摘要：根据现场实际情况分析新老拼接部裂缝形成原因，通过台阶开挖、结合部增加土工合成材料、路基强夯、超载预压等方法减少结合部纵向裂缝。
关键词：改建工程；不均匀沉降；衔接部裂缝；裂缝原因；预防措施
1、工程概况
道路主线由双向四车道扩建为双向八车道，建设标准为一级公路，路基标准断面宽度为36.5～61.51m，设计速度80km/h。
1.1老路宽度范围
老路路面结构为：4cmAC-16C中粒式沥青砼+6cmAC-25C 粗粒式沥青砼+（20+20）cm水泥稳定碎石+20cm 级配碎石。
根据现场调查情况，老路段为2011年建成通车，虽经过多年的使用，原有老路路面状况较好，老路路面完全利用，中央分隔带宽度 根据现场实际情况加宽，本次改 建拆除原有中央隔离带并新建。
1.2拼宽路基范围
拼宽路面结构为：4cmAC-13C 细粒式改性沥青混凝土+6cmAC-20C 中粒式沥青混凝土+18cm 水泥稳定碎石基层（振动成型）+32cm 水泥稳定碎石底基层（振动成型）+10cm级配碎石垫层。
2、存在问题
目前，我国有近13万公里的高速公路，其中浙江、江苏、上海等沿海地带高速公路，有许多是建在软土地基上。当今道路改建工程比较多，在工程施工完成使用一段时间后路面上经常会出现纵向裂缝和横向裂缝等危害。尤其是建设在软土地基上的工程，危害更加明显。裂缝的深度和宽度会根据地基厚度以及填筑材料的性质不同而不同。对于这些改扩建工程新老路基结合部的施工显得尤为重要。因此，我们根据新老路基结合部位施工的处理方法、新老路基之间的不均匀沉降及裂缝形成原因和发展规律进行研究。寻求更为科学合理的施工，从而达到减少新老路基结合部纵横向裂缝的目的。
3、原因分析
3.1纵向裂缝发展的规律
拼宽工程纵向裂缝，主要产生于新老路面结合部，沿道路纵向发展，随着时间的推移，裂缝的宽度、长度和深度不断增加，裂缝的长度可达几十米甚至几公里，宽度可达几毫米甚至几厘米，对道路的整体性和稳定性造成破坏。
选定某一位置裂缝，通过定期观察记录裂缝发展过程中的数据，得到裂缝发展过程是，随着时间推移裂缝发展速度增快，直到一定时间后裂缝发展达到一个稳定值。选定不同厚度路基，通过定期观察记录裂缝发展中的数据，得出填筑路基厚度越厚，裂缝宽度越宽，长度越长。
3.2新老路基沉降不均
原有道路为2011年建成通车，经过多年的车辆碾压和自然沉降，原有道路路基沉降已经基本完成，处于相对稳定状态，后期沉降量很小。改建工程新填筑的路基沉降时间较短，后期沉降量较大。尤其是在车辆荷载作用下新老路基之间产生相对较大的差异沉降，进一步使得路基变形，严重时就会路基拉裂，形成纵向裂缝。随着时间的推移裂缝会越来越大，直到新路基沉降稳定，裂缝达到一个稳定值。
3.3新老路基结合部强度不足
改扩建工程中，如何保证新老路基之间衔接紧密使之形成一个统一整体也是避免纵向裂缝的一个关键性因素。衔接部分处理不当、强度不足的改扩建工程路面的纵向裂缝往往出现的比较严重。因此，在施工过程中对新老路基的特殊处理就显得尤为重要。通常，我们可以通过台阶开挖、增加土工织物、强夯等方法对结合部位进行处理。在施工现场，我们只有更深刻的认识新老路基拼接裂缝形成的原理，找到影响开裂的关键因素，才能在以后的老路拓宽的施工中找到最优的处理方法。
3.4新老路基的设计不同
新老路基的设计不同，在结合部位存在一个接触面为临界点，临界点两侧路基选用的材料不同、路面的结构层厚度、强度不同。在日常运营过程中，车辆荷载作用下必然会导致两侧受力存在差异。随着时间的累计，当这种差异达到一个临界值时，结合部位就会发生开裂。
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扩建工程和老路的施工队伍选用不同，施工队伍的施工水平存在差异，施工质量、路基的压实度和弯沉等各项指标之间必然会存在差异，当二者之间的差异比较大时，会导致路基的拉裂从而形成裂缝。
4、预防措施
4.1结合部位台阶开挖
