公路改擴建拼寬填筑路基差異沉降處治技術探討

摘要：為了確保道路使用的安全性，有效控制建設成本，需要借助更加積極的技術處理手段，對路基拼寬施工技術進行全方位管理。針對公路改擴建拼寬填筑路基差異沉降處治技術展開研究，闡述不同類型的差異沉降處理技術應用注意事項，分析差異沉降問題的原因，總結相關經驗，給出針對性處理建議，希望可以為同領域工作者提供合理參考作用。

關鍵詞：公路工程；改擴建工程；填筑路基；差異沉降

0" "引言

采取不間斷通車的方式進行公路改擴建施工，安全保障暢通壓力大，材料運輸、分段分區分層碾壓作業相對受限，存在工效低、質量難以保證等問題。即使采取一定的控制措施，也難免出現路基沉降等一系列難以預料的狀況。為了確保道路使用的安全性，有效控制建設成本，需要借助更加積極的技術處理手段，妥善處理好相關問題，對路基拼寬施工技術進行全方位管控。本文針對公路改擴建拼寬填筑路基差異沉降處治技術展開研究，闡述不同類型的差異沉降處理技術應用注意事項，分析差異沉降問題的原因，總結相關經驗，給出針對性處理建議，

1" "工程概況

1.1" " 項目概述

成南高速公路擴容工程LJ9項目起點位于青白江區福洪鎮金星村，終點位于龍泉驛區十陵街道大草坪社區，途徑四川省成都市青白江區、新都區、龍泉驛區，路線總體走向為由東向西，是東出四川的重要途徑。路線起訖樁號為K1945+750～K1981+991，路線全長為36.24km，其中四車道改八車道10.674km，六車道改八車道18.726km，路面改造6.84km。

本項目屬于改擴建高速公路工程，采用兩側拼寬。六改八車道，設計時速120km/h，路基寬度42.0m。四改八車道，設計時速100km/h，路基寬度41.0m。設計6座互通1處停車場，依次經過清泉樞紐互通、廖家場互通（廖家場停車區）、福洪樞紐、洪安互通、黃土場互通，螺螄壩樞紐互通。

1.2" " 地質條件分析

本路段表層為厚度0.7～1.2m左右的粉質黏土，稍濕、稍密，成分以黏粉粒為主，夾碎石，含較多植物根系。根據地質勘查資料可知，項目工程區主要發育有龍泉驛斷層，新構造運動以大面積的間歇性緩慢上升為主，區域處于地質構造活動影響較微弱的地質環境。根據其主要成因將其分為侵蝕堆積、冰水堆積等類型。其中K1945+750～K1955+145由龍泉山箱狀背斜、兩翼走向逆斷層組差。

2" "常見公路路基差異性沉降問題

2.1" " 路基結構壓實程度與填料性能不佳

路基壓實度出現明顯下降后，與之對應的回彈模量會呈現出明顯的弱化趨勢，此時路基結構整體抗變形能力會呈現出持續減弱的發展狀態。路基填料質量或者應用功能差，會造成新路基結構抵抗荷載能力變差，導致路基實際抗變形能力大幅度衰減，從而引起路基結構出現嚴重的沉降[1]。

2.2" " 新舊路基連接位置出現差異性沉降

改擴建工程具有點多面廣、施工組織難度大、管線遷改量大等十分復雜的特點，現場施工人員面對的施工難度較大。目前多數項目均存在技術人員不足問題，且在報檢、現場協調方面占用了大量時間，造成技術質量管理不足，導致施工中存在強度達不到預期標準問題。同時受部分段落工作面狹窄、地下管線等多方面原因制約，存在難以放坡開挖臺階等情況，從而使新老路基結構的結合位置出現不同形式差異性沉降問題。

2.3" " 排水不當引發滑塌、沉降

路基施工過程中，工程結構出現滑塌、沉降等問題主要原因與水有關。科學排水十分重要，否則排水不當容易引起滑塌、沉降等問題。排水工程在正式施工環節，需要先完成截排水施工任務。排水工程施工會受到橋梁、涵洞以及路基施工作業跟進效率的影響，需要依據現場具體情況，采取合適的臨時排水措施。將水成功排出后，方可繼續施工。

2.4" " 新舊路基結構存在建設時間差異性

因為新、舊路基結構建設時間不同，所以二者實際服役年限差異較大。當公路改擴建的新路基結構在正式投入使用后，二者會出現不同程度的沉降。此類沉降問題均為初始沉降。

在所有施工任務全部完成后，新路基在實際運營期階段依舊會繼續沉降，原因是新路基主體結構會在持續壓縮的作用下發生不同程度的變形沉降。兩種類型的沉降均屬于正常現象[2]。

