路基不均勻沉降對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)的影響分析

葉聰穎

(宜賓市公路局宜賓公路養(yǎng)護(hù)段， 四川 宜賓 644000）

路基不均勻沉降對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)有著重要影響，是我國(guó)道路施工工程中的一個(gè)重要研究課題。破壞路面結(jié)構(gòu)的主要原因是公路路基填筑過(guò)程中和施工后所產(chǎn)生的不均勻沉降，而路基不均勻沉降會(huì)造成路面不平，對(duì)公路路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的附加應(yīng)力，再加上路面車(chē)輛的荷載，使路面結(jié)構(gòu)破壞速度加快，長(zhǎng)期以往，公路路面會(huì)出現(xiàn)沉陷、縱向開(kāi)裂等問(wèn)題，極大影響公路路面結(jié)構(gòu)的使用性能。因此，研究分析路基不均勻沉降對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)的影響，并提出一些建議，控制不均勻沉降對(duì)路面結(jié)構(gòu)的損壞，具有非常重要的意義。

1 瀝青路面結(jié)構(gòu)概述

瀝青公路路面出現(xiàn)縱向和橫向裂紋是其普遍存在的問(wèn)題，而導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)破壞的一個(gè)原因就是非荷載，其是因?yàn)榈蜏囟l(fā)生收縮導(dǎo)致的。例如在冬季期間，由于氣溫的突然下降，公路路面的瀝青材料收縮，其面層就會(huì)產(chǎn)生一定收縮拉應(yīng)力，或者是因?yàn)槔瓚?yīng)力增加而超過(guò)了瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度，這樣就會(huì)破壞路面結(jié)構(gòu)。另外，在溫差相對(duì)比較大的地區(qū)，瀝青路面由于溫度反復(fù)上升和下降，使路面面層的溫度應(yīng)力疲勞，從而使瀝青混合料的極限拉伸應(yīng)力變小，使路面結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生疲勞開(kāi)裂，致使結(jié)構(gòu)被破壞。另外一個(gè)原因就是荷載問(wèn)題，其是由于路面車(chē)輛行駛過(guò)程中對(duì)路面產(chǎn)生荷載而導(dǎo)致的。路面由于長(zhǎng)期受到車(chē)輛的作用，而路面基層及面層之間存在自由水，在車(chē)輛行駛過(guò)程中，當(dāng)車(chē)輛通過(guò)時(shí)，會(huì)對(duì)路面產(chǎn)生比較大的水壓力，當(dāng)車(chē)輛駛離時(shí)，就會(huì)對(duì)路面產(chǎn)生比較大的抽吸力。抽吸力和水壓力作用在路面，將交界處的自由水?dāng)D出表面，還會(huì)逐漸使瀝青混凝土強(qiáng)度急劇下降，致使路面出現(xiàn)坑洞，破壞路面結(jié)構(gòu)。在車(chē)輛荷載長(zhǎng)期作用于路面的條件下，公路路面的底部出現(xiàn)的裂紋就會(huì)隨著荷載的反復(fù)作用而逐漸擴(kuò)展，進(jìn)而使裂紋延伸到上部，使面層發(fā)生開(kāi)裂，嚴(yán)重影響路面結(jié)構(gòu)。倘若保持其他條件不變，該公路路面的交通量越大，重車(chē)和超重車(chē)在交通流量中占比越高，瀝青路面結(jié)構(gòu)的破壞越大[1]。

2 路基不均勻沉降對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)的影響

2.1 路基不均勻沉降對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)受力的影響

瀝青公路路面面層表面主要受到拉應(yīng)力作用，在公路路面中心位置是極可能產(chǎn)生最大拉應(yīng)力的位置，從而使該位置出現(xiàn)裂縫。在路面墊層位置是極可能產(chǎn)生最大應(yīng)力的，且距離公路路基中線越遠(yuǎn)，路面面層和基層之間的切應(yīng)力就會(huì)越大，當(dāng)距離公路路基中線達(dá)到約1m時(shí)，路面面層和基層之間的切應(yīng)力就會(huì)隨著距離越遠(yuǎn)而變得越小，并且切應(yīng)力也會(huì)影響到墊層底面、面層表面以及底面應(yīng)力，使其發(fā)生一定變化。同時(shí)，路面結(jié)構(gòu)的厚度和其所受的應(yīng)力有關(guān)系，路面結(jié)構(gòu)受到的應(yīng)力尤其是是和基層厚度關(guān)系更為緊密。經(jīng)過(guò)相關(guān)統(tǒng)計(jì)后證明，當(dāng)路基發(fā)生不均勻沉降，且其位置在 5～55mm時(shí)，不均勻沉降量越大，路面基層表面應(yīng)力、墊層底面應(yīng)力、面層表面和地面應(yīng)力也會(huì)隨之變大，在面層的沉降量接近60cm時(shí)，公路路面的面層表層會(huì)產(chǎn)生約 0.28MPa拉應(yīng)力。當(dāng)車(chē)輛行駛在公路路面的過(guò)沉重，其對(duì)路面所造成的荷載也是影響路面結(jié)構(gòu)的重要因素之一，當(dāng)車(chē)輛的荷載和不均勻沉降這兩種應(yīng)力共同作用在瀝青路面結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)加劇破壞程度，因此，在施工及后期養(yǎng)護(hù)中，必須控制好公路路基的不均沉降，以延長(zhǎng)路面及公路的使用壽命。

