金林、徐宇峰

（中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北武漢430056）

0 引言

公路工程中的不均勻沉降不僅會(huì)造成路面結(jié)構(gòu)的損壞，使得公路出現(xiàn)裂縫等問題，進(jìn)而影響公路的使用壽命，而且還會(huì)為路面行車埋下一定安全隱患。這就需要相關(guān)人員全面結(jié)合現(xiàn)階段的機(jī)械施工條件、技術(shù)環(huán)境和工程實(shí)踐等，制定出科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和施工方案，以從根本上保障公路工程的質(zhì)量。

1 常見的公路工程沉降段位置

1.1 路橋連接處

路基和橋梁是公路工程的重要組成部分，兩者在剛度、強(qiáng)度和漲縮性等方面均有特定要求，且有著較大的差異。在關(guān)鍵的路橋連接部位需要合理分散應(yīng)力作用。由于路、橋結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的巨大差異，路橋連接處在自重、環(huán)境和行車荷載等因素影響下很容易發(fā)生不均勻沉降現(xiàn)象，從而導(dǎo)致車輛在行駛到該路段時(shí)發(fā)生跳車現(xiàn)象[1]。路橋連接處的不均勻沉降，使得整個(gè)橋梁的受力不平衡，進(jìn)而影響橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，造成安全隱患。

1.2 高填方路基段

公路工程中難免會(huì)遇到高填方這種特殊路基。高填路基的缺陷在于自重大、沉降時(shí)間長，穩(wěn)定周期長，同時(shí)施工質(zhì)量控制相對(duì)較困難。這種路基在使用過程中受到長時(shí)間的自重作用和行車荷載影響，不可避免會(huì)存在不均勻沉降變形問題，導(dǎo)致路面出現(xiàn)不同程度的裂縫[2]。因此，對(duì)于高填方路基段需要合理控制填方材料的類型和填方深度等問題。

1.3 填挖結(jié)合段

填挖結(jié)合路段也是容易發(fā)生沉降變形的路段之一。例如，高邊坡填挖結(jié)合段路基主要采取通過對(duì)高邊坡開挖臺(tái)階的方式進(jìn)行回填壓實(shí)。但是，在實(shí)際施工過程中，臺(tái)階的開挖形式直接導(dǎo)致填挖接觸的位置不易壓實(shí)。填挖結(jié)合段兩側(cè)的路基壓實(shí)度、強(qiáng)度、剛度等均存在較大差異，再加上填方側(cè)坡腳往往位于斜坡、陡坡等位置不利于邊坡穩(wěn)定，使得公路在長期使用過程中會(huì)逐步發(fā)生不同程度的錯(cuò)動(dòng)，造成一定的安全隱患。

1.4 軟土路基段

軟土路基也是公路路基施工經(jīng)常遇到的一種不良地質(zhì)情況，這種路基的特點(diǎn)為：含水量較高，孔隙比較大，壓縮性較高，穩(wěn)定性較差。這些不良地質(zhì)條件為路基施工處理增加了一定的難度。因此，對(duì)于軟土路基要充分結(jié)合地勘資料進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，軟土路基段的施工質(zhì)量要加強(qiáng)管控，最大程度上避免路面病害問題的發(fā)生，確保行車安全。

1.5 積水路段

公路路基病害問題的發(fā)生很多時(shí)候都是因?yàn)榉e水引起的，長時(shí)間的積水浸泡導(dǎo)致路基材料發(fā)生軟化，使得路基底部的強(qiáng)度和承載能力有所降低，造成路基沉陷[3]。公路路基應(yīng)加強(qiáng)沖溝、積水洼地、長大挖方、豎曲線凹點(diǎn)、超高等路段排水設(shè)計(jì)，使公路路基路面排水自成體系，并與天然溝渠順接，避免排水不暢。

