沉降段路基路面設計優化思路分析

繆國平

（江西贛北公路勘察設計院，江西 九江332000）

0 引言

道路結構主要包含上部結構與下部結構。下部結構是承載結構，所以在設計時，應加強下部結構設計，選擇合適的處置方式，提高結構強度、剛度、穩定性等方面性能，避免在投入使用后出現不均勻沉降的問題。同時，在設計階段，路面的設計也是不容忽視的，選擇合適的路面材料，加強防排水設計，才能保障交通通行的質量、道路使用壽命等，保證符合工程要求。

1 道路沉降段常見位置及產生原因

1.1 不良地質路段

在道路工程建設施工中，經常遇到一些比較特殊的地質條件，常見的是軟土、濕陷性黃土、膨脹土等，如果沒有合理處理這些不良地質條件，會給道路工程的質量、安全造成負面影響。

軟土一般是指淤泥或者淤泥質土，其特點是含水量高、孔隙多、滲透性低，同時具備較高的壓縮性、一定的蠕變性、觸變性。在濕陷性黃土遇水后，路面表層會發生較為嚴重的下沉反應，甚至局部出現坍塌，很多道路都是因為濕陷性黃土所造成的塌陷。膨脹土也是比較常見的不良地質，吸水后體積膨脹變大，而失水則會收縮減小。如果不能合理處理上述不良地質條件，道路工程無法達到正常使用的標準，地基基礎會存在變形、沉降等問題，將威脅交通通行安全，誘發嚴重的交通事故。

1.2 高填方路基

通常來說，道路工程項目建設里程較長，跨越多個不同的地區，部分路段會存在高填方施工的情況。高填方路基一般是指土方填筑高度超過20m、石方填筑高度超過30m 的路基形式。經過分析發現，高填方路基的特點是自重大、穩定性不足，在投入運營較長時間后，比較容易發生不均勻沉降的問題。填土材料是非常重要的因素，素填土是目前比較常用的方法，一般工程可以滿足要求。而雜填土必須經過處理合格后才能使用。沖填土強度低、壓縮性高，如果在路基填土中使用，會發生沉降的問題，特別是有些山坡路段填方施工，一旦加固不當，極易出現滑坡，局部結構發生沉降，對整個道路交通安全都會產生極為嚴重的影響。

1.3 半挖半填路基

半挖半填路基是目前應用較為廣泛的路基施工方法，一般用到比較陡峭的斜坡上，所以建設施工難度相對較高，難點就是路基和斜坡連接部位的處理，需要加強施工現場的管控。為了提升路基結構穩定性，一般會選擇在基底開挖臺階的施工方式，使路基和山坡咬合面積增大，預防在運營后出現下滑的情況。但如果臺階開挖后，回填壓實的質量無法滿足要求，會造成沉降錯動的情況，也會導致滑塌事故。

1.4 路橋結合處

道路與橋梁結合部位是整個工程施工的重點。因為道路與橋梁屬于不同工程結構形式，剛度、強度、穩定性方面都有很大的差異，所以該位置是整個工程最為薄弱的部位，應力集中、受到自然環境的侵蝕、交通通行壓力較大，所以在該部位容易出現不均勻沉降和錯位的問題。在車輛通行時，跳車的問題較為常見，甚至出現車輛爆胎事故。而且隨著橋梁受力作用，逐步發生偏移的情況，支座損壞嚴重，橋梁結構性能失效，最終出現嚴重的安全事故，影響橋梁總體使用效果。

1.5 多水路段

在道路工程的建設施工中，地下水的影響是非常大的，也是必須重點關注的。在地下水的作用下，土體與巖體結構發生軟化、損壞等問題，結構抗剪強度下降，巖體承載性能、穩定性都會明顯地降低。如果現場降水設計不到位，在地下水的持續作用下，周圍土層結構發生不均勻沉降，流動的水會將部分小顆粒帶走，土體結構性能受到影響，路基強度下降，壓縮性增加。此外，如果過水設計缺乏合理性，或者道路排水設施性能不足，雨水不能及時排出，慢慢地侵入路基，會造成損壞，也會引發沉降病害。

2 道路沉降段路基路面設計基本原則

2.1 路基設計基本原則

以巖土勘察報告為基礎的同時，應深入了解現場的具體情況，這樣不會因為資料有偏差而導致設計方案出現問題。選擇道路走向時，應滿足經濟性、合理性的要求，還要考慮到生態性，避免過多開挖土方。對于高度較高的區域，可以設計橋梁形式過渡，對于開挖邊坡深度較大的區域，可以設計隧道形式解決，預防發生嚴重的安全事故。在路基設計中，應綜合分析地形地貌條件，盡量減小占地面積，確定最佳的邊坡坡率、防護形式等，還要有足夠的綠化、排水設施作為支撐，從而提高路基結構穩定性，改善生態環境，促進綜合效益提升。

2.2 路面設計基本原則

在路面設計環節，必須綜合分析各個結構部分的特點，尤其是連接部位、薄弱部位，加強這些部分的設計，消除不利因素的影響，才能避免道路運營時發生結構破壞，還能預防發生路面沉降的問題。在設計方案前，需要綜合分析現場地質條件、工程結構、交通通行量、氣象條件、水文狀態等信息，總結以往成功經驗，尋求技術、工藝、材料方面的突破。調研材料市場，選擇合適的施工材料，提高結構設計水平，保障道路通行的舒適性、順暢度，減小局部沖擊力作用，為提升交通通行質量和效果奠定基礎。

3 道路沉降段路基路面設計要點分析

3.1 完善軟土路基處理方案

在道路設計前，進行選線設計尤為重要，應盡量避免經過不良地質條件路段，防止不確定性因素的干擾和影響，以消除沉降的問題。對于容易發生不均勻沉降的路段，需要采用科學合理的加固處理措施，進行表面處理時，通過砂墊層、反壓護道、土工聚合物處理等形式，使路基結構承載性能合格。也可以換填軟土，達到結構性能標準。對于高填方路基來說，要經過較長時間才能達到穩定性標準，所以一般需要選擇合適的處理方式，調整不良地質條件，降低壓縮性，提升結構強度與穩定性。

3.2 選擇合適的路基填方材料

高填方路基是比較容易發生沉降問題的部分，這與填方材料的壓縮性較高有著直接的關系。因此，在高填方施工前，需要選擇合適的填方施工材料，比如填土路基應采用級配性能良好的粗粒土，確保填方土體性質是相同的，且應采用分層填筑的施工方式。為了保證填石路基的穩定性良好，沉降發生率較低，必須選擇堅硬、不易風化的石料。砌石路基在設計時，應確定合適的寬度、高度與傾角，如果地質條件發生變化，應選擇分段設計的方式，并預留部分沉降縫。山坡路段填方施工，應加強加固處理，如設置護腳結構，可以避免出現填方路基沿著斜坡下滑的情況。填方施工中，材料需要具備較高的水穩定性，不會由于水量增多、減少而導致發生變化，達到結構整體性的標準要求。

3.3 做好半挖半填路基設計

半挖半填路基一般在陡坡上設計使用，上部結構進行挖方施工，下部是填方施工。如果道路施工路段內的斜坡超過1∶5，進行路堤建設施工時，基底部位應設置臺階的形式，且臺階寬度控制在1m 以上，底部應設置有2～4的內傾坡度。如果巖石硬度較高，在陡坡進行半填半挖路基施工時，填方量不大，邊坡伸出較遠，建設施工難度較高，通常要布置護肩的結構，達到阻擋的效果。護肩施工中，應選擇使用不易風化的片石砌筑，高度在2m 以內，基底面應布置1∶5 的內向傾角形式，提高護肩的使用效果。

3.4 注重路橋結合部連接處理

路橋結合位置上應力比較集中，沉降問題比較常見，所以必須加強處理和控制。一方面選擇合適的道路結構形式，采取必要的地基處理措施，提升結構承載性能。另一方面，在道橋連接部位設置橋臺搭板結構，避免發生沉降的問題，還要隨著填土沉降而轉動，從而達到緩沖的效果，即使臺背出現填土沉降，也不會出現凹凸不平等嚴重的問題。

3.5 選擇合適的路面施工材料

在路面結構中，包含面層、基層、墊層三個部分，這是整個道路的主要組成基礎結構。墊層是在路基上部設置的，穩定性、強度性能必須達標，且地下水作用下不容易發生沉降變形。基層是主要承載結構，需要達到強度、抗凍性、水穩定性的要求，且可以擴散荷載，提高結構工作效果。為了使荷載可以穩定傳輸、擴散，下層結構的寬度應稍微超出上層結構。按照國家標準和行業規范的要求，合理進行路面等級劃分，根據工程的需要，確定不同等級的使用材料，滿足工程的施工標準需要。比如，在基層材料選擇時，水泥穩定細粒土、石灰穩定性、石灰工業廢渣穩定土等不能在高級路面中使用。在方案設計環節，尤其是路面材料選擇，必須慎重，綜合考慮多方面因素，才能提高結構性能，保證路面質量。

3.6 完善道路防水排水設計

分析道路工程案例發現，水對道路的穩定性和安全性產生很大的影響。如果路基長期處于積水的條件下，結構沉降的問題會非常常見。因此，在道路設計與建設施工中，加強防水、排水設計尤為重要。在填料選擇環節，應選擇使用水穩定性高、滲透性能好的路基填料，保證可以及時排出積水。對某些降雨量較大的區域，應在道路工程現場布置截水與排水溝設施，避免雨水進入結構內，還能將內部積水排出。結合現場的具體情況，設置合理的橫坡結構，如果施工現場為嚴寒積雪地帶，可鋪裝透水路面形式，橫坡一般會設計得比較小，在1%～1.5%之間即可，對于快速路項目，或者降雨量較高的地區，應適當地增加橫坡度，設計為1.5%～2%之間即可。同時，也要合理地設計路肩橫坡度，一般要超過路面橫坡度1%，使積水可以快速排出，保持道路通行順暢與安全。橋面鋪裝施工也要加強管理和控制，通常將其控制在1.5%～3%之間，為橋面設置排水通道，一般采取安裝管道形式，直徑、數量應達到排出的要求。防水層應布置在橋面鋪裝層的上部，透過鋪裝層將雨水收集起來，防止產生嚴重的影響。

4 沉降處理措施

4.1 嚴格按照質量規范開展

目前我國針對路橋過渡段有明確的要求，對于工程質量要求是比較高的。比如，施工單位在建設施工中，應選擇合理有效的措施進行過渡段處理，通常沉降量不能超過10cm。在現場施工環節，路橋過渡段的路基路面施工結束后，應進行持續性的觀察與分析，確保其沉降量在6mm 以內，才能繼續進行后續環節的施工。經過工程經驗總結分析，造成路基發生沉降問題的原因較多，所以施工單位需要加強監督與管控，消除不利因素的影響，嚴格落實國家標準與設計方案，降低沉降發生概率，達到橋梁通行性能標準要求。

4.2 路橋過渡段的變形控制

在工程建設中，施工人員必須加強路橋過渡段變形問題的控制，將沉降控制在合理的范圍內。因為路橋過渡段的沉降量有非常高的要求，所以應嚴格落實現場管控措施，消除一切質量問題，才能提高工程水平。如果過渡段施工中，工程參數超出規定標準，不僅容易造成結構變形更加嚴重，甚至還會出現車輛行駛時發生跳車，危害行人生命安全。基于此，為了有效地預防發生橋頭跳車的問題，減少沉降量，工作人員應在過渡段施工中，加強質量監督與管理，避免不利因素的干擾與影響，降低沉降差的同時，還能夠提高道路橋梁的質量，不會給車輛行駛帶來任何負面的影響。

4.3 橋臺位置和橋頭類型的控制

橋臺、橋頭是重要的組成部分，也是工程質量影響的關鍵，質量不達標將對整個橋梁產生不利的影響。設計人員在進行路基路面設計施工前，需要進入現場全面進行地質條件、地形環境勘察，使設計方案達到科學合理的要求，不會對工程產生很大的影響。比如，在橋臺位置確定時，應盡量地避開高填方或者軟土地基的形式，從而防止產生負面的影響，促進道路橋梁性能的提高。對于橋臺、臺后填土施工來說，施工單位可以根據現場的需要選擇合適的挖方段施工，為項目的正常運行提供基礎，也能夠加強沉降控制，預防出現嚴重的質量問題。

4.4 對緩和過渡段進行合理的設置

不同的工程項目路橋結構有很大的差異，這就需要結合現場情況選擇合適結構形式。道路施工單位在分析路橋過渡段沉降問題時，考慮到具體的結構強度、剛性等方面帶來的差異，確保強度過渡段有效的設計，性能質量達到標準要求，還要消除過渡段沉降問題的影響，提高道路的總體水平。

5 結語

綜上所述，道路是人們出行重要的基礎設施，也是社會發展的關鍵，一旦發生沉降問題，會危害人們的生命健康，對國家的發展也會帶來非常嚴重的影響。本文主要分析沉降段發生的位置以及原因，結合實際經驗，總結出合理地處理措施，選擇合適的路基結構形式。因此，道路工程技術人員應加強分析研究，對現場情況有足夠的了解，優化沉降段路基路面結構設計方案，了解結構設計重點，提升設計質量水平，達到使用效率的要求，才能真正地提升道路安全性，為交通事業全面發展奠定基礎。