高填方路堤的破坏主要表现在路堤失稳和不均匀沉降而引起的路面破坏,其主要外观表现为裂缝。而路面结构的损坏有多种表现形式,可以统称为路面病害。主要表现在填挖交界带、半填半挖交界带。高填方路堤的不均匀沉降不但会导致路基本身的损坏,还会因路基顶面的不平整在路面结构内产生附加应力,附加应力本身或与车载等共同作用,将导致路面结构的损坏。此外,路基边坡失稳是路基特定部位不均匀沉降发展到一定程度之后的破坏形式。在施工和通车初期路堤失稳的情况时有发生。
1.路基裂缝
路基裂缝是指由路基内部发展而成的裂缝。填土裂缝的类型可以从不同的方面加以分类。按部位可以分为堤面裂缝和内部裂缝;按走向可以分为横向裂缝、纵向裂缝和龟裂缝。按成因可以分为变形裂缝、滑坡裂缝和振动裂缝等。其中,对路堤影响最大、出现频率最多的是变形裂缝,如图3-5。
图3-5 高填方路堤纵向变形裂缝
根据裂缝走向与路线走向的交叉关系,高路堤裂缝大致可分为横向裂缝和纵向裂缝。如图3-6、图3-7。
图3-6 桥台背填土中的横向裂缝图
图3-7 纵向裂缝平面发展示意图
路基裂缝一般与路基及地基的不均匀沉降及变形有关,根据其产生的原因可将纵向裂缝分为变形稳定性失稳产生的不均匀变形裂缝,以及强度稳定性失稳产生的整体滑动裂缝两大类。
产生高路堤纵向不均匀变形裂缝的内在因素是路堤填土变形稳定性较差,外在因素是路堤自重较大及动荷载的影响。这类裂缝平面分布近似一直线,平行于路基纵轴线,且相对集中在车辆荷载集中的行车道附近或路基排水不畅的区域,该种裂缝通常垂直向下发展,如图3-8。
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图3-8 高填方路堤不均匀变形裂缝
滑动裂缝是由高路堤边坡整体滑动失稳产生的,该种裂缝的平面形态呈现为在两端或一端向路缘方向发展,裂缝深度开展形态呈现为向下伸延同时弯向路基边缘的弧形,如图3-9。
图3-9 高填方路堤滑动裂缝
2. 路基整体下沉
路基沉陷是指路基表面在垂直方向上产生较大的沉落,如图3-10所示。路基沉陷有两种情况,一是路基填土本身的压缩、固结沉降,二是由于路基下部天然地基承载力不足,在路基自重作用下产生沉陷或向两侧挤出而造成的,如图3-10。高填方路堤下沉主要有堤身下沉与地基下陷两种类型,不均匀沉降将造成局部路段的破坏,影响公路交通。
图3-10 路基整体下沉
由于高填方路堤的整体沉降,在已经投入运营的高等级公路上,在桥涵等构造物顶部明显凸起于前后路面的现象并不鲜见。尤其是处于软土地基上的高填方路堤段,这种现象较为普遍。其特点是无桥涵等构造物段的路面平顺完好,桥头及涵洞前后的路面无局部凹陷,在桥涵和高路堤结合部以及高填深挖路堤结合部路面间有较为明显的错台凸起,并在一定的时间范围内,凸起的高度有不断增大的趋势,严重威胁着道路的安全。
3. 路基边坡失稳
路基边坡滑塌是最常见的路基病害,主要是由路基稳定性不足引起的。路堤边坡过陡、压实不足、边坡坡脚被水淘空是路堤边坡滑坡的主要原因。高填方路堤修筑技术还不完备,缺乏相应的设计与施工规范。在参照已有土质路基设计和施工规范基础上,更多的是靠设计和施工人员按照自己的经验来进行的,这些都给路基安全稳定性带来很大隐患(如图3-11)。
图3-11 路基边坡失稳
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