台阶的开挖不但可以增强抗力降低下滑力，还可以使得路堤的沉降分层消减。在开挖台阶过程中，我们要严格按照施工规范进行，把一些生长较深的树根和杂物清理干净。开挖的高度和宽度保证能够抵抗沉降位移引发的扭转力矩。在碾压过程中，台阶的压实度要高，保证和拓宽工程中有相同的压实度，自身不能出现沉陷。在本工程施工中，路基拓宽之前，先对老路边坡开挖成台阶状。第一阶高度为路面结构层厚度，每台高为30cm，每个台阶的宽度为100cm，然后分层填筑，分层压实。对于结合处出现的死角我们需要采用重型压路机进行碾压密实，必要的情况下，可以用强夯及对死角反复夯实。
4.2增加土工织物
道路中经常会出现反射裂缝，在改扩建工程中结合部位的纵向裂缝是一种十分常见的病害。形成这这病害的原因多种多样，我们通常可以在路基和路面中放置土工合成材料，土工合成材料放置在路基中时不仅能够增加路基的稳定性改善土体的模量，提高路基质量，还有利于荷载的水平方向传递，延长道路的使用寿命。土工合成材料放置在路面中时，不但可以增加路面的抗裂性能，还可以起到隔离作用，避免了基层的裂缝反射到沥青面层上引起路面的开裂。有些人认为，可以通过增加面层的厚度，来增加反射距离，从而减少反射裂缝。虽然这种方法可以减少一部分反射裂缝。但是，沥青面层厚度较厚的时候，必然容易产生车辙，影响路面的使用性能，且投资费用增加。土工合成材料可以减少面层厚度，在不增加施工难度的前提下降低投资费用。本工程使用的钢塑格栅和玻纤格栅具有较高的抗拉强度和模量。玻纤格栅表面经处理后与沥青粘结性强、材料网格与骨料的嵌锁性能好。因此，当它们设置在路基和面层中时，通过自身的高抗拉模量能抵抗和消减结合部位的应力集中，从而达到减少裂缝的目的。
4.3路基强夯
强夯法是通过重力的作用，使重锤从高处自由落下，在接触土体的瞬间产生巨大的能量，这种能量迫使土体空隙中的气体和水分排出，达到压实和提高了其强度的目的。强夯法施工设备和工艺比较简单，人员操作方便、简单易学，对填筑土质的要求较低，适用范围广泛，使用后效果比较显著。它的施工速度快，与换填法相比，工期可以减少一半左右，减少了换填的原材料，降低施工成本。本工程使用强夯法的范围为新老路基结合部两侧各一米。在强夯过程中对每一夯击沉降量进行记录分析，以最后两击沉降量的平均值作为控制标准。对于地质条件较差的施工段我们可以增加夯击次数或增加填料中的片石，以达到强夯目的。每一层强夯完成后经检测压实度和弯沉值达到设计及规范要求，才能进行下一层施工。这样的施工方法能够增强新老路基结合部的强度，降低新路基后期沉降，减少新老路基之间的沉降不均匀，从而减少拓宽工程新老结合部的纵向裂缝。
4.4等载、超载预压
加载预压是利用临时堆载的土石方料，对地基进行预压，达到预先完成大部分的沉降，增强地基承载力。在预压过程中土体孔隙中的水和气体慢慢排出，孔隙的体积慢慢减少，土体不断固结，后期的沉降大大减少，土体的抗剪强度不断增加，降低了剪应力大于抗剪强度引发开裂的可能性。本工程地处沿海地带，地质为含水量高、可压缩性大、透水性差、强度低的粘土层。工程中的斜郭塘大桥桥头路基填筑高度高达4米，利用路堤的自身荷载作为预压荷载，减少了预压材料的成本，缩短了施工工期。
5、结语
新老路基结合部的施工是拓宽工程施工中的重点，而纵向裂缝又是结合部施工最常见的危害之一。如何处理才能预防或减轻结合部位纵向裂缝是一个值得研究的课题。本文对新老路基结合部位的施工进行了初步的研究得出以下结论：
1、改扩建工程中路面纵裂缝产生主要原因有新老路基之间的沉降不均匀和结合部位强度不足。路基的不均匀沉降引起路面及基层中产生附加应力。附加应力随着不均匀沉降增大而增大。当附加应力达到结合部位材料破裂的极限强度时．纵裂缝就会产生。
2、预防纵裂缝产生的措施包括结合部位台阶开挖、增加土工合成材料、路基强夯、等载、超载预压等，不同的方法适用于不同的地质条件。我们可以根据现场环境条件选用效果最好成本最低的方法。
参考文献：
[1]刘亚军，樊明顺，基于强夯法的台背回填技术研究[J]；科技创新导报；2011年16期
[2]陈要杰，杨兵，新老路基拼接处理技术概述[J]建筑与发展，2010，（9）
论文作者:尹建坤,曾玉婷
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/19
标签：路基论文; 裂缝论文; 新老论文; 路面论文; 纵向论文; 预压论文; 工程论文; 《基层建设》2019年第9期论文;