王建偉

（唐山市交通運輸局公路管理站，河北 唐山 063300）

0 引言

1 工程概況

中央大道（老唐古路）擴建改造工程與唐山市干線網(wǎng)絡相連，是開平區(qū)路網(wǎng)改造核心工程。工程西起新華道東立交橋，東至古冶區(qū)城建界，全長19.3km。其中，新華道東立交橋—二環(huán)路擴建工程位于唐山市開平區(qū)內(nèi)，起點新華道東立交橋至終點二環(huán)路全長1.09km，為城市主干路，車道數(shù)由4 車道改為雙向6車道+2 非機動車道，紅線寬度45m，設計時速80km/h，路基由27m 拓寬至37m，填方高4m，原路基及拓寬后路基結構對比如表1 所示。項目建成后，將成為縱貫開平東西的中軸線，為開平區(qū)加快實現(xiàn)東部繁榮提供強力支撐。

表1 原路基與拓寬后路基結構對比 單位：m

由表1可知，新路基需要拓寬9m，由于擴寬改造受到該路段交通量大，作業(yè)空間小等因素的影響，為此建立有限差分模型，分析不同影響因素下新舊路基的差異沉降尤為關鍵。

2 不均勻沉降對新舊路基的影響

2.1 建立模型及物理力學參數(shù)的確定

為接近工程實際，形象直觀地看到新舊路基的分布情況，使用PLAXIS8.0 軟件將路基建成二維平面模型進行分析，并對不同區(qū)域的新舊路基、地基進行劃分，具體劃分情況見圖1[2]。物理力學參數(shù)見表2。

圖1 計算模型示意圖

表2 物理力學參數(shù)

2.2 新老路基不同工況下不均勻沉降變化

2.2.1 拓寬寬度不同產(chǎn)生的變化

新路基拓寬寬度分別選擇6.5m、13.5m、20.5m、27.5m，34.5m，新舊路基不同寬度頂面沉降變化如圖2所示。

圖2 拓寬寬度不同時路基沉降對比圖

由圖2 可知，當公路路基的拓寬寬度在1～6.5m區(qū)間時，路基頂面的沉降量變化不大，呈平穩(wěn)狀態(tài)。隨著路基寬度的不斷增加，沉降曲線斜率明顯增大，直到最大值出現(xiàn)在新路基邊緣內(nèi)側(cè)時出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。此時新路邊緣處斜率明顯減小，最大沉降發(fā)生在拓寬路基邊緣附近，也就是新舊路基結合部位。該部位最薄弱，雨水容易聚集，從而出現(xiàn)水毀，最終導致路面結構層遭到破壞，影響使用壽命。對拓寬路基上部荷載重量進行卸載或有效控制拓寬寬度，可減少不均勻沉降的發(fā)生[3]。

2.2.2 拓寬高度不同產(chǎn)生的變化

城市道路改擴建工程填筑高度的不同，對下部地基的作用力也會不同，因此導致變形差異的不同。根據(jù)工程項目的實際情況，填方高度分別取4m、 5m、8m、10m、12m 進行分析，沉降變形的計算結果見圖3。

不過，公司經(jīng)營管理權仍然在大股東魏銀倉手里。盧春泉回憶，在2017年初，股東層對魏銀倉管理公司持贊同態(tài)度，“無論董總還是我，對老魏都很尊重，大家當時沒想過換經(jīng)營班子?！?/p>

圖3 拓寬高度不同時路基沉降對比圖

由圖3 可知，距舊路中心1～6 m 范圍內(nèi)沉降較小；隨著填方高度的增加，距舊路中心6～12m 范圍內(nèi)沉降平緩增大；超過12m 到達新舊路基結合處出現(xiàn)沉降最大值。由此可以得出結論，填方高度的不同對新舊路基的影響主要發(fā)生在新舊路基結合處。此外，當路基填方高度相等時，新舊路基距離路基中心線越遠，位移變化越顯著。因此，合理設計填方高度，可以降低結合處差異沉降。

2.2.3 彈性模量不同產(chǎn)生的變化

路基填筑材料的好壞、壓實度的大小、施工工藝的控制和自然條件的影響等因素都對路基的彈性模量造成了或多或少的影響。因此，研究彈性模量不同對路基差異沉降影響非常必要。本施工項目中彈性模量分別取10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa 進行分析，沉降變形情況如圖4所示。

