陳　林（廣西路建工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530001）

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淺談降低高速公路改擴(kuò)建新舊路基不均勻沉降的方法

陳林（廣西路建工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530001）

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的交通發(fā)展也日益便利起來(lái)，而高速公路等基礎(chǔ)交通建設(shè)也在該過(guò)程中得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。高速公路的建設(shè)不僅能夠推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)也能夠不斷促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。同時(shí)，高速公路也具備其他交通設(shè)施無(wú)法滿足的優(yōu)點(diǎn)，例如速度快、效率高、運(yùn)量大及輻射遠(yuǎn)等。但是，隨著高速公路的不斷擴(kuò)建，新舊路基之間的不均勻沉降問(wèn)題日益顯現(xiàn)出來(lái)，其對(duì)高速公路的發(fā)展產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的不良影響。

高速公路；改擴(kuò)建；不均勻沉降；交通設(shè)施

目前，我國(guó)高速公路改擴(kuò)建過(guò)程中所面臨的重要問(wèn)題便是新舊路基的不均勻沉降。導(dǎo)致該問(wèn)題出現(xiàn)的原因主要包括兩個(gè)方面：①舊路基在經(jīng)歷多年的風(fēng)雨后，其所受到的自然沉降及行車荷載作用等因素的影響已趨向于零，因此，該階段的公路所具有的沉降量很低；②新路基在施工完成后的一段時(shí)間內(nèi)均處于一直的沉降過(guò)程中；新舊公路所具有的兩種不同的沉降現(xiàn)象導(dǎo)致不均勻沉降現(xiàn)象的發(fā)生。本文分別從以下幾個(gè)方面對(duì)如何降低高速公路改擴(kuò)建新舊路基的不均勻沉降展開(kāi)分析與研究。

1　不均勻沉降對(duì)路基造成的影響

在高速公路施工之前的道路清理過(guò)程中，由于樹(shù)木砍伐過(guò)程中沒(méi)有對(duì)樹(shù)根及表層土體進(jìn)行良好的清理，使得路基基底所具備的壓實(shí)度不能滿足基本需求，樹(shù)根等物質(zhì)由于長(zhǎng)時(shí)間的埋壓，會(huì)逐漸出現(xiàn)腐爛變質(zhì)現(xiàn)象；舊路在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用之后其沉降量會(huì)逐漸趨向于穩(wěn)定，而新公路在建成后的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)會(huì)具備較大的沉降量。以上兩種現(xiàn)象均是導(dǎo)致路基發(fā)生松軟或不均勻沉降問(wèn)題出現(xiàn)的主要原因。當(dāng)?shù)孛鏅M坡比高于1：1.5時(shí)，如果在路堤填筑工作進(jìn)行之前，施工者不能根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行臺(tái)階的挖掘，就會(huì)導(dǎo)致填料與地基之間存在一定的縫隙。在長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用后，這種路基會(huì)因填料失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生而導(dǎo)致坡面周圍的滑移，這種滑移現(xiàn)象的積累最終會(huì)導(dǎo)致不均勻沉降現(xiàn)象的發(fā)生。路基不均勻沉降的方式主要包括路基中心沉降、路基一側(cè)沉降以及路基兩側(cè)沉降三大類，如圖1所示。

圖1

2　導(dǎo)致高速公路產(chǎn)生不均勻沉降現(xiàn)象的原因

2.1高速公路路基的地形與地質(zhì)問(wèn)題

高速公路呈現(xiàn)的是一種帶狀的、較長(zhǎng)里程的構(gòu)造物，因此，其所占據(jù)的面積也是相對(duì)廣泛的。面對(duì)這種情形，施工者在進(jìn)行填筑時(shí)仍沒(méi)有采取壓實(shí)及換填措施，施工完成后的公路必定會(huì)出現(xiàn)擠壓移位或下沉等現(xiàn)象。如果某一段高速公路要經(jīng)過(guò)山區(qū)，即公路兩端是挖方的路段，而中間是填方的路段，這就形成了一個(gè)具有倒置三角形結(jié)構(gòu)的填方路段面，這時(shí)的路基底部便難以被壓實(shí)。在高速公路的施工過(guò)程中，通常是用片石來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)填方底部的分層填筑，該過(guò)程中，對(duì)于上半部分的填方，機(jī)械設(shè)備通常難以觸及，因此，只能依靠人力進(jìn)行填筑，這就會(huì)導(dǎo)致路基的壓實(shí)度難以滿足基本需求。

2.2高速公路施工工期與工藝的問(wèn)題

在對(duì)高速公路進(jìn)行施工的過(guò)程中，因?yàn)橘Y金等各種因素的影響導(dǎo)致施工工期不斷的縮短，這種現(xiàn)象的存在使得施工完成后的公路仍存在嚴(yán)重的沉降與路基下沉問(wèn)題。此外，填料的差異會(huì)使填方路基完成施工后存在不同程度的沉降現(xiàn)象，對(duì)于填筑高度相對(duì)不高的工程，其所具有的沉降現(xiàn)象可被忽略。而對(duì)于填筑高度較高的工程來(lái)說(shuō)，其所產(chǎn)生的沉降量也會(huì)較大，在特定的時(shí)期內(nèi)，當(dāng)填筑達(dá)到一定高度后，其所產(chǎn)生的沉降現(xiàn)象也開(kāi)始積累，嚴(yán)重時(shí)會(huì)有十幾厘米的高度。在高速公路的施工過(guò)程中，施工工藝的不合理性也會(huì)導(dǎo)致路基不均勻沉降現(xiàn)象的發(fā)生。例如，在施工過(guò)程中，沒(méi)有嚴(yán)格根據(jù)所規(guī)定的尺寸對(duì)臺(tái)階進(jìn)行挖掘，會(huì)使得機(jī)器設(shè)備難以展開(kāi)碾壓過(guò)程，這均會(huì)導(dǎo)致路基表面出現(xiàn)壓實(shí)度較低等現(xiàn)象的發(fā)生。

2.3水文氣候的問(wèn)題

高速公路的路基需要同時(shí)具備水溫性、剛度及穩(wěn)定性三個(gè)特點(diǎn)，而影響路基穩(wěn)定性的因素主要包括公路周邊的氣候環(huán)境及水文環(huán)境。在水的長(zhǎng)期作用下，路基自身的強(qiáng)度也會(huì)不斷降低，特別是在積極冰凍區(qū)等特殊部位，其會(huì)因水文環(huán)境的影響而呈現(xiàn)出周期性的凍融現(xiàn)象，該現(xiàn)象會(huì)使路基的強(qiáng)度有所下降，遇到降水量較大的天氣時(shí)，路基中的細(xì)顆粒也會(huì)嚴(yán)重流失，最終使得路基出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象。一旦雨水進(jìn)入路基內(nèi)部，路基就易出現(xiàn)局部的塌陷，再加上雨水流走能夠帶走大量的顆粒而使路基本身的孔隙率有所上升，路基一旦遇到重壓，就會(huì)使出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象。

2.4高速公路排水系統(tǒng)的問(wèn)題

在進(jìn)行高速公路的建設(shè)過(guò)程中，排水系統(tǒng)的不合理也能促使路基產(chǎn)生不均勻沉降現(xiàn)象。路基的地下水是一個(gè)動(dòng)態(tài)的存在，其也會(huì)導(dǎo)致沉降現(xiàn)象的進(jìn)一步加深，地下水的動(dòng)態(tài)變化與潛蝕作用共同對(duì)地基的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)特征及應(yīng)力分布產(chǎn)生一定的影響，這些作用最終會(huì)共同導(dǎo)致路基不均勻沉降現(xiàn)象的發(fā)生。

3　預(yù)防不均勻沉降現(xiàn)象的案例分析

3.1案例分析

某一處的高速公路總長(zhǎng)度為11.609km，合同中顯示的造價(jià)為2.1億左右，其中共有七座橋梁，長(zhǎng)度為2131.7m；一座隧道，長(zhǎng)度為325m；120萬(wàn)m2的土石方。其中具備多處特殊的路基結(jié)構(gòu)：11處零填淺挖路基、4處軟弱地基、5處高填方路基處治、11處陡坡路基處治以及100多處的縱橫向填挖交界處。這些特殊的路基結(jié)構(gòu)使得公路完成后具有較為嚴(yán)重的不均勻沉降現(xiàn)象，所以，施工人員需要采取一定的措施進(jìn)行預(yù)防與治理。

3.2預(yù)防不均勻沉降現(xiàn)象的措施

3.2.1嚴(yán)格控制填筑材料的質(zhì)量

在對(duì)高速公路進(jìn)行施工的過(guò)程中，對(duì)于路基材料的選取要遵循優(yōu)先選用級(jí)配較好的粗土粒，填料中應(yīng)不具有腐殖質(zhì)及有機(jī)質(zhì)土。此外，如果土體的塑性系數(shù)、液限系數(shù)及含水量不能滿足施工需求，那么施工者在進(jìn)行施工的過(guò)程中需根據(jù)實(shí)際情況適量的加入生石灰，在面對(duì)不同的土質(zhì)填筑材料，施工者在填筑的過(guò)程中要根據(jù)實(shí)際情況合理減少填筑層數(shù)，同時(shí)要嚴(yán)格將土層厚度控制在0.5m之內(nèi)。值得注意的是，施工者應(yīng)避免填筑過(guò)程中的混亂填筑，如果選擇的土體本身具有相對(duì)較差的透水性，那么施工者應(yīng)將路基表面加工成一個(gè)橫坡結(jié)構(gòu)，這樣便有利于上層水的有效排出。

3.2.2有效完善排水系統(tǒng)

在進(jìn)行高速公路的建設(shè)過(guò)程中，施工者應(yīng)注意排水系統(tǒng)的有效完善，從而對(duì)路基的不均勻沉降問(wèn)題進(jìn)行合理有效的預(yù)防與控制。有效完善的排水系統(tǒng)可以使高速公路的路基始終保持在一個(gè)相對(duì)干燥、穩(wěn)定及堅(jiān)固的狀態(tài)。通常情況下，為方便公路表面水的排放，施工者可以采取將路基頂面的2～4%處建設(shè)橫坡的方式；對(duì)于地下水的排出，施工者可以通過(guò)降低地底水位的方式減少地下水的影響。此外，施工者還要確保施工中各個(gè)層面都處于無(wú)水的狀態(tài)，因此，施工者應(yīng)在新舊路基的交界處建設(shè)臺(tái)階，從而有效避免路基表面裂縫的出現(xiàn)。

3.2.3合理處理高速公路的路基

在填筑高速公路的路基之前，施工者應(yīng)將施工范圍內(nèi)的雜草、樹(shù)根等雜物清理干凈對(duì)于，松過(guò)與耕過(guò)的土地，應(yīng)在壓實(shí)處理后再進(jìn)行填筑。值得注意的是，對(duì)于松土厚度相對(duì)較大、土層中有機(jī)質(zhì)含量較多的土地，施工者應(yīng)在進(jìn)行換填工作之后再實(shí)施分層性的壓實(shí)工作。

3.2.4嚴(yán)格控制路基的設(shè)計(jì)過(guò)程

在進(jìn)行高速公路的路基設(shè)計(jì)過(guò)程中，施工者首先要確保填筑高度的最小化，以避免路基因凍脹而使地面水、毛細(xì)水及地下水出現(xiàn)不穩(wěn)定性現(xiàn)象。在有效控制填筑高度的基礎(chǔ)上，施工者應(yīng)選擇砂礫等透水性的材料進(jìn)行換填工作，以防止路基中滲入水體，從而有效避免路基強(qiáng)度及穩(wěn)定性受到影響。在對(duì)路基進(jìn)行挖掘的過(guò)程中，施工者應(yīng)首先確保路基的換填厚度，同時(shí)也要注意在橫向排水不順暢的路段設(shè)置盲溝，如圖2所示。路床的填料應(yīng)選擇砂礫類的土體，填筑及路基的底部則可選用土質(zhì)相對(duì)較差的細(xì)顆粒，其中，路基縱橫方向的排水設(shè)計(jì)能夠幫助路基實(shí)現(xiàn)對(duì)水體的防范。

圖2

3.2.5提高路基土體的水分含量

在對(duì)高速公路進(jìn)行施工的過(guò)程中，施工者一定要注意路基土體中含水量的控制，使其含水量高于最優(yōu)含水量的1～2%，并采取一定措施以預(yù)防水分在運(yùn)輸機(jī)施工過(guò)程中的蒸發(fā)。此外，在路基壓實(shí)的過(guò)程中，施工者也應(yīng)將路基含水量控制在最優(yōu)的水分含量范圍之內(nèi)。一旦路基土體中的水分含量低于最優(yōu)含水量，就會(huì)導(dǎo)致土質(zhì)顆粒之間缺乏一定的潤(rùn)滑性，從而導(dǎo)致土體顆粒之間存在較大的摩擦力，并在一定程度上阻礙土體中空氣的排出，最終導(dǎo)致路基土體壓實(shí)度的降低。

4　總結(jié)

就目前的形勢(shì)來(lái)看，致使高速公路不均勻沉降現(xiàn)象發(fā)生的原因具有多樣性，為了改善這一問(wèn)題，施工單位應(yīng)首先從原材料的選擇入手，在對(duì)施工工藝及施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制的基礎(chǔ)上，構(gòu)建起一個(gè)建全的質(zhì)量體系。此外，在施工的過(guò)程中，施工者應(yīng)采取全方位的目標(biāo)管理、合理的執(zhí)行工序、完善的質(zhì)量控制及嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)措施，以確保高速公路不均勻沉降現(xiàn)象的有效降低。

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2016-3-12

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2095-2066（2016）09-0209-02