3" "路基結構差異性沉降問題成因

3.1" " 新舊路基結構拓寬方式不同

公路工程進行改擴建施工期間，主要有兩種作業方式：第一種是單側加寬作業方式，第二種是兩側加寬作業方式。對此，需要先整理出兩種施工方式對應的絕對沉降值標準與差異沉降標準，再將兩側區域的加寬效果和單側加寬效果進行優越性對比。

一般兩側同時加寬改建作業方式的最終沉降值比例，會明顯低于選用單側公路工程加寬的沉降比例。再加上兩側加寬施工模式，還能夠為舊路基兩側區域的受力均衡性提供保障作用，所以設計過程中，常常會選擇兩側加寬，以此保證最終施工效果[3]。

3.2" " 新舊路基結構拓寬寬度不同

技術人員將新路基結構強度與舊路基結構強度進行對比分析，發現新路基結構發生的沉降標準，超出舊路基結構預期設定的沉降值標準。在改擴建作業持續推進過程中，實際拓寬寬度同樣存在一定變化，同時路基結構與地基表面之間會出現一定沉降。這種沉降差異會不斷提升，最大沉降值標準也會隨著新路基結構施工任務的推進而不斷偏向中線位置，越來越遠離舊路基中心線。

3.3" " 公路新舊路基填土作業高度不同

公路改擴建施工作業期間，在新路基完成填土作業過程中，路基結構的整體高度會持續增加。路基結構沉降幅度的標準值、最大沉降值以及新、舊路基結合位置同樣會出現一定程度沉降。此時的沉降標準不具備統一性，且控制難度較高。此外，沉降值還與后續填土作業高度之間呈現出正比例關系。

新路基結構沉降現象開始呈現出持續增大的發展趨勢，在達到一定水平后會逐漸走低，持續減緩至基本無沉降。針對公路工程設定的拓寬施工時，需以保證新、舊路基之間結合位置實際差異沉降值標準為核心，確保后續沉降幅度處于有效控制范圍內。

在滿足工程基本建設的要求下，需對新路基結構整體強度和填土高度進行有效控制，以此為前提，為后續環節的新、舊路基之間的結合位置穩定性提供保障，確保差異沉降值可以始終處于可控狀態，進而為改擴建后的工程提供更為可靠的質量保障[4]。

3.4" " 新舊路基結構地基模量不同

公路工程地基結構存在一定水平的彈性模量以及壓縮模量，這兩種模量均會對路基整體強度形成直接影響，促使路基結構出現不均勻情況。在改擴建施工作業過程中，模量會處于持續增加狀態，路基結構的最高沉降值標準也會發生持續性變化，且新、舊路基二者會存在十分明顯的差異沉降。為進一步降低新舊路基結合區域的路基路面出現的沉降差異，需適當提高地基土體施工質量，增強土體結構的彈性模量以及壓縮模量，借此保證公路改擴建施工任務的最終質量。

3.5" " 新舊路基主體結構模量不同

目前，大部分公路改擴建施工任務完成后，工程自身的主體結構模量會出現一定程度的增大。隨著其幅度的增大，道路拓寬部分需要面對的核心問題則會演變成頂面沉降問題。此類沉降現象幅度變化不夠明顯，發展到一定程度會持續下降。但是舊路基結構頂面區域的沉降值會一直保持相對穩定狀態，二者之間的差異會變得越發明顯。基于上述各種原因，需要進一步提升新路基段拓寬后的實際壓實度，以達到控制沉降值的目的[5]。

3.6" " 新舊路基結構施工方式不同

公路工程改擴建施工任務完成后，填筑施工方式主要有下述兩種：第一種是普通水平填筑作業法，第二種是間歇法填筑作業法。現場技術人員分別采用上述2種不同方式完成填筑工藝，經過仿真對比試驗后，確認上述兩種方式均不會對后續的新舊路基結合結構造成嚴重影響。但在實際使用過程中，間歇法填筑方法會造成公路路面出現新拼接面，導致新路基結構整體穩定性不足，施工難度大幅度增加。

