基于公路路基沉降及施工控制技術研究

錢云艷

（嘉善縣交通建設投資集團有限公司 浙江嘉善 314100）

基于公路路基沉降及施工控制技術研究

錢云艷

（嘉善縣交通建設投資集團有限公司 浙江嘉善 314100）

隨著交通量的不斷增加，很多地區原有寬度的公路已不能滿足運輸的需求，需在原有道路的基礎上進行拓寬，但在道路拓寬的過程中往往出現新舊路基差異沉降的問題，影響公路的使用質量。本文結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

我國早期建設的公路多為雙向雙車道形式，隨著經濟建設的發展，交通量逐年增加，傳統形式的公路已不能滿足運輸的要求，為了改善通行能力，需結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，阻礙公路經濟效益和社會效益的發揮。

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，沿線為嘉善縣經濟較為活躍的地帶。國家十三五期間調整了城鄉規劃，重新從區域規劃層面對嘉善的交通發展進行了發展定位和戰略指導。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不均勻沉降，表現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，新舊路面的結合位置出現不同程度的滑移，嚴重者出現整體坍塌。如果拓寬路基的結合位置出現的滑移量較小，結合位置出現錯臺現象，雨水沿著錯臺的縫隙進入路基，嚴重威脅著路基的穩定性；如果拓寬路基的結合位置出現的滑移量較大甚至整體坍塌時，拓寬路面的整體出現損壞，原有的路基的穩定性受到影響，路面結構受到嚴重的破壞[1]。

2.2 路面病害

公路拓寬工程結束后，新舊路基出現的不均勻沉降見導致路面結構中出現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，將直接降低路面結構的穩定性，路面出現開裂問題，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，舊路的路拱發生嚴重變形，在重復作用之后導致道路的結構層開裂，出現路面斷裂的嚴重病害。

3 公路病害的產生原因

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

3.1 設計方面

公路的拓寬工程近幾年才興起，因此在技術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，沒有詳細完善的規范可循，很多設計只是基于經驗。在具體拓寬工程中難免出現問題。

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經驗的，并沒有進過精確的計算，只有在實際工程出現問題后才去改善設計。

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

排水設計不完善，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，舊路邊坡處理不當等將導致結合部位的強度降低，新路基出現沉降。

對結合部位的清理不得當，結合面較為薄弱，新舊路基底部土壤在荷載增加的同時出現沉降。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，出現路基虧方的問題。路基填土壓實度不夠，結合部位的處理不當，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和路面的結構層厚度和強度存在差異，有的道路拓寬路基的填料質量不合格，抗風性較差，填料中含有較多的植物根莖和腐蝕性土壤，舊路基會出現開裂。填料不滿足設計要求，填料不均勻或者填料的級配控制不合理導致病害出現。

3.4 地質方面

公路所處的地段地質情況較差，加速了新舊路面的不均勻沉降。隨著路面載荷的增加，舊路基已經固結沉降到位，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合成材料，減小施加于路基中的荷載，提高新舊路基結合位置的整體受力能力，降低新舊路基的沉降差異。當公路拓寬工程結束后，由于舊路邊坡往內1m的位置有較大的剪應力，因此在鋪設土工格柵的過程中向舊路內深入3m左右[3]。

如果上部荷載超過了土工格柵的設計應力，土工格柵將出現嚴重的變形，在荷載的作用下，土工格柵發生位移，最終導致路面出現裂縫。因此在鋪設土工材料的過程中，必須先保證土工格柵的變形穩定，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裂縫。為了提高加固效果，本段工程在路基的上部也鋪設了土工格柵。

4.2 臺階開挖和削坡

為了提高施工后新舊路面的結合力度，本段公路東側應用臺階開挖方式，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。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。控制臺階的尺寸，重點在于臺階的高度和寬度。

結合《中華人民共和國公路施工規范》，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，在臺階開挖中設置一個內傾角，避免路基出現滑移或錯臺，本次工程將臺階的內傾角設置為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，具有較強的技術優勢。沖擊碾壓的過程中，將勢能轉化為沖擊能，擊實路基土體，提供路基土體的穩定度和密實度，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合實際的壓實效果來選擇壓實遍數。

5 結束語

公路的拓寬工程中出現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化設計[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