圖4 彈性模量不同時路基沉降對比圖

由圖4 可知，路基彈性模量與沉降量成反比，在距舊路中心線6m 范圍內(nèi)的彈性模量的改變對沉降量影響不大，而距舊路中心一定距離（6～16m）的沉降影響較大，彈性模量不同的路基下沉降曲線趨勢基本一致。由此可以推斷出彈性模量不同對路基頂面沉降影響并不顯著。因此，可以采用提高拓寬路基的壓實度等技術措施降低新舊路基不均勻沉降[4]。

3 處治措施

考慮沿線地形條件和拓寬填高的不同，根據(jù)現(xiàn)場具體情況采用單側(cè)加寬，由于該路段拓寬時路基寬度達11m，新建公路路面與舊路面的高差在2m 之內(nèi)，該段路基需要大量填方，填方厚度約為4～4.5m。原坡面坡度1∶0.5。該處拓寬部分占用了大量的農(nóng)田及耕地，且坡面陡峭，極易發(fā)生工后沉降。因此，選用填方老路基+單側(cè)拓寬路基擋墻，采用加筋形式綜合處治方案[5]，如圖5所示。

圖5 路基拓寬處治措施

（1）首先在路床頂面下鋪設40cm×40cm 單側(cè)坡度向外大于1%碎石盲溝，要求貫穿整個路幅。

（2）防止出現(xiàn)縱向裂縫在基層頂部鋪設2m 隔水土工布。

（3）路基填筑過程中，首先清除坡面上腐殖土，有機土、含草皮土。并根據(jù)現(xiàn)場情況，按設計要求挖寬度大于2m臺階。

（4）在填筑路基時，為保證路基的承載力，在路基最底層鋪設2層土工格柵，寬度不小于3m并采用雙向拉伸。

（5）老路基已經(jīng)基本被壓實，而新路基填料雖按照規(guī)范要求壓實度達到了標準，但根據(jù)以往經(jīng)驗，一定會隨著時間的推移存在后期的部分沉降，出現(xiàn)或大或小的變形。為此，應嚴格控制填料質(zhì)量，使用透水性較好的材料，將沉降變形控制到最小。

（6）填筑速度的快慢直接影響地基強度，當填土速率較快時，極易產(chǎn)生剪切變形，因此要在填筑過程中放緩填筑速度，以達到地基強度要求。

4 項目的實施情況

由于施工路段地勢原因更易產(chǎn)生工后沉降，為保證工程質(zhì)量及施工安全，應對該路段進行監(jiān)測。該施工段沉降觀測結果見圖6。

圖6 路基底面沉降觀測示意圖

由圖6 可知，施工180d 內(nèi)，該路段地質(zhì)條件雖然較差，但按照新舊路基結合處綜合處治方案進行處理后最大沉降量不到3cm，即在路基不協(xié)調(diào)變形過程中，由于土工格柵逐漸拉伸，有效擴散上部荷載，沉降量也會較小，同時證明了處治措施的合理性。

5 結論

當前，我國的公路路基改擴建技術還不夠成熟，一些改擴建項目完成后，由于汽車載荷的反復作用會出現(xiàn)不同程度的路基沉降。本文對公路改擴建工程中路基拓寬影響不均勻沉降的高度、寬度及彈性模量等指標進行分析，得出以下結論：

（1）不同的拓寬寬度對路基沉降的影響各不相同。當拓寬寬度不大時，對路基的沉降不會造成過多影響，但隨著拓寬寬度的加大，就會在新路基邊緣內(nèi)側(cè)出現(xiàn)沉降最大峰值，說明此處最薄弱。

（2）不同的拓寬高度對路基沉降的影響各有不同。當拓寬高度不大時，對路基的沉降造成的影響較小，但隨著拓寬高度的增加，新舊路基結合處會出現(xiàn)沉降最大峰值，此處極易產(chǎn)生沉降。

（3）不同的彈性模量對路基沉降的影響稍有差異。當彈性模量達到一定數(shù)值（大于30MPa），再增加彈性模量值對拓寬路基毫無影響[6]。

（4）為使新老路基結合部有效地結合成一個整體，提出上文所述處理措施，同時對實施效果進行了沉降觀測。觀測結果表明，處治后的新老路基結合部完全達到設計要求。