2.2 路基不均勻沉降對(duì)路面結(jié)構(gòu)所造成的影響

瀝青路面出現(xiàn)不均勻沉降大多集中在軟土層，不均勻沉降如果嚴(yán)重，還會(huì)使路面出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)，若不及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理，會(huì)使路面結(jié)構(gòu)破壞加劇，產(chǎn)生更大的斷裂或者裂縫，如圖1所示。對(duì)瀝青路面來(lái)說(shuō)，對(duì)路基的穩(wěn)定性以及強(qiáng)度相對(duì)依賴，而公路路基發(fā)生沉降或者開(kāi)裂，均會(huì)損壞路面結(jié)構(gòu)，只是損壞程度會(huì)有所不同。若公路路基存在漏壓區(qū)，一旦發(fā)生縱向不均勻沉降，瀝青路面就會(huì)因此而變得坑坑洼洼，再加上瀝青公路的路基強(qiáng)度相對(duì)不大，水穩(wěn)定性也較差，導(dǎo)致對(duì)公路路面結(jié)構(gòu)的破壞加劇。在此情況下，要想通過(guò)加厚路面進(jìn)行修整，效果也不大，還是會(huì)出現(xiàn)沉陷、搓板以及坑槽等一系列路面結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象。同時(shí)對(duì)行車(chē)速度和安全也會(huì)造成很大影響，這種不均沉降致使路面結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞，大大增加了車(chē)輛的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，也使公路使用壽命大大減少了。

圖1 路面斷裂

3 控制路基不均勻沉降的措施

3.1 在瀝青路面不均勻沉降具體應(yīng)對(duì)措施

3.1.1 施工中的應(yīng)對(duì)措施

在公路施工過(guò)程中，由于經(jīng)常受到現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件差異大、工期緊、施工工藝以及施工條件復(fù)雜等因素的影響。對(duì)于瀝青路面不均勻沉降，可采取以下幾個(gè)方面的措施：（1）在結(jié)合處開(kāi)挖臺(tái)階方法，通過(guò)這種方法為公路不同段的路基提供盡可能多的接觸面積，從而使路基沉降均勻化；（2）有效提升瀝青公路路基的填土壓實(shí)度，通過(guò)大型壓實(shí)機(jī)械根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況反復(fù)多次進(jìn)行壓實(shí)，尤其是施工死角，對(duì)于死角可采用小型機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)；（3）面層的施工材料可選用4cm的細(xì)粒瀝青混凝土和5cm的中粒瀝青混凝土，而基層則選用12cm的瀝青碎石、30cm級(jí)配碎石以及22cm的水穩(wěn)碎石，路面墊層可選用15cm的未篩分碎石。這種公路路面結(jié)構(gòu)的沉降量是最小的。

3.1.2 設(shè)計(jì)階段的應(yīng)對(duì)措施

有關(guān)人員應(yīng)在設(shè)計(jì)前做好相關(guān)地質(zhì)勘探條查工作，通過(guò)對(duì)施工地的地形與水文地質(zhì)條件的勘察，針對(duì)不同的施工路段，在設(shè)計(jì)時(shí)要求有具體的設(shè)計(jì)材料。同時(shí)保證路基最小填筑高度不會(huì)因地下水、地面水以及凍脹等因素的影響而降低穩(wěn)定性。橫向排水如果出現(xiàn)不暢，該路段就需增設(shè)盲溝，且施工工程綜合排水設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮各方因素、整體進(jìn)行規(guī)劃以及因地制宜來(lái)進(jìn)行橫向和縱向的排水設(shè)計(jì)，防止公路兩側(cè)路基由于長(zhǎng)期受到浸泡而使其承載力下降，進(jìn)而發(fā)生路基不均勻沉降。

3.2 控制土方不均勻沉降的措施

對(duì)縱向半填半挖路段或者橫坡比較陡的路段，施工時(shí)首先應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行縱向臺(tái)階施工，通過(guò)填完一層壓另一個(gè)臺(tái)階的方法對(duì)臺(tái)階進(jìn)行壓實(shí)，然后按照低往高的方向進(jìn)行分層填筑，以路基頂為起始點(diǎn)，當(dāng)填筑高度距離其達(dá)到1.5m時(shí)，層面壓實(shí)度就需按照94區(qū)進(jìn)行控制。對(duì)于橫向填挖結(jié)合部，結(jié)合處下挖至1.5m并以此做1m寬的臺(tái)階，其高可為一個(gè)土方填筑厚層。對(duì)于路基填高＜1.2m的路段，應(yīng)將＜1.2m的路段范圍內(nèi)挖除70cm左右，在進(jìn)行整平處理后再進(jìn)行碾壓，然后向挖出部位填上滲水性比較好的材料，以提升路基的承載能力[2]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，路面結(jié)構(gòu)和路基是公路的重要組成，而路基是公路路面的重要基礎(chǔ)，作為重要組成部分，路基和路面共同來(lái)承受公路行車(chē)荷載。路基的不均勻沉降的這一質(zhì)量問(wèn)題一直是瀝青公路施工中普遍存在的，也是困擾公路工程技術(shù)相關(guān)人員的一個(gè)難題，如果路基出現(xiàn)不均勻沉降，很大可能會(huì)對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重影響。文章通過(guò)了解瀝青路面結(jié)構(gòu)及造成其破壞額原因，并分析了路基不均勻沉降對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)的影響，同時(shí)提出了控制路基不均勻沉降的措施，以保證路基工程質(zhì)量，盡可能地降低對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)的影響。