山西省太原高速公路有限公司 山西太原 030006
摘要：在我国早期修筑的高速公路中，受地形、投资等条件的影响，收费站出口的选址存在局限性。同时，随着使用年限的增加，行车载荷的日益严重，在自身静荷载和行车动荷载的共同作用下，收费广场路面发生明显的地基沉降以及裂缝，导致地面开裂破损、塌陷情况非常严重，收费岛开裂，收费岛岛上设备与收费亭倾斜损坏严重，收费岛预埋管线、收费大棚发生扭转变形，严重影响了收费站的正常使用，对出入车辆以及工作人员的人身安全带来极大的威胁，存在极大的安全隐患。又因没有重新选址的条件，在原址进行处置。本文结合实践治理经验，并探讨了各种病害的防治措施，有助于保证收费站的运营安全和节约成本，延长高速公路的使用年限。
过去几年间经济的持续高速增长，使得我国的高速公路建设如火如荼，经过多年的运营，收费站选址在复杂地质条件下、地形及修筑、运营和保养过程中的诸多问题导致高速公路病害不断呈现，其中路面防护病害是困扰广大工程技术人员的难题之一。
一、病害原因分析
1）目前影响某某收费站安全的主要因素某某大断带引发的地裂缝，因地壳构造运动的间歇性、不均匀性，无法准确预知断裂带的活动规律。
某某大断裂是吕梁山断块隆起区与晋中断陷盆地的分界断裂。它西起汾阳县向阳村北，呈NE向延伸至交城、清徐、晋祠一线，再经寿阳县坪头延伸至盂县兴道一带，全长约180km，总体走向呈NE55°左右，断裂面倾向SE，倾角约60-70°。该断裂为多期活动断裂，主要形成于中生代，新生代以来仍在活动。该断裂带活动性最强的是断裂中段的清徐-交城一带，断裂两盘垂直差异运动幅度4.0km左右。该断裂走向NE70-80°，在平泉村以东呈弧形转向NE55°向北东延伸，断裂面倾向SE，在清徐县境内延伸15.5km。
根据2008年9月山西省地震工程勘察研究院提交的《山西省清徐县境内交城断裂带、地裂缝勘察及地震活动评价报告》，清徐东马峪主地裂缝年平均垂直形变速率为9mm/a，水平开裂速率为5mm/a，右旋钮速率为0.3mm/a。此处构造地裂缝为清徐西边山一带主要的地裂缝类型，受清-交断裂带的控制，分布于交城断裂带及其附近，具有规模大、破坏性强的特点。
在场地区域内由两条大型裂缝，裂缝深度较大，走向大致与断裂构造走向一致，裂缝两侧由地面下沉的特征，地裂缝大致呈直线状，走向与断裂构造走向基本一致。
2）路面日常养护以修补为主，局部路面修补整体性差。改区域地处太原市蔬菜、瓜果主要生产基地之一，轻重工业同时发展，且利用靠近太原的地理优势大力发展旅游业，车流量增长较快，特别是大中型货车，当重载车辆通行时，会进一步加剧路面的损坏，加上因地质构造运动引发的地基沉陷等因素，导致近几年路面修补越发频繁，陷入恶性循环。
3）近几年，雨水较多，地表水通过地裂缝及路面表面等侵入路基，造成路基沉陷，水泥砼面板局部区域有空洞的存在，在重载车辆的作用下，进一步引发路基沉陷，路面开裂等病害。
二、处置条件
1、地形、地貌
太祁高速公路清徐收费站位于太原市南部清徐县西，距清徐县城2km，其所在地理坐标为：东经112°10′～112°37′，北纬37°22′～37°48′。
项目地处清徐县西部，清徐县地势西高东低，北高南低，它的生成演化都受地质构造所控制，依据成因类型、岩性、形态划分为四大地貌单元：剥蚀构造砂页岩中低山区Ⅰ、侵蚀堆积成因Ⅱ（分为洪积扇裙区Ⅱ1和倾斜平原区Ⅱ2），堆积成因的洪积、冲击交接洼地Ⅲ，堆积成因的冲积平原区Ⅳ。本项目位于侵蚀堆积成因的洪积扇裙区中部，坡度为2度，比差10m，海拔高度775-785m。
2、气象
本区地处山西黄土高原中部，属温暖带大陆性气候，其主要特点：四季分明，春季升温快，日差较大，干旱多封杀；夏季较热，雨量集中，且多暴雨；秋季晴天增多，能见度好，天气稳定烧遍；冬季寒冷、雨雪较少，多寒冷天气。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据清徐县气象站系列观测资料，全县多年平均降雨量为433.35mm，年最大降雨量为711.1mm（1969年），年最小降水量为225.4mm（1965年）。多年平均气温10.2℃，七月份最热，月平均气温24℃，一月份最冷，月平均气温-6.1℃，一般无霜期185天。
3、水文
