摘要：西北地区新疆乌鲁木齐湿陷性黄土区域沥青混凝土路面受天气、沿线特殊土及不良地质影响，易产生路面裂缝，本文主要分析了裂缝成因及治理措施，工程实践后效果良好。
关键词：沥青路面 纵向裂缝 成因分析 治理措施
前言
西北地区新疆乌鲁木齐湿陷性黄土区域，某高速公路通车三个月后，沥青混凝土路面出现了多处纵向裂缝。结合此情况，本文对路面裂缝成因进行了分析，并提出采用反压护道治理方案，经理论分析及实践后达到良好的效果，具有一定的借鉴性。
1 工程概况
1.1地形地貌
新疆某高速公路建设项目地处新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市米东区，米东区地处天山北麓，准噶尔盆地南缘，地势东南高西北低。最低处在市境北部古尔班通古特沙漠南缘的东道海子，海拔418米；最高点为位于东南部的艾不里哈斯木达拉峰，海拔4233.8米。境内总的地貌形态分为东南部丘陵山区、中部平原区、北部古尔班通古特沙漠区3大类。
项目所在区域为东南部低山丘陵区，地势由东南向西北倾斜。此区域地势起伏较大，地表为细粒土，下伏圆砾、基岩，植被发育，地貌类型单一。
1.2 地质构造及地层岩性
本项目研究区位于准噶尔-北天山褶皱系的北天山优地槽褶皱带（Ⅱ2）和准噶尔拗陷地块（Ⅱ3）两个二级构造单元之间的过渡地带。它们又可以分为伊连哈比尕复向斜、博尔达复式背斜、柴达木-达坂城断陷、乌鲁木齐山前拗陷四个次级构造单元。本项目位于博尔达复式背斜构造单元内（Ⅱ32）。
通过采用钻探（钻探深度为11m)、原位测试、室内试验等方法进行填方路基边坡地质条件勘察，探明路面开裂地段地层岩性如下：
⑴ 填筑土: 以圆砾为主，灰褐色，稍湿-潮湿，稍密-中密，磨圆度一般，偶见卵、漂石，母岩以砂岩、灰岩等为主，充填物为中、粗砂。
⑵ 粉质黏土:土黄色，稍湿，硬塑-坚硬状，含白色钙质结核。
1.3 气象水文
米东区位于欧亚大陆腹地，远离海洋，属中温带大陆性干旱气候。夏季炎热，冬季寒冷，降水量少，气温差日、年变化大。勘察深度范围内未见地下水，融雪水或降雨会形成路面积水和坡面水流。
2 路面裂缝产生原因分析
2.1裂缝发生情况
新疆乌鲁木齐某高速公路2015年11月份全线通车前，项目建设单位组织对全线沥青混凝土路面进行了一次质量排查，当时未出现路面开裂现象。通车三个月后，2016年3月，个别段落沥青路面出现了纵向裂缝，裂缝最大宽度达2.3mm,最长为86m，共有10条裂缝（如图1所示），均发生在乌鲁木齐冬季积雪融化后，裂缝所处地段为湿陷性黄土区域。
图1 路面产生纵向裂缝
项目施工单位发现裂缝后，安排专人对裂缝位置设置沉降、位移观测点进行观测，并对路面进行钻芯取样及破检检测压实度和填料含水量，根据观测和试验结果对裂缝产生原因进行分析，并拟定出切实可行的裂缝治理方案。
2.2裂缝产生原因分析
2.2.1 融雪水流汇聚路堤，路基填料含水量增加，造成了土体不均匀沉降。
经过场勘查，本项目合同段路线走廊带范围内特殊性路基主要是盐渍土和湿陷性土,局部夹杂粘土或粉沙薄层，湿陷等级为非自重湿陷Ⅰ级或Ⅱ级，下伏不连续的卵砾石层或直接与基岩接触。当冬季积雪春融后，由于路基边坡设计为预制混凝土方格网护坡，本身不容易使雪水形成径流流入排水沟。当水流聚集量较大时，就改变了路基最佳含水量以及填层本身的黏聚力和内摩擦角（c、φ值）。本项目通过钻芯取样（最大深度11.7m)，对裂缝处土样的含水量进行测定，裂缝所在位置的路基填料基本为砂砾石土，在不同填土高度内均出现含水量较大情况，最大含水量16.3%(表1、表2为K28、K36段裂缝处路基填料含水量），大于路基填料的最佳含水量3%。所以，由于冬季积雪春融后水量较大，水流主要是从土路肩及坡面下渗到路基内部，导致了路基填料含水量增加，土体承载力强度减弱和变形模量的降低，加大了不均匀沉降，导致沥青混凝土路面开裂。
