錢云艷

（嘉善縣交通建設(shè)投資集團有限公司 浙江嘉善 314100）

基于公路路基沉降及施工控制技術(shù)研究

錢云艷

（嘉善縣交通建設(shè)投資集團有限公司 浙江嘉善 314100）

隨著交通量的不斷增加，很多地區(qū)原有寬度的公路已不能滿足運輸?shù)男枨?，需在原有道路的基礎(chǔ)上進行拓寬，但在道路拓寬的過程中往往出現(xiàn)新舊路基差異沉降的問題，影響公路的使用質(zhì)量。本文結(jié)合拓寬工程路基差異沉降造成的病害原因分析，提出了路基沉降的控制措施。

公路；差異沉降；控制

引言

我國早期建設(shè)的公路多為雙向雙車道形式，隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，交通量逐年增加，傳統(tǒng)形式的公路已不能滿足運輸?shù)囊?，為了改善通行能力，需結(jié)合實際工程將原有路面拓寬。在公路拓寬的過程中，暴露出較多的工程問題，最主要的是新舊路基的差異沉降。在公路改造過程中出現(xiàn)的差異沉降將影響道路的安全性能，造成路基路面病害，降低行車舒適感，降低道路的通行能力，阻礙公路經(jīng)濟效益和社會效益的發(fā)揮。

1 工程案例

以G320公路主干線嘉善段為例，工程位于嘉善火車站以北，平黎公路以西，起始于嘉善縣潘家浜，止于平黎線，沿線為嘉善縣經(jīng)濟較為活躍的地帶。國家十三五期間調(diào)整了城鄉(xiāng)規(guī)劃，重新從區(qū)域規(guī)劃層面對嘉善的交通發(fā)展進行了發(fā)展定位和戰(zhàn)略指導。擬定將公路擴建為四車道，新路路基寬度26m，公路中央分隔帶寬度3m。在擴建過程中，新舊路基不一致導致路基出現(xiàn)不均勻沉降，表現(xiàn)出較多的路基和路面問題。

2 公路病害類型

2.1 路基病害

公路的路堤位置，在實施拓寬工程后，新舊路面的結(jié)合位置出現(xiàn)不同程度的滑移，嚴重者出現(xiàn)整體坍塌。如果拓寬路基的結(jié)合位置出現(xiàn)的滑移量較小，結(jié)合位置出現(xiàn)錯臺現(xiàn)象，雨水沿著錯臺的縫隙進入路基，嚴重威脅著路基的穩(wěn)定性；如果拓寬路基的結(jié)合位置出現(xiàn)的滑移量較大甚至整體坍塌時，拓寬路面的整體出現(xiàn)損壞，原有的路基的穩(wěn)定性受到影響，路面結(jié)構(gòu)受到嚴重的破壞[1]。

2.2 路面病害

公路拓寬工程結(jié)束后，新舊路基出現(xiàn)的不均勻沉降見導致路面結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)一定程度的附加應力。如果路面材料自身承受的強度小于附加應力與車載，將直接降低路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，路面出現(xiàn)開裂問題，這是在拓寬公路的過程中最常見的路基病害。另外，新舊路基的不均勻沉降將會使載荷施加于舊路基的邊緣地帶，舊路的路拱發(fā)生嚴重變形，在重復作用之后導致道路的結(jié)構(gòu)層開裂，出現(xiàn)路面斷裂的嚴重病害。

3 公路病害的產(chǎn)生原因

拓寬工程結(jié)束之后造成的路基、路面病害，都可以看作是新舊路面差異沉降導致的，病害原因具體表現(xiàn)為路基變形、路基路面的穩(wěn)定性變差、新舊路基結(jié)合不良和地質(zhì)條件的影響，在多種因素的作用下，拓寬過程中出現(xiàn)嚴重的病害，現(xiàn)從設(shè)計方面、施工方面、填料方面和地質(zhì)方面歸納探討病害的產(chǎn)生原因。

