设计中抵御或承受外力破坏能力的标准相互平衡或超出极限时、各种公路病害便产生了。

　　1.1道路病害的特点和发展趋势

　　1.1.1病害呈明显的不均匀状态

　　在一条路上，病害明显呈不均匀状态，有些路段很多，有些路段较少，甚至基本没有。

病害有一定的方向性，尤其是在以运煤为主的干线上，重车方向一侧的公路病害就很严重，而轻车方向一侧的病害就比较轻微。

　　交通量基本相同的公路，路基宽的路段较路基窄的路段病害为少。

病害在一年内也呈不均匀状态，不同时间段的病害种类也不相同。

　　1.1.2过村镇路段比重大且弊端严重

　　过村镇路段平时人来人往，打谷晒粮很难畅通，遇有庙会、集市，公路交通基本中断。

进入雨季，由于生活垃圾胡乱倾倒，边沟不畅，本身路基又偏低，往往是一片“沼泽”，公路长期浸泡在水中，极易产生病变。

　　1.2道路病害原因初探

　　1.2.1道路的设计与实际使用条件明显不符

（1）路面的轴载标准。

现阶段路面的轴载标准为BZZ-100，大量超限、超载的汽车行驶致使路面产生了严重的塑性变形，难以恢复。

（2）设计交通量。

根据原《公路工程技术标准》，二级公路远景设计年限（15年）的交通量（折合成中型载重汽车）为2000～5000辆/昼夜。

据统计，现在的车流量为13000～15000辆/昼夜，而大量的运煤车辆占了很大比重，远远大于设计流量。

　　（3）设计洪水。

因气候反常，毫无规律可言，致使按正常设计洪水设计的构造物难以经受考验，也对公路材料（如沥青）的耐久性提出挑战，50年或100年一遇的洪水，2年或3年就可能遇到，甚至于1年遇好几次。

　　（4）人文环境。

公路设计要求大家自觉遵守各项公共交通规则，由于利益的驱动，不少人随意在边坡上挖土，随意向边沟乱扔杂物，随意破坏公路设施等，致使公路面临人为破坏的危险。

　　1.2.2施工质量差是多种病害的“元凶”

　　施工质量不好会引起大量严重病害的发生。

比如208线沁县境内的走马岭滑坡路段，施工时对填挖结合部位以及地下水未做认真处理，致使1996年刚一通车就开始产生病害，下沉不断，前后处理了多次，效果不佳，终于在一次降雨过程中产生了滑坡，这些所谓的“天灾”实为“人祸”所致。

　　1.2.3养护手段落后加剧了病害的发生和发展

　　面对养护经费短缺，公路病害加剧，交通要畅通的巨大压力，公路养护单位存在急躁冒进的倾向，以先通车再说，结果造成恶性循环，尤其是在大交通、重交通路段如208线，在边通车、边施工的条件下，养护单位很难做到按规范办事，比如水稳基层至少28d养生期的要求就非常难以实现，经常是左边修，右边坏，右边修，左边坏。

　　2常见路基病害及防治

　　路基是整个道路的基础，路基病害的产生不仅与地质、设计、施工等路基形成前的各个环节有关，而且也与路基形成后的养护和管理有关，要避免路基病害的产生对路面造成的早期破坏，必须从各个环节注意，采取相应的措施。

　　2.1滑坡及其防治

　　斜坡上的岩土体，由于地下水的活动，在重力作用下沿着一定的软弱面整体地、缓慢地、有时先缓后急地向下滑移的现象称为滑坡。

滑坡成因复杂，种类很多，目前尚无统一的分类办法。

根据中国区域地质特点，较常发生的滑坡主要有堆积层滑坡、黄土滑坡、粘土滑坡、岩层滑坡。

　　滑坡是一种危害性很大的公路病害。

它不仅会把大量泥石推向路基，甚至会把整段路基、整座建筑物埋没摧毁。

对于滑坡的防治，目前常用排水、支挡、减重、反压等措施。

（1）排水

　　在滑坡体外设置环形截水沟，拦截旁引地表水；根据地下水流向设置盲沟、隧洞，截断和引出地下水；在滑坡体内设置树枝状排水沟、渗水沟和竖井等排除内部积水；严密阻塞夯实裂缝，滑坡表面植树种草，以防止地表水下渗，加快地下水蒸发。