清徐县河流均属黄河流域汾河水系，主要有汾河及其支流。县内计有大小河流16条，其中边山山洪河沟12条，平原区河流4条。边山山洪河沟均发源于清徐县山区，其特点为基本无清水流量，具有随洪水暴涨暴落的自然特征。平原区河流包括汾河、宵河、乌马河、象峪河4条。
4、工程地质概况
（1）地层岩性
本项目区域主要以第四系松散岩类土体为主，上部以粘性土为主，加有冲积、冲洪积漂卵石和卵砾石。下部为强风化、中风化基岩。
（2）地质构造
清徐县地处晋中新生代断陷盆地北段西北边。晋中盆地西陡东缓，边山受清交大断裂控制，构造线为北北动向展布，受华夏系及吕梁山弧形构造联合作用所控制，以压扭应力所产生的褶曲和断裂为主。
（3）地震与区域场地稳定性及适宜性
区内地质构造复杂，其中较大断裂为交城断裂，交城断裂是现今仍在活动的断裂，本项目正好处于断裂带引发的地裂缝上。区域内地震活动较强烈，地震活动频繁，区域稳定性较差。根据国家质量技术监督局2001-02-02发布的国家标准（GB18306-2001）中国地震动参数区划图，本项目区域设防基本烈度为Ⅷ度区，地震动峰值加速度为0.20g，反应谱特征周期为0.4～0.45s。
三 处置方案
收费大棚采用分离式设计
1收费站
原收费站受断裂带影响较大，出现局部沉陷、断板、脱空、接缝损坏、雨雪天气积水积冰等现象。为减缓断裂带不均匀沉陷，防止路面水渗入半刚性基层造成基层冲刷，结构层增设8cm沥青混凝土基层及20cm土工格室加筋砂砾垫层。土工格室加筋砂砾垫层具有减少不均匀沉降，减少应力集中的作用。为改善道路行驶质量，恢复路面使用性能，减少地质灾害影响，路面挖除后重新铺筑。
水泥稳定碎石底基层顶面设置下封层。因收费车道设置有车辆检测设备，要求为无铁区，故收费岛内车道板块未设钢筋，采用素水泥混凝土面板。
收费岛采用分离式设计，设置独立岛头，岛尾，和分隔设施。
2、板的平面尺寸
钢筋混凝土面板一般采用矩形，其纵向和横向接缝应垂直相交，纵缝两侧的横缝不得互相错位，处于曲线段内的混凝土面板横向接缝应沿曲线半径方向划分，纵向缩缝间距按收费岛之间宽度确定。钢筋混凝土路面的板块划分见有关图纸。
2、现如今，路基病害仍然难以完全避免，威胁着行车安全、影响着行车舒适性，同时也缩短了公路工程的使用寿命。因此，强化对路基病害产生原因的分析，并采取有效的预防控制措施，是保障公路交通安全，进一步提升公路工程质量的必然
3、防护措施
（1）为减少大型车辆通行对收费广场路基的影响，建议太原高速公路有限公司与清徐县政府沟通协调，做好分流大型车辆至清徐南互通工作，减少社会影响。增加活动限高龙门架设施
（2）减轻自重，将原有整体膜结构收费顶棚改改造成分离式简易棚，
（3）基础采用
（4）清徐收费站中心距离被交路八一路155m，距离前方分流点的距离为88m。受清徐收费站出口侧国防光缆以及入口侧清徐管理站的限制及相关规范要求，本次处置对原清徐收费站进行全部拆除后，在清徐收费站原站址基础上恢复建设。
（5）现清徐收费站没有设置ETC车道，增设ETC车道后，“2入4出”入口方向仅剩1个MTC车道，车流高峰期时难以满足需求，故本项目将原收费站出入口由“2入4出”调整为“3入3出”，含1入1出ETC收费车道。
（6）因占地增加困难等因素，实地现场调查后，对收费站中心线进行局部调整，本次处置范围为FK0+000～FK0+141.670，对应原设计中E匝道设计桩号为EK0+080～EK0+220，处置长度141.670m。纵断面设计尽量贴合原地面标高，减少对收费站周围的破坏。
4路基、排水设计
1、本项目为低填或浅挖路段，以清除旧路面开挖路槽为主，有少量填挖土方，不对原路基边坡及防护工程造成破坏。低填路段超挖换填30cm砂砾。详见相关图表。
2、本项目为低填或浅挖路段，路面水通过由路拱与纵坡的合成坡度排至排水沟或边沟中；对原有排水沟、边沟修补或拆除重建，排水沟、边沟采用C20混凝土浇筑。
选择。
参考文献
［1］王晓琴，李成才，刘崭，等．公路路基路面常见病害与处置指南［M］．北京：人民交通出版社，2011．
［2］丁圣明．公路路基病害预防和治理研究［J］．中国新技术新产品，2009（12）：30-31．
论文作者:武跃良
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/7
标签：清徐论文; 清徐县论文; 收费站论文; 路面论文; 裂缝论文; 路基论文; 交城论文; 《建筑学研究前沿》2018年第17期论文;