淺談改擴建公路不均勻沉降控制技術現狀

黃海軍

（杭金衢分公司杭紹管理處，浙江 諸暨 311800）

1 概述

據全國交通運輸工作會議獲悉，自1988年10月31日國內第一條高速公路（滬嘉高速）建成通車以來，截至2011年底全國高速公路總里程已達8.5萬公里。此外，2009年全年經濟增速將達到8%，2010年GDP高達10.4%，2011年GDP增速"超九"，專家預計2012年 GDP增速"過八"，"十二五"規劃期間，經濟仍持續高速發展。隨著人們的物質生活水平越來越高，沿海、中部地區經濟高速發展，西部地區發展日新月異，中國機動車保有量已破2億輛，自駕車出行隨處可見，為滿足各地與日俱增的交通量需求，尤其是國家土地資源相對缺乏，相比新建公路，對已有公路改擴建能充分利用原有路基，縮短建設周期，少占建設用地，節約資源。

2 改擴建公路存在的問題

公路改擴建工后新老路基會出現差異沉降，常導致路基失去穩定、路堤下沉和滑移、路面拉裂造成縱向開裂等問題。公路改擴建工程病害現象主要有：

（1）路面裂縫、坑槽、唧泥、車轍、松散、沉陷、橋頭涵頂跳車、表面破損等；

（2）路基的隆起、下陷、沉縮、滑移、坍塌或崩潰、凍害及邊緣溜塌等；

（3）路堤邊坡滑移出現坡面剪切裂縫、崩塌和碎落、沿山坡滑動、坍散、坡面護坡破壞等。

路面、路基、路堤作為構成道路系統的骨架，相互密切影響，病害也并非彼此孤立。導致以上病害現象的原因很多，如路基土體整體或一部分不穩定、路基以下的地基土體不穩定、重復的行車荷載作用、填土方法不正確或壓實不足、填土與原地面之間抗滑措施不力、邊坡蠕動變形、路堤整體失穩、自然因素的作用（含水量變化、溫度變化）以及加寬地基的物理力學性質、水文地質條件、舊路加寬后新增路基土的作用力對沉降變形的影響等。3不均勻沉降控制技術現狀

在改擴建公路時，可從計算理論、設計、施工、養護和運營管理上五管齊下，使新舊路基土的濕度和溫度變化減至最小，以保證路基具有足夠的強度與穩定性，防止各種病害的產生。

3.1 實驗理論控制技術研究現狀

根據公路拓寬改造斷面地基沉降機理：

（1）可采用地基彈性理論方法以及考慮應力歷史影響的沉降計算方法進行定性分析研究。

（2）極限平衡分析法。以極限平衡法為基礎，Gourc(1986)提出的“位移法(displacement method)”。Lemonnier(1998)將變分法引入極限平衡分析中，提出了“變分位移法(variational diaplacement method)”。

（3）極限狀態法。在極限狀態法中，一個特點是同時考慮強度和變形，即承載力極限狀態(ultimate limit state)和正常使用極限狀態(serviceability limit atate)。

（4）有限元法。與極限平衡法相比，有限元法能計算出土體中各點的位移、應力、應變和應力水平，并且可以模擬施工過程和考慮復雜的邊界條件，彌補了極限平衡法的不足，但是由于有限元法的參數需要進行復雜的實驗來確定，加上難以對破壞進行定量的判斷，限制了有限元法在實際工程中的應用。

3.2 設計方法控制技術現狀

從國內外改擴建公路工程設計來看，在改擴建公路時要綜合地形、線形，并遵循以下八項基本原則：

（1)優先考慮改擴建干線公路，支線公路次之；（2）充分利用原有公路，以平面為主安排路線，綜合考慮公路較高標準和工程投資；（3）正確掌握和運用技術標準；（4）注意與沿線農業配合；（5）重視水文、地質情況；（6）處理好公路與城鎮的關系；（7）綜合考慮公路與橋梁的關系；（8）樹立科學發展觀，注意環境資源保護。

改擴建公路勘察設計應堅持“環保優先、總體平衡”的總設計理念，按全面布局、逐段安排、具體定線的步驟進行設計。

3.3 施工措施控制技術現狀

總結國內外擴建公路路基有以下3種方式：單邊加寬、雙邊加寬，分幅加寬。路面搭接方式可采用平面搭接，也可用上下跨分離。從施工上控制新舊路基路面不均沉降有以下措施：

（1）為消減新舊路基拼接拓寬的差異變形，可采用沖擊碾壓或強夯等方法進行增強補壓。

（2）路堤填筑前原地面處理。路基的施工質量，是整個路線工程的關鍵。

（3）路堤填料。改建路堤的填料，宜選用與原有路堤相同且符合要求的填料或較原有路堤滲水性強的填料。液限大于50塑性指數大于26的土，一般不宜作為路基填土。

（4）填土路基壓實。路基施工應嚴格按現行《公路路基施工技術規范》要求進行。

（5）完善排水設施。應注意新舊路基間交接處排水設計，可設置橫向排水盲溝，以排除路基內部積水。

（6）特殊地基處理。如軟土中可采用加筋土技術，通過筋材與填料之間的摩擦、嵌鎖作用及筋材的應力擴散作用來改善整個路基系統的力學性能，使路基的穩定性、抗變形能力增強，并限制土體的側向位移，減小路基的不均勻沉降以及提高地基承載能力。一般按處理的部位可分為地基處理和路堤處理。

結論

公路改擴建是不可避免的，新舊地基不同固結程度、不同填筑材料、不同施工工藝、不同結構設計對差異沉降的影響可以用相應的設計和施工手段有效解決，路基路面拓寬結合部處治方法也應根據不同結構、材料形式選用合適方法。

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