（2）支挡

　　最常用的支挡办法是修建单级或多级重力式挡墙。

近年来，锚杆式挡墙和抗滑桩也日渐广泛采用。

锚杆式挡墙由钢筋混凝土板面和水平式倾斜的锚杆组成。

抗滑桩有钢筋混凝土挖孔桩、钻孔桩和打入桩等。

抗滑桩呈排状组合，布置方法有密排式、间隔式、承台联接式等。

　　（3）减重

　　把滑体后部土石挖去一部分，减轻滑体自重，促使滑坡稳定的方法。

这种方法适用于滑床上陡下缓，后壁及两侧岩土稳定的滑坡。

　　（4）反压

　　在滑体前沿用土筑成反压堤，对滑体进行反压。

这种办法多结合减重弃土进行，效果甚好。

但公路上产生的滑坡，多因地形限制，不便采用。

　　此外，滑坡还可采用电化学法、硅化学法、焙烧法等技术防治。

但是，这些方法技术复杂，所需投资较大，较少采用。

　　2.2路基冻胀及其防治

　　因路基土冻结、体积膨胀，会引起路面隆起，这种现象是冰冻地区公路病害之一。

路基在冻结过程中，路基土的水分发生比原体积大9%的膨胀。

此外，由于冰晶的吸附作用和土的毛细上升作用，未冻区的水分不断向冰冻区积聚，形成聚冰和进一步膨胀。

均匀的冻胀对道路危害不大，但不均匀的冻胀可使路面产生不均匀的隆起，平整度变坏；冻胀值超过路面的容许冻胀值时，路面就出现开裂，严重的可导致破坏。

这种现象对高级、次高级路面危害甚大。

高速公路对路面技术状况的要求更高。

为了给路面冻胀预防措施提供科学的依据，通常需确定路面防冻厚度。

按强度计算的路面厚度如果小于防冻厚度，则必须设置防冻层，以满足防冻厚度的要求。

我国对柔性路面的最小防冻厚度在设计规范中作了明确规定。

　　路面冻胀的防治，应在路基填筑中，尽量使用冻胀性小的均质土，并分层压实；做好路基的地表排水；必要时设置隔水层，切断地下水对路基的渗透，是防止和减轻冻胀的主要措施。

对已建成路面，应在养护中及时填灌冻缝，防止雨雪水下渗和做好路基排水，尽量保持路基干燥。

因冻胀而严重损坏必须大修的路面，则应采取切实的改善措施，预先杜绝冻胀隐患。

　　2.3路基沉滑及其防治

　　路基沉滑包括路基下沉和路基滑移两方面。

其中路基滑移除下沉外还有水平方向的移动。

　　路基在填筑时，如果不同土质混杂，压实度不足，或者填用了未经打碎的冻土块和腐植土等，那么，路基在路基自重、车辆荷载、天气变化等作用下，会发生路基下沉现象。

这种路基下沉一般比较缓慢，往往要持续几年，填土越高持续时间越久。

但新填路基下沉显著，特别是雨季和春融季节，下沉量较大。

发生路基下沉的路段，纵坡显著恶化，路面出现纵横向开裂。

对于下沉严重的路基必须很快处理，常用的办法有：

（1）将路堤一部或全部开挖，重新分层填筑，必要时更换好土；

（2）用重型震动压实机械进行表面强压，或者用重锤夯实；

　　（3）在路基上加打砂桩，提高土质密实性等。

　　修筑在斜坡上的路堤和半填半挖路基，如果未按规定将斜坡挖成台阶，铲除植被，或者对地下水露头没有妥善处理，地表排水不畅，坡脚下形成积水等，会使路基土长期受水浸润，往往达到或接近饱和状态。

这样，路基在自重和外力作用下，失去稳定，发生突然下沉和滑移。

对于这种病害的防治办法，主要是做好路基排水，如修建截水沟，排除地表积水，修建盲沟、渗沟、平洞疏导地下水，必要时修建护坡、挡墙，对路基进行支挡防护等。

　　2.4翻浆及其防治

　　冬季，在低温作用下，路基上部（包括路面基层）含水量激增，形成聚冰和冻胀；春融季节，路基上部强度显著降低，在行车作用下，出现发软、裂缝、冒泥浆，最后导致路面破坏。

翻浆是冰冻地区（多年冻土区和季节性冻区）严重公路病害之一。

　　防止路基翻浆，首先应从减少各种不利因素（土质、水分、气候、行车荷载）的影响入手，采取适当措施减轻土基的冻胀，以达到预防和根治翻浆的目的。

（1）对冻胀性强的粉性、粘性土进行充分压实，使之达到最大密实度，则土壤的毛细上升高度显著减少，水分也不易渗入，从而减轻路基上部土层内的水分转移和聚冰程度，冻胀的危险性则大大减少。

