淺談降低高速公路改擴建新舊路基不均勻沉降的方法

陳　林（廣西路建工程集團有限公司，廣西 南寧 530001）

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淺談降低高速公路改擴建新舊路基不均勻沉降的方法

陳林（廣西路建工程集團有限公司，廣西 南寧 530001）

隨著社會的不斷發展，我國的交通發展也日益便利起來，而高速公路等基礎交通建設也在該過程中得到了突飛猛進的發展。高速公路的建設不僅能夠推動我國經濟的發展，同時也能夠不斷促進社會的發展。同時，高速公路也具備其他交通設施無法滿足的優點，例如速度快、效率高、運量大及輻射遠等。但是，隨著高速公路的不斷擴建，新舊路基之間的不均勻沉降問題日益顯現出來，其對高速公路的發展產生了較為嚴重的不良影響。

高速公路；改擴建；不均勻沉降；交通設施

目前，我國高速公路改擴建過程中所面臨的重要問題便是新舊路基的不均勻沉降。導致該問題出現的原因主要包括兩個方面：①舊路基在經歷多年的風雨后，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間內均處于一直的沉降過程中；新舊公路所具有的兩種不同的沉降現象導致不均勻沉降現象的發生。本文分別從以下幾個方面對如何降低高速公路改擴建新舊路基的不均勻沉降展開分析與研究。

1　不均勻沉降對路基造成的影響

在高速公路施工之前的道路清理過程中，由于樹木砍伐過程中沒有對樹根及表層土體進行良好的清理，使得路基基底所具備的壓實度不能滿足基本需求，樹根等物質由于長時間的埋壓，會逐漸出現腐爛變質現象；舊路在經過長時間的使用之后其沉降量會逐漸趨向于穩定，而新公路在建成后的很長一段時間內會具備較大的沉降量。以上兩種現象均是導致路基發生松軟或不均勻沉降問題出現的主要原因。當地面橫坡比高于1：1.5時，如果在路堤填筑工作進行之前，施工者不能根據施工標準進行臺階的挖掘，就會導致填料與地基之間存在一定的縫隙。在長時間的應用后，這種路基會因填料失穩現象的發生而導致坡面周圍的滑移，這種滑移現象的積累最終會導致不均勻沉降現象的發生。路基不均勻沉降的方式主要包括路基中心沉降、路基一側沉降以及路基兩側沉降三大類，如圖1所示。

圖1

2　導致高速公路產生不均勻沉降現象的原因

2.1高速公路路基的地形與地質問題

高速公路呈現的是一種帶狀的、較長里程的構造物，因此，其所占據的面積也是相對廣泛的。面對這種情形，施工者在進行填筑時仍沒有采取壓實及換填措施，施工完成后的公路必定會出現擠壓移位或下沉等現象。如果某一段高速公路要經過山區，即公路兩端是挖方的路段，而中間是填方的路段，這就形成了一個具有倒置三角形結構的填方路段面，這時的路基底部便難以被壓實。在高速公路的施工過程中，通常是用片石來實現對填方底部的分層填筑，該過程中，對于上半部分的填方，機械設備通常難以觸及，因此，只能依靠人力進行填筑，這就會導致路基的壓實度難以滿足基本需求。

2.2高速公路施工工期與工藝的問題

在對高速公路進行施工的過程中，因為資金等各種因素的影響導致施工工期不斷的縮短，這種現象的存在使得施工完成后的公路仍存在嚴重的沉降與路基下沉問題。此外，填料的差異會使填方路基完成施工后存在不同程度的沉降現象，對于填筑高度相對不高的工程，其所具有的沉降現象可被忽略。而對于填筑高度較高的工程來說，其所產生的沉降量也會較大，在特定的時期內，當填筑達到一定高度后，其所產生的沉降現象也開始積累，嚴重時會有十幾厘米的高度。在高速公路的施工過程中，施工工藝的不合理性也會導致路基不均勻沉降現象的發生。例如，在施工過程中，沒有嚴格根據所規定的尺寸對臺階進行挖掘，會使得機器設備難以展開碾壓過程，這均會導致路基表面出現壓實度較低等現象的發生。