3.1 設(shè)計方面

公路的拓寬工程近幾年才興起，因此在技術(shù)方面缺乏相應的理論指導，例如施工的拼接方面還處于摸索階段，沒有詳細完善的規(guī)范可循，很多設(shè)計只是基于經(jīng)驗。在具體拓寬工程中難免出現(xiàn)問題。

在臺階開挖和舊路削邊方面，臺階的尺寸和削邊程度都是根據(jù)經(jīng)驗的，并沒有進過精確的計算，只有在實際工程出現(xiàn)問題后才去改善設(shè)計。

選配新舊路基結(jié)合部的材料時，對材料的選擇、鋪設(shè)層數(shù)、鋪設(shè)長度等并沒有進過嚴格的試驗探究，無法保證方案的經(jīng)濟性和合理性[2]。

排水設(shè)計不完善，地表水下滲，路基受潮，強度降低，路面開裂后路基強度大幅度下降。

3.2 施工方面

新舊路基結(jié)合位置的施工工藝復雜，如果密實度不能滿足要求，臺階開挖不合格，舊路邊坡處理不當?shù)葘е陆Y(jié)合部位的強度降低，新路基出現(xiàn)沉降。

對結(jié)合部位的清理不得當，結(jié)合面較為薄弱，新舊路基底部土壤在荷載增加的同時出現(xiàn)沉降。邊坡開挖過大，邊坡開挖面長時間暴露，在雨水沖刷的作用下，出現(xiàn)路基虧方的問題。路基填土壓實度不夠，結(jié)合部位的處理不當，拼接處壓實度不足，導致路基非均勻沉降。

3.3 填料方面

道路改造后路基材質(zhì)和路面的結(jié)構(gòu)層厚度和強度存在差異，有的道路拓寬路基的填料質(zhì)量不合格，抗風性較差，填料中含有較多的植物根莖和腐蝕性土壤，舊路基會出現(xiàn)開裂。填料不滿足設(shè)計要求，填料不均勻或者填料的級配控制不合理導致病害出現(xiàn)。

3.4 地質(zhì)方面

公路所處的地段地質(zhì)情況較差，加速了新舊路面的不均勻沉降。隨著路面載荷的增加，舊路基已經(jīng)固結(jié)沉降到位，荷載小于新路基。

除上述原因外，還包括工程管理的問題，重載超載方面的問題，加劇了路基路面穩(wěn)定性的破壞。

4 路基差異沉降的控制方法

公路的路基差異沉降導致嚴重的路基路面病害，必須采取合理的措施進行控制，現(xiàn)從土工格柵加固、臺階開挖和削坡、沖擊碾壓等方面進行了探究。

4.1 土工格柵加固

在土工格柵加固之前，需要明確沉降量，因此需要布設(shè)相應的沉降板，沉降板布層位如圖1所示。

圖1 沉降板布層位設(shè)計圖

公路拓寬工程中，需要增加路基的基底與每層臺階頂面的加筋功能，需要在路基基底鋪設(shè)合成材料，減小施加于路基中的荷載，提高新舊路基結(jié)合位置的整體受力能力，降低新舊路基的沉降差異。當公路拓寬工程結(jié)束后，由于舊路邊坡往內(nèi)1m的位置有較大的剪應力，因此在鋪設(shè)土工格柵的過程中向舊路內(nèi)深入3m左右[3]。

如果上部荷載超過了土工格柵的設(shè)計應力，土工格柵將出現(xiàn)嚴重的變形，在荷載的作用下，土工格柵發(fā)生位移，最終導致路面出現(xiàn)裂縫。因此在鋪設(shè)土工材料的過程中，必須先保證土工格柵的變形穩(wěn)定，對土工材料施加一定時間的預應力后再填料施工，避免土工材料的位移導致路面出現(xiàn)裂縫。為了提高加固效果，本段工程在路基的上部也鋪設(shè)了土工格柵。

