高速公路新舊路基銜接處不均勻沉降產(chǎn)生的原因及處理對(duì)策

周 波

(山西遠(yuǎn)方路橋(集團(tuán))有限責(zé)任公司，山西 大同 037006)

0 引言

當(dāng)前我國城市化不斷推進(jìn)，城市間的交流愈發(fā)頻繁。在國家經(jīng)濟(jì)高速推進(jìn)的背景下，交通運(yùn)輸能力提升成為當(dāng)前交通管理部門關(guān)注的焦點(diǎn)。針對(duì)高速公路運(yùn)輸能力提升，有幾種觀點(diǎn):一是在現(xiàn)有的公路上減少道寬，增加車道；二是增建新的高速公路、省級(jí)公路，分流交通；三是在現(xiàn)有的高速公路基礎(chǔ)上，延續(xù)、擴(kuò)建和改建。第一種改建成本低，但存在后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高、增加交通事故率等隱患；第二種效果顯著，可以拉動(dòng)GDP，但征地、施工成本較高，帶給財(cái)政較大負(fù)擔(dān)；第三種成本適中，線路固定，可以較好的提高高速公路運(yùn)力，銜接新老高速公路，但需要著重注意公路的施工質(zhì)量，防止在新舊路基銜接處不均勻沉降問題的發(fā)生。

1 高速公路新舊路基銜接處不均勻沉降產(chǎn)生的原因

高速公路擴(kuò)建、延續(xù)施工過程中，涉及到新舊公路的橋臺(tái)拼接，新老路基的基礎(chǔ)施工相互影響，導(dǎo)致路基基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降，主要原因有以下幾種。

1.1 高速公路新老路基土的差異

高速公路是一種狹長的帶狀交通建筑，因此在覆蓋面積內(nèi)，必須考慮到復(fù)雜的地形地質(zhì)因素進(jìn)行基礎(chǔ)施工。比方說，在連接某山區(qū)和平原的高速公路銜接施工時(shí)，兩端需要挖方施工，中間需要進(jìn)行填方置換，這就要求施工單位解決倒三角形狀路基銜接的不均勻沉降問題。在擴(kuò)建加寬、延續(xù)施工中，不僅需要根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算基礎(chǔ)承受標(biāo)準(zhǔn)，還需要結(jié)合老公路的沉降現(xiàn)狀制定針對(duì)性的路基換填施工或采用加筋施工技術(shù)，滿足路基的使用要求，達(dá)到基礎(chǔ)土方的荷載均衡。

1.2 新老路基狀態(tài)差異

高速公路擴(kuò)建加寬、延續(xù)施工時(shí)，原有的高速公路已經(jīng)運(yùn)行了相當(dāng)長一段時(shí)間，路基已經(jīng)適應(yīng)了長期行走的使用振動(dòng)頻率。路基本身已經(jīng)產(chǎn)生了物理上的固化固結(jié)，強(qiáng)度較周圍已經(jīng)產(chǎn)生變化。新增加的高速公路無論是加寬還是銜接，不少建設(shè)單位在設(shè)計(jì)時(shí)往往使用原始設(shè)計(jì)圖紙和勘察數(shù)據(jù)，缺少對(duì)高速公路路基基土基本性質(zhì)的檢驗(yàn)。導(dǎo)致設(shè)計(jì)強(qiáng)度、沉降速率在新老路基上表現(xiàn)出明顯的差異，出現(xiàn)不均勻沉降，破壞高速公路。

1.3 新老路基荷載差異

原有的高速公路經(jīng)過十幾年的使用，路堤的基土固結(jié)成整體，剛性化顯著。在此基礎(chǔ)上，無論是對(duì)兩側(cè)進(jìn)行加寬還是延長銜接、接入都會(huì)影響到老路基的核心偏載，重心的偏移導(dǎo)致高速公路老路基與新路基在銜接處的沉降增量變化加大，返盆式作用對(duì)老路基的基土影響不大，但對(duì)新路基會(huì)造成較大的影響。新老路基的荷載差異變化會(huì)逐漸影響沉降，超過沉降縫承受范圍后，容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。從高速公路擴(kuò)建工程使用效果來看，加寬、延長路段的交通質(zhì)量較高，車流量較多，容易在銜接處發(fā)生荷載不均產(chǎn)生的下滑問題。