2.3水文氣候的問題

高速公路的路基需要同時具備水溫性、剛度及穩定性三個特點，而影響路基穩定性的因素主要包括公路周邊的氣候環境及水文環境。在水的長期作用下，路基自身的強度也會不斷降低，特別是在積極冰凍區等特殊部位，其會因水文環境的影響而呈現出周期性的凍融現象，該現象會使路基的強度有所下降，遇到降水量較大的天氣時，路基中的細顆粒也會嚴重流失，最終使得路基出現不均勻沉降現象。一旦雨水進入路基內部，路基就易出現局部的塌陷，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，就會使出現不均勻沉降現象。

2.4高速公路排水系統的問題

在進行高速公路的建設過程中，排水系統的不合理也能促使路基產生不均勻沉降現象。路基的地下水是一個動態的存在，其也會導致沉降現象的進一步加深，地下水的動態變化與潛蝕作用共同對地基的強度、結構特征及應力分布產生一定的影響，這些作用最終會共同導致路基不均勻沉降現象的發生。

3　預防不均勻沉降現象的案例分析

3.1案例分析

某一處的高速公路總長度為11.609km，合同中顯示的造價為2.1億左右，其中共有七座橋梁，長度為2131.7m；一座隧道，長度為325m；120萬m2的土石方。其中具備多處特殊的路基結構：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。這些特殊的路基結構使得公路完成后具有較為嚴重的不均勻沉降現象，所以，施工人員需要采取一定的措施進行預防與治理。

3.2預防不均勻沉降現象的措施

3.2.1嚴格控制填筑材料的質量

在對高速公路進行施工的過程中，對于路基材料的選取要遵循優先選用級配較好的粗土粒，填料中應不具有腐殖質及有機質土。此外，如果土體的塑性系數、液限系數及含水量不能滿足施工需求，那么施工者在進行施工的過程中需根據實際情況適量的加入生石灰，在面對不同的土質填筑材料，施工者在填筑的過程中要根據實際情況合理減少填筑層數，同時要嚴格將土層厚度控制在0.5m之內。值得注意的是，施工者應避免填筑過程中的混亂填筑，如果選擇的土體本身具有相對較差的透水性，那么施工者應將路基表面加工成一個橫坡結構，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

在進行高速公路的建設過程中，施工者應注意排水系統的有效完善，從而對路基的不均勻沉降問題進行合理有效的預防與控制。有效完善的排水系統可以使高速公路的路基始終保持在一個相對干燥、穩定及堅固的狀態。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%處建設橫坡的方式；對于地下水的排出，施工者可以通過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層面都處于無水的狀態，因此，施工者應在新舊路基的交界處建設臺階，從而有效避免路基表面裂縫的出現。

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，施工者應將施工范圍內的雜草、樹根等雜物清理干凈對于，松過與耕過的土地，應在壓實處理后再進行填筑。值得注意的是，對于松土厚度相對較大、土層中有機質含量較多的土地，施工者應在進行換填工作之后再實施分層性的壓實工作。

3.2.4嚴格控制路基的設計過程

在進行高速公路的路基設計過程中，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、毛細水及地下水出現不穩定性現象。在有效控制填筑高度的基礎上，施工者應選擇砂礫等透水性的材料進行換填工作，以防止路基中滲入水體，從而有效避免路基強度及穩定性受到影響。在對路基進行挖掘的過程中，施工者應首先確保路基的換填厚度，同時也要注意在橫向排水不順暢的路段設置盲溝，如圖2所示。路床的填料應選擇砂礫類的土體，填筑及路基的底部則可選用土質相對較差的細顆粒，其中，路基縱橫方向的排水設計能夠幫助路基實現對水體的防范。

圖2

3.2.5提高路基土體的水分含量

在對高速公路進行施工的過程中，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含水量的1～2%，并采取一定措施以預防水分在運輸機施工過程中的蒸發。此外，在路基壓實的過程中，施工者也應將路基含水量控制在最優的水分含量范圍之內。一旦路基土體中的水分含量低于最優含水量，就會導致土質顆粒之間缺乏一定的潤滑性，從而導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，最終導致路基土體壓實度的降低。

4　總結

就目前的形勢來看，致使高速公路不均勻沉降現象發生的原因具有多樣性，為了改善這一問題，施工單位應首先從原材料的選擇入手，在對施工工藝及施工質量進行嚴格控制的基礎上，構建起一個建全的質量體系。此外，在施工的過程中，施工者應采取全方位的目標管理、合理的執行工序、完善的質量控制及嚴格的質量檢測措施，以確保高速公路不均勻沉降現象的有效降低。

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2016-3-12

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2095-2066（2016）09-0209-02