2 公路工程路基路面沉降段設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素

2.1 路基路面設(shè)計(jì)原則

在路基路面設(shè)計(jì)過程中，為提升道路路面的穩(wěn)定性，需要對(duì)涵洞、橋臺(tái)、擋墻、路橋過渡段等位置進(jìn)行深入分析與合理設(shè)計(jì)，最大程度減少這些部位形變的概率，確保路基的整體穩(wěn)定性能。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中要充分考慮剩余沉降量的設(shè)計(jì)參數(shù)，從設(shè)計(jì)和施工方面全面控制這類路基的沉降變形量。施工過程中需待路基進(jìn)行充分沉降變形后，再對(duì)上部構(gòu)筑物進(jìn)行施工，以免路基的后期沉降變形影響到上部構(gòu)筑物的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[4]。此外，還需要加強(qiáng)高填方路基的設(shè)計(jì)。高填方路基施工不僅工程量較大，而且具有較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，還對(duì)自然環(huán)境造成一定的破壞力，正因如此，需要從根本上保證設(shè)計(jì)與實(shí)際情況相吻合，切實(shí)保證公路的整體質(zhì)量。

2.2 公路路基設(shè)計(jì)因素

在公路工程規(guī)劃階段就需要全面考慮公路選線問題，使不同公路路段的設(shè)計(jì)和施工都合理可行。在公路選線過程中，如不可避免存在高填、深挖路基等情況，應(yīng)根據(jù)需要引入橋梁、隧道等結(jié)構(gòu)形式，確保整體路線的設(shè)計(jì)方案合理可行，并且使整個(gè)工程有相對(duì)較高的性價(jià)比。

2.3 路面設(shè)計(jì)因素

路面設(shè)計(jì)應(yīng)該全面綜合衡量工程所在區(qū)域的地質(zhì)、水文、交通量、環(huán)境等條件因素。對(duì)于路面設(shè)計(jì)中的行車載荷、路面等級(jí)等關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)的選取，需依據(jù)工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，借鑒以往的工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合實(shí)際施工情況，經(jīng)過合理的工程試驗(yàn)等方式加以確定。同時(shí)，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)行業(yè)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，做好工程結(jié)構(gòu)、工程材料的篩選工作，在保證工程質(zhì)量的同時(shí)，還需要考慮行車的安全性、舒適性以及不同路段交通量差異性等問題，確保路面工程符合各方面的工程要求。

3 沉降段路基路面設(shè)計(jì)處理措施

3.1 科學(xué)合理的路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于公路建設(shè)路基沉降路段的地基處理，比較常用的方法是利用鋼筋混凝土材料對(duì)地基進(jìn)行硬化處理，這樣能夠有效減少路面地基不均勻沉降的問題，即使路面發(fā)生沉降，也能夠控制在合理范圍內(nèi)，進(jìn)而防止出現(xiàn)跳車病害。同時(shí)，對(duì)于搭板的承重處理，一般也可以采用混凝土搭板技術(shù)。鑒于搭板結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，搭板末端往往會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，以至于該部位很容易發(fā)生沉降、變形，而混凝土搭板技術(shù)能夠很好地解決該問題。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需結(jié)合搭板結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，做好混凝土與搭板之間的合理配置。一方面應(yīng)合理控制搭板長度，另一方面要確保搭板和路面結(jié)構(gòu)頂面之間的平行性，確保路面設(shè)計(jì)厚度合理有效，有效緩解搭板載荷力過大的問題。如圖1所示，可在該部位加強(qiáng)路基處理，增強(qiáng)路基穩(wěn)定性。

圖1 公路路基結(jié)構(gòu)

3.2 合理的路用材料設(shè)計(jì)

路基填料的合理選用是保證路基質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。因此，在路線規(guī)劃確定完成后，需要對(duì)項(xiàng)目所在區(qū)域的地形地貌、氣象、水文、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等條件進(jìn)行全面的調(diào)查與分析，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)域的建設(shè)條件來合理選取路基填筑材料，為公路的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性打下良好的基礎(chǔ)。路面結(jié)構(gòu)材料的選用要確保水穩(wěn)定性好，這樣路面結(jié)構(gòu)材料中的水分在長時(shí)間的蒸發(fā)作用下不至于過度流失，造成材料出現(xiàn)空隙，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低以致路面沉陷。同時(shí)，對(duì)于路基填筑材料的含水率也需要重點(diǎn)控制，以保證壓實(shí)度穩(wěn)定可靠。