4" "公路填筑路基結構差異沉降問題的危害

4.1" " 影響公路正常使用功能

公路工程路基和路面結構出現不規則沉降，會導致部分路段出現塌陷問題。這不僅會對正常的交通運輸功能造成不良影響，同時還會對行車和行人安全形成直接威脅[6]。

4.2" " 影響公路正常運行安全

公路工程出現差異性沉降問題后，道路整體使用性下降，車輛行駛所面臨的危險因素變多，再加上路基結構的沉降問題還會造成部分行車路線受阻，所以對行車安全性影響較大。

4.3" " 影響公路正常使用壽命

公路工程出現差異性沉降，沉降路段總體使用壽命會出現一定程度的縮短，若沉降現象比較嚴重，將導致部分路段無法正常使用，也無法修復。

4.4" " 影響施工企業經濟效益

公路工程出現差異性沉降問題后，施工方需要在公路維修方面投入更多的資金成本，并且這部分支出比例較高，情況嚴重的甚至會對企業自身的資金周轉及企業形象造成嚴重影響。

5" "公路填筑路基結構差異沉降處理

5.1" " 選用輕質路基填料

粉煤灰材料、EPS輕質泡沫塑料、氣泡輕質土，均屬于比較常用的具有輕質特點的填筑材料。這些材料的自身質量輕，能夠有效降低壓力值，達到控制差異沉降問題的效果。

其中，粉煤灰材料路堤自重最小，穩定性也可滿足公路工程的交通使用要求；EPS材料對軟基結構的差異沉降控制效果尤為顯著；氣泡混合輕質土施工時不需振搗和碾壓，可以有效減小擴建任務對舊路基造成的擾動效果，防止固結沉降問題發生。

5.2" " 科學處理地基任務

地基模量標準會對差異沉降程度造成直接影響，所以需對地基結構采取針對性處理措施，不斷提升地基結構的實際強度和結構承載力[7]，以此保證地基加固作用能夠達到理想水平。要及時清除原路基邊坡位置的草皮、樹根以及雜物，嚴格按照設計要求開挖臺階，并利用沖擊碾壓作業方式，提高新填土結構的壓實度。

應結合病害調查，針對原路基出現問題的段落，嚴格控制施工工藝，提高施工標準。路基填筑宜避開雨季施工，按計劃工期完成，以利路基在施工期內沉降穩定，減小工后沉降，使其具備更為優質的抗變形能力，達到減小差異沉降幅度和完工后沉降幅度的目的。

5.3" " 鋪設土工格柵加筋

為確保新舊路基具有整體性，在路堤填土實際高度超過3m后，需要將土工格柵橫向鋪在新舊路基的交界位置，以有效提升新舊路基土間的嵌鎖作用和咬合作用，達到穩定路基的效果，提升路基結構的整體強度。

5.4" " 科學設定排水系統

施工現場需要根據工程的實際需求，制定出更具針對性的臨時排水設施布置方案。富水路段填挖交界處的地下排水設施設計，以及膨脹土路段的隔水措施設計，需保證地下排水溝設施、泄水構造物等基礎設施布置的科學性，以有效降低路基濕度，避免路基結構出現不均勻沉降問題，保證路基整體穩固。

6" "結語

綜上所述，公路改擴建施工作業期間，需將各種不同形式的專業拓寬作業工藝進行配合使用。在面對新、舊路基結構在穩定性差異問題時，需要采用相應的處理措施，避免出現更為嚴重的差異沉降現象。此外，還需要對各種不同類型的路基沉降問題進行經驗總結，整理出更為有效的沉降控制方案，進而為公路行車安全提供更加可靠的安全保障。

參考文獻

[1] 張軍，黃淼，李友云，等.全風化花崗巖路基改擴建差異沉降處治分析[J].公路工程，2020，45（5）：108-109.

[2] 賈寶新，劉豐溥，趙良，等.公路改擴建導致新老路基差異沉降的因素分析[J].安全與環境學報，2020，20（1）：166-167.

[3] 陳力，刁心宏，楊守興，等.框架橋下穿既有鐵路路基沉降控制標準研究[J].現代隧道技術，2019，5（2）：148-149.

[4] 丁龍亭，王選倉，付林杰，等.基于行車舒適性的土工格柵處治涵洞路基差異沉降技術[J].材料導報，2021，7（1）：131-132.

[5] 康笠.基于連續-粒子耦合的濟青高速公路拓寬路基沉降及處治措施研究[J].公路交通科技：應用技術版，2019，2（6）：123-124.

[6] 章蘇亞，趙騰飛，周潔.長短樁加筋路基在處治橋頭差異沉降中的研究[J].中外公路，2020，40（1）：155-156.

[7] 王蘊嘉，郭惠芹，葉陽升，等.多年凍土區路基填筑短期內凍土溫度場數值分析[J].中國鐵道科學，2021，42（4）：119-120.