4.2 臺階開挖和削坡

為了提高施工后新舊路面的結(jié)合力度，本段公路東側(cè)應用臺階開挖方式，提高新舊路面的抗剪能力和摩阻力，加強新舊路面的整體性，便于土工格柵的鋪設(shè)。在臺階開挖的過程中，對舊路進行削坡處理，保證路基拓寬工程的順利實施，及時清除路基邊坡中不滿足施工要求的土體，為下一步施工提供便利。常見的削坡和臺階開挖方式有兩種：①對原有路基進行削坡，削坡完成后再開挖臺階；②直接在原有路基的基礎(chǔ)上開挖臺階。本次工程中先削坡再開挖。開挖過程中的需要注意施工順序，本次改造工程采用自下而上的開挖方式，以提高施工的便利性。

施工過程中，控制削坡的坡度，為了保證新舊路基位置的結(jié)合力度，在本段公路改造中，一般將邊坡的坡度定為2：1或2：3?？刂婆_階的尺寸，重點在于臺階的高度和寬度。

結(jié)合《中華人民共和國公路施工規(guī)范》，在公路拓寬過程中，臺階開挖的高度為80cm。針對G320國道的實際，在施工中將臺階寬度選為150cm。在施工過程中控制開挖尺寸，及時檢查路基填料和壓實度。為了保證新舊路基良好銜接，在臺階開挖中設(shè)置一個內(nèi)傾角，避免路基出現(xiàn)滑移或錯臺，本次工程將臺階的內(nèi)傾角設(shè)置為3%。

4.3 沖擊碾壓

為保證路基的整體性，提高新舊路基的強度和銜接效果，降低工后沉降，提高路基的抗變形能力，避免路基不均勻沉降，需要在拓寬工程中嚴格控制新路基的壓實度，為了提高新路基的壓實程度。

該段公路采用沖擊碾壓的方式提高新路基的壓實度，降低新舊路基的差異沉降。利用沖擊碾壓的施工方法，可以提高新路基的壓實度和承載能力，也可提高路基的沉降速度[4]。

施工中應用的沖擊碾壓機最顯著的特點是將傳統(tǒng)圓形輪改為非圓形輪，這些四邊形或五邊形的輪子擁有交替排列的沖壓面，運行方式如圖2。

圖2 沖擊碾壓方式

在應用過程中，大功率牽引車帶動輪子滾動，碾壓輪的交替上升和下落，產(chǎn)生較大的沖擊能量，這種高振幅、低頻率沖擊碾壓能保證路基土體密實度的增加，具有較強的技術(shù)優(yōu)勢。沖擊碾壓的過程中，將勢能轉(zhuǎn)化為沖擊能，擊實路基土體，提供路基土體的穩(wěn)定度和密實度，為了提高密實度，本段公路共壓實8次。由于地基的處理要求不同，土體的力學特點存在差異，施工過程中一般會結(jié)合實際的壓實效果來選擇壓實遍數(shù)。

5 結(jié)束語

公路的拓寬工程中出現(xiàn)新舊路基差異沉降的問題十分普遍，為了提高道路的改造效率，提高社會效益和經(jīng)濟效益，必須對路基沉降導致的各種病害原因進行分析，從而找到合適的施工方法，有效控制沉降，提高施工質(zhì)量。

[1]李茂英，曾慶軍，莫海鴻，等.公路拓寬工程沉降控制復合地基優(yōu)化設(shè)計[J].巖土力學，2009（02）：535～540.

[2]宋文佳.公路拓寬路基差異沉降特性與控制措施研究[J].長安大學，2013，04.

[3]范黎明.公路拓寬軟土路基差異沉降分析理論與工程實踐現(xiàn)狀[J].城市道橋與防洪，2015（05）：43～47.

[4]王法雨.公路拓寬工程新老路基差異沉降分析[J].中外公路，2011（05）：43～45.

U416.1

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1004-7344（2016）04-0148-02

2016-1-20