1.4 新舊路基銜接處施工問題

高速公路擴(kuò)建加寬、延續(xù)引入時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生各種問題，導(dǎo)致工程施工出現(xiàn)問題，這是出現(xiàn)高速公路新舊路基銜接處不均勻沉降的最重要的原因。施工單位為趕工期，未能按照施工規(guī)范要求對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，鋼筋混凝土的保護(hù)層厚度不符合規(guī)范要求等，都會(huì)導(dǎo)致路基承載力下降，引發(fā)不均勻沉降。此外，新舊路基土方填料差異會(huì)導(dǎo)致新舊路基土方未能有效連接，當(dāng)填筑深度超過一定程度后，會(huì)加速沉降速率，造成新舊路基沉降差距變大。此外，在施工過程中，某些路段采用機(jī)械挖土、機(jī)械填筑，某些路段施工環(huán)境復(fù)雜，采用人工挖土和填筑。在碾壓、振實(shí)時(shí)，壓實(shí)程度不一致導(dǎo)致路基壓實(shí)度不一致，監(jiān)理單位未能檢查出來，也會(huì)影響施工質(zhì)量。

2 新老路基不均勻沉降處理的方法

針對(duì)高速公路新舊路基銜接處出現(xiàn)不均勻沉降問題，應(yīng)采用預(yù)防為主，防治結(jié)合的原則進(jìn)行施工，通過材料選擇、工藝選擇、環(huán)境甄別、科學(xué)計(jì)算，提高新路基施工的針對(duì)性。

2.1 隔離墻+塑料排水板預(yù)壓處理

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在原有的高速公路路基兩邊或一側(cè)連續(xù)打入水泥墻，做隔離墻，控制好基底土層的擾動(dòng)，消除坑邊荷載帶動(dòng)的原有路基的附加沉降。同時(shí)配合塑料排水板和預(yù)壓，增加排水通道，降低排水長度，加速路基基底的排水速度，加快基底基土的固結(jié)作用。該方法適用于路基地下水環(huán)境復(fù)雜，基土含水量較多，需要降低地下水位的工程。該防治措施涉及堆載預(yù)壓，工期長成本高。

2.2 水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)+輕質(zhì)路基

水泥粉煤灰碎石樁主要骨料為水泥、粉煤灰和碎石，通過級(jí)配比例控制強(qiáng)度，與舊高速公路路基形成有效的褥墊層，強(qiáng)化銜接處地基的剛性強(qiáng)度，增強(qiáng)路基夾層的咬合度和承載力，有效的解決新舊路基銜接處的不均勻沉降。該方法使用灌注施工，成樁后穩(wěn)定性好，不易變形，成本和質(zhì)量控制較方便。近年來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，以輕質(zhì)填料為主的輕質(zhì)路基逐漸增多。以聚苯乙烯泡沫填料為例，使用該填料，可以有效降低新舊路基銜接處的附加應(yīng)力，減少路基自重，有效的控制路基整體的不均勻沉降。

2.3 新舊路基結(jié)合拼接削坡施工

高速公路改建、擴(kuò)建、加寬和延長，需要對(duì)原有的舊路基進(jìn)行修整主要方法有削坡、臺(tái)階和土工合成材料。削坡需要處理好原有基層的浮土、壓實(shí)系數(shù)不高、不密實(shí)的表層基土；對(duì)原有路基從坡頂?shù)狡碌滓耘_(tái)階狀開挖，臺(tái)階高度控制在70 cm～90 cm之間，寬度為1 m～1.2 m。削坡過程中，首先按照1∶0.8的坡度開挖，完成第一階段路基處理后邊坡旋噴樁處理，形成內(nèi)傾坡度為3%的方臺(tái)階后可進(jìn)行土方壓實(shí)。

2.4 土工合成材料

為防止高速公路新舊路基銜接處不均勻沉降，提高路基銜接處的連接密實(shí)度，可采用土工合成材料技術(shù)對(duì)路基銜接處進(jìn)行加固。以土工格柵合成材料為例，沿縱向鋪筑土工格柵，新舊路基分別鋪筑50%的土工格柵，最大化利用土工格柵對(duì)基土的物理加固作用。如果設(shè)計(jì)需要，可通過加筋，進(jìn)一步增強(qiáng)土工格柵的力學(xué)性能。

2.5 新舊路基拼接施工技術(shù)

高速公路擴(kuò)建、加寬施工后，新舊路基應(yīng)設(shè)置允許沉降值，新舊路基差異沉降標(biāo)準(zhǔn)以原高速公路路堤中心與新路肩的橫坡度增大值應(yīng)小于0.5%為準(zhǔn)。加寬、延續(xