加寬路基差異沉降控制技術研究

李輝斌

摘 要：隨著交通事業的迅速發展，改擴建項目越來越多。為降低加寬路基差異沉降，增強路基強度和穩定性，需采取合理、有效的措施加固路基。鋪設土工格柵等材料，可大幅提升新舊路基的銜接能力，減小路基不均勻沉降。該文結合具體案例，采取鋪設土工格柵的方法來有效控制路基差異沉降，并結合鋪設層數和位置建模分析，以期為提高路基質量提供可靠的依據[1]。

關鍵詞：加寬路基;差異沉降;土工格柵

中圖分類號：U416? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 工程概況

某改擴建公路工程地處丘陵地帶，地形復雜，沿線具有豐富的水資源，河流較多。全年降雨量最多月份為8月，最少為2月，汛期為6月～9月，為全年徑流量的主要提供對象。根據該次路基加寬情況，決定采用雙側加寬方法。然而，在加寬施工中，時常會遇到新舊路基差異沉降等問題，基于多種因素考慮，認為可采用土工格柵加筋的方法控制路基差異沉降。

2 土工格柵的概述和應用優勢

2.1 土工格柵的概述

作為一種常用的土工合成材料，土工格柵相比其他材料，類型較多，有塑料類型、鋼塑類型和玻璃纖維類型等，是一種利用高分子聚合物如聚丙烯等，通過熱塑、模壓等一系列工序構成的網格屏柵，在土木工程施工中多稱之為土工格柵。土工格柵力學性能良好，具有良好的拉伸強度，可用于加筋土結構施工[2]。

2.2 土工格柵的應用優勢

在公路工程施工中，多采用土工格柵加筋的方法控制路基沉降問題，其應用優勢主要包括以下5點。1）摩擦后，往往不會出現靜電現象。2）具有良好的阻燃性能。3）抗老化及腐蝕能力優異。4）在施工與運輸過程中較為方便，尤其是塑料土工格柵，比重輕，可以大大提升便捷性。5）無論是縱向還是橫向，土工格柵均具有較強承載能力[3]。

3 土工格柵控制效果分析

待原路臺階開挖后，便可順著臺階走向進行土工格柵的鋪設，從而增強新舊路基之間的銜接能力，避免加寬路基產生不均勻沉降[4]。該工程采用的格柵型號為EGA2×2（50×50），40 Gpa為土工格柵彈性模量，1.5×10-4m2為橫截面面積。

3.1 建立模型

為了解土工格柵鋪設情況，該文決定建模分析，即二維有限元模型。選取一維線彈性單元模擬土工格柵，基于路基為兩側對稱結構，在模擬時采取路基橫截面的一半即可。13 m為原路基寬度，8 m為新建路基寬度，6 m為路基填高。在臺階開挖過程中，僅第一層臺階略高，為1.33 m，其他臺階高度一致，均為0.67 m。所有臺階的寬度均為1 m。根據施工要求，可順著新建路基寬度方向將土工格柵鋪滿，具體鋪設情況如圖1所示。

3.2 差異沉降控制效果

據相關研究表明，在路基鋪設土工格柵時，僅可起到改善路基橫向位移的作用，在豎向沉降方面作用不大。因此，該文僅對路基橫向位移改善效果進行分析。

據試驗結果分析可知，當土工格柵只鋪設一層時，越靠上鋪設，則路基表面的水平向變形值將隨之減小，此時，地基頂面水平位移越大。也就是說，越靠上鋪設土工格柵，則改善路基頂面水平變形的效果越好，反之，則對地基頂面水平變形影響較大。據相關數據顯示，1.94 cm為格柵未鋪設時路基路肩位置的水平位移值，1.33 cm為土工格柵未鋪設時坡腳位置的水平位移值。經檢測，第七層鋪設時，1.78 cm為路基路肩位置的水平位移值。第一層鋪設時，1.07 cm為坡腳位置的水平向位移值，由此說明通過鋪設土工格柵，可有效減小路基的水平位移值[5]。

當鋪設土工格柵二層時，在第一、七層鋪設的應用效果最好，1.71 cm為路基路肩位置的水平位移值，1.06cm為坡腳位置的水平位移值。

當鋪設土工格柵三層時，在第一、四、七層鋪設的應用效果最好。1.69 cm為路基路肩位置的水平位移值，1.03 cm為坡腳位置的水平位移值，相比鋪設二層，改善效果并不是很顯著。

當鋪設土工格柵四層時，在第一、三、五、七層的應用效果最好。1.68 cm為路基路肩位置的水平位移值，1.01 cm為坡腳位置的水平位移值。

全鋪時，具有良好的改善效果，1.66 cm為路基路肩位置的水平位移值，0.97 cm為坡腳位置的水平位移值[6]。

3.3 不同層數控制效果分析

為確定鋪設多少層時改善水平位移效果最佳，該文對不同層數時的鋪設效果進行了對比分析，具體如圖2、圖3所示。

由此可見，當增加土工格柵鋪設層數時，則改善水平位移值的效果越明顯。基于經濟性原則，認為鋪設2層效果最好。

4 土工格柵施工要點

4.1 施工準備

土工格柵鋪設前，先清理干凈雜物，尤其是堅硬凸出物，如碎石、塊石等。待檢測質量滿足施工要求后，才能按照規定測量放線，并將土工格柵鋪設位置準確標注出來。

4.2 鋪設土工格柵

在指定位置鋪設土工格柵，根據設計要求合理控制鋪設寬度，通常情況下，需在50 cm以上控制搭接寬度。整個鋪設過程中，一定要拉緊，不得出現褶皺等情況，同時還要保證與其他面層緊貼，保證施工質量。

4.3 填筑底基層

鋪設土工格柵后，需快速進行路面底基層填筑，不得出現長期暴曬等現象。采取專用設備施工底基層時，必須在土工格柵上攤鋪底基層混合料，并保證格柵平整，無褶皺等情況。

4.4 固定格柵

采取“U”型釘固定格柵，“U”型釘長度需控制在10 cm以上。

4.5 工后檢測

完成鋪設后，在未達到通行標準規定時，不允許碾壓，或其他設備通行。該工程完工后一段時間，對加寬路基差異沉降情況進行檢測。經檢測可知，土工格柵加筋控制后，路基工后總沉降量較小，符合相關規定要求。整體來講，土工格柵加筋控制路基工后沉降量不大，且路基基底壓力、沉降量逐步趨向穩定，路基整體狀況良好，路面平整。由此表明，在路基差異沉降處理中土工格柵應用效果良好。

5 結語

綜上所述，公路改擴建施工中，極易出現加寬路基不均勻變形現象，或變形后未及時處理，通車運營后，在車輛荷載長期作用下，加寬路基段出現側向變形的問題，從而引發路面下陷、開裂等病害，嚴重影響公路使用壽命和行車安全。因此，必須重視加寬路基沉降處理。土工柵格作為一種性能良好的土工合成材料，相比其他材料，具有良好的阻燃性能、抗老化及腐蝕能力，承載能力強及便于施工等特點，將其用于加寬路基差異沉降控制施工，可有效提高地基承載力，減少地基沉降變形。為此，必須重視土工格柵的施工應用，提高施工技術水平，增強工程施工質量。

參考文獻

[1]趙帥磊，李鴻哲.山區高速公路路基差異沉降分析及其控制措施[J].工程建設與設計，2019（24）：75-76.

[2]曲軍洋.影響高速公路路基沉降的因素分析及控制措施[J].城市建設理論研究（電子版），2016（14）：875.

[3]邱飛.山區高速公路路基沉降原因分析及控制措施[J].新材料新裝飾，2013（7）：152-152，154.

[4]胡恩來.高速公路路基差異沉降特性與控制措施研究[J].四川建材，2018，44（2）：167-168.

[5]張吉昌，孫奇.淺析高速公路路基沉降原因及控制措施[J].房地產導刊，2013（7）：219.

[6]張巍，侯繼文，吳自濤，等.舊路加寬瀝青路面緩裂結構與材料研究[J].土木工程，2018，7（3）：375-380.