3.3 工藝方案的合理設(shè)計(jì)

對(duì)于高填方路基或軟土路基，在施工完成后往往還需經(jīng)過一段時(shí)間的沉降才會(huì)達(dá)到區(qū)域穩(wěn)定，這就需要在設(shè)計(jì)階段充分考慮剩余沉降量。因此，這類路基需在施工工序和施工進(jìn)度等方面嚴(yán)格加強(qiáng)施工質(zhì)量控制。如果高填方路段的沉降時(shí)間過長，影響后續(xù)路面結(jié)構(gòu)施工，可采用強(qiáng)夯、沖擊碾壓等手段進(jìn)行處理，加快完成路基沉降，特殊情況難以處理路段可考慮采用橋梁跨越的設(shè)計(jì)方案[7]。對(duì)于軟土路基，淺層軟土可采用挖除換填處理，如為深層軟土，大面積換填不僅會(huì)破壞原有地質(zhì)結(jié)構(gòu)，而且工程成本和工程量都相對(duì)較高。因此，在保證路基施工質(zhì)量的前提下，需優(yōu)先考慮經(jīng)濟(jì)合理的處理方案，如水泥攪拌樁、粉噴樁、剛性樁等施工技術(shù)方案，以確保軟土路基段的地基承載力滿足使用要求。

3.4 優(yōu)化排水設(shè)計(jì)

公路工程沉降的主要原因之一就是路面積水沒有及時(shí)排出，積水問題嚴(yán)重。當(dāng)積水在路面長時(shí)間停滯時(shí)，就會(huì)逐步滲入到路基和路面以下的承重層中。在水中長時(shí)間浸泡下、路基材料發(fā)生軟化，再加上凍融循環(huán)、行車荷載等作用，路基路面材料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性逐漸降低，最終引發(fā)路面裂縫、坑槽等病害。對(duì)于一些高等級(jí)公路，工程建設(shè)質(zhì)量要求更高，需要全面做好項(xiàng)目的勘察設(shè)計(jì)工作，尤其要對(duì)可能存在積水問題的沖溝、積水洼地、長大挖方、超高、互通三角區(qū)等路段進(jìn)行綜合排水設(shè)計(jì)，對(duì)豎曲線凹點(diǎn)出水口、急流槽、橫向排水管、過水涵洞等位置進(jìn)行充分分析和細(xì)化設(shè)計(jì)，使公路排水自成體系，并與自然溝渠順接通暢，避免積水。對(duì)于降雨量相對(duì)較大的區(qū)域，應(yīng)做好路基路面防、排水設(shè)計(jì)，盡量選用強(qiáng)度較高、防水性和滲透性較好的路基填料，以保證路基處于干燥狀態(tài)，最大程度上減少因水害引發(fā)道路沉降問題。

4 結(jié)語

公路路基路面沉降是公路工程中需要重點(diǎn)關(guān)注的問題，其直接影響公路工程建設(shè)質(zhì)量，最終影響駕乘人員行車安全和行車舒適性。對(duì)此，相關(guān)部門需要重點(diǎn)關(guān)注沉降路段，全面分析沉降問題發(fā)生的原因，結(jié)合道路沉降問題的現(xiàn)狀從設(shè)計(jì)源頭上加以把控，做好路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、路用材料的選用、工藝方案的設(shè)計(jì)、排水設(shè)計(jì)等工作，與此同時(shí)，相關(guān)部門還需嚴(yán)格加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，有針對(duì)性地減少路基路面的沉降問題，降低行車事故的發(fā)生概率，充分發(fā)揮公路工程建設(shè)的社會(huì)效益。