（2）做好路基、路面排水

　　对于地面水，应采取边沟、截水沟以及路面纵、横坡度等截、拦和排放等措施，防止其温流、停积和下渗。

　　（3）高路基

　　提高路基高度，是一种简便易行，效果显著，比较经济的常用防治措施，同时也是保证路基、路面强度和稳定性，减薄路面，降低造价的重要途径。

路基高度的提高，增大了路基边缘至地下水或地面水位间的距离，从而减少了冻结过程中水分向路基上部的聚集数量，使冻胀性减弱，使翻浆的程度和可能性变小。

　　路基的合理填土高度，要根据当地的地质水文、气候情况来确定，同时要与路面综合考虑。

　　（4）设砂垫层

　　砂垫层的作用是隔断毛细水上升，春融期具有蓄水、排水作用，以及冻结和融化时不会或很少发生土基的聚冰，可以减轻路面的冻胀和融沉。

　　砂垫层的经验厚度为：

中湿15～20cm，潮湿20～30cm。

　　3常见路面病害及防治

　　3.1沥青混凝土路面病害成因及防治

　　3.1.1沥青混凝土路面病害原因分析

　　沥青混凝土路面病害产生的原因是多方面的，从大的方面来讲总的可以分为设计方面、施工方面、材料方面、管理方面等四个方面的原因。

下面从以上四个方面分别论述沥青混凝土病害产生的原因。

　　设计方面的原因

　　、沥青道路整体结构设计不合理。

例如路面基层的整体强度不足、厚度不够，面层分层厚度不合理，材料配合比设计不合理等。

　　、因设计阶段勘测工作深度不足，造成工程地质和水文地质勘探资料不详细、不齐全，从而导致道路所处路段的地质与水文情况与设计不符合，使得路面设计参数取值不适当。

　　、对道路通过路段的地基承载力的实际情况掌握的不够准确，设计提供的地基处理方案不合理，导致路基工后沉降超过设计，路基的不均匀沉降造成路面的早期损害。

　　、路面排水系统设计不合理，导致排水系统不畅，水是造成沥青混凝土面层早期破坏的元凶。

　　施工方面的原因

　　、公路路线通过软土路基，施工过程中软基处理不彻底，达不到设计要求或根本未予处理，通车以后必定会发生路基失稳或沉降量过大，从而导致沥青层破坏。

根据《公路软土路基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017-96）的规定，为保证路基的稳定性，必须对通过软土地基路段的公路基底进行处理，使软土路基排水固结，以减小路基沉降。

但软土路基排水固结是一个非常漫长的过程，软土路基稳沉的时间有时要达到5年左右。

在我国的公路建设中，等待5年路基稳沉以后再铺筑路面，几乎是不可能做到的。

软土路基处理后，没有足够的沉降时间就铺筑路面，必然会造成因路基沉降而导致路面的早期网裂、坑塘、纵横裂缝等病害。

　　、路基施工过程中压实度不满足要求。

路基压实是提高路基路面强度、稳定性的主要技术手段，路基压实同时也是路基施工过程中的重要工序。

路基压实的目的就是为了使三相体中土粒彼此紧密、排除其中的液相水与气体，从而提高路基土的强度与稳定性。

施工过程中如果对路基的压实度不严格加以控制，路基压实度不能达到设计要求，必然会导致公路路面出现纵横向裂缝。

　　、路面底基层、基层施工质量低劣。

路面底基层、基层施工工程量一般较大，常常由于赶工期、原材料料源紧张等原因造成没有按照施工规范的要求施工，造成基层、底基层强度的均与性较差。

如半刚性基层施工过程中因原材料质量波动造成的强度离散性较大，且施工后因赶工期施工面层，导致半刚性基层没有合理的养护时间，在基层强度较低时就进行面层摊铺，沥青混凝土运输车辆的碾压及面层摊铺时振动压路机的作业都会对基层质量造成较大的影响，这样即破坏了基层的整体强度，又导致面层施工的压实达不到规范要求，必然导致面层病害的较早出现。

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