表1 K28段裂缝处路基填料含水量
2.2.2 路基基底黄土遇水受侵蚀，造成土体湿陷。
K45段路基基底原地面为湿陷性黄土，个别部位处于软塑-可塑状态。由于路堤处水流汇聚，基底黄土遇水受侵蚀，基底承载力明显下降，发生不均匀沉陷，使路面产生裂缝。
3 裂缝治理措施
3.1路基土滑动面的计算
根据上述分析，沥青混凝土路面发生裂缝主要是由于冬季融雪水流汇聚路堤，造成路基土路肩产生滑移。经现场钻芯取样、试验检测得出：裂缝处路基填料的黏聚力c= 2，内摩擦角φ=35，依据理正软件瑞典条分法计算抗滑安全系数（条分法的土条宽度为1m），计算模型如图2所示，具体参数见表3、表4。
计算结果：
最不利滑动面滑动圆心=(-6.000,18.000)(m)
滑动半径=18.974(m)
滑动安全系数=0.945<1,说明在此条件下必会发生滑动。
3.2路基反压护道处理方案
反压护道是在路堤两侧填筑一定高度和宽度的土石体，从而改善路堤荷载方式来增加抗滑力，减小边坡平均坡度，增加坡脚的重力以达到提高边坡整体稳定性。反压护道施工按照路基填筑标准进行分层填筑、碾压，并按照路基压实标准进行检测（图3为反压护道示意图）。
滑坡推力计算结果为：
本块滑体的X坐标范围:20.000到0.000(m)
上块传递推力=0.000(kN) 推力角度=0.000(度)
本块滑面粘聚力=2.000(kPa) 滑面摩擦角=35.000(度)
本块总面积=76.654(m2) 浸水部分面积 =0.000(m2)
本块中反压码部分面积= 29.154(m2)
本块总重= 1467.231(kN) 浸水部分重=0.000(kN)
本块总附加力Px=0.000(kN) Py=0.000(kN)
有效的滑动面长度=22.361(m)
下滑力=787.399(kN)
滑床反力 R=1312.331(kN) 滑面抗滑力=918.904(kN) 粘聚力抗滑力 =44.721(kN)
本块剩余下滑力=-176.227(kN)
本块下滑力角度=26.565(度)
故经过治理的边坡是稳定的，此方法实施有效。
4 工程应用
新疆乌鲁木齐某高速公路沥青混凝土路面裂缝处理采用反压护道施工方法，经过3个月的观察，路基未发生沉降，按上述措施处理后的路段未发现有裂缝产生，此方法可行。
5 结论
⑴根据分析裂缝发生原因，建议设计单位设计路堤时，在湿陷性黄土等特殊路基段设计混凝土路肩，同时做好防水工作，以减少雨水及融雪水下渗，造成对路基的破坏；
⑵采用反压护道方法进行路基裂缝处理，施工较为简单，提高了边坡的稳定性，具有一定的借鉴性。
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[3]李祝龙，青藏公路路基路面病害机理研究[J],公路，2001⑻：105-109.
论文作者:周岩
论文发表刊物:《防护工程》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/11
标签：裂缝论文; 路基论文; 路面论文; 含水量论文; 路堤论文; 填料论文; 混凝土论文; 《防护工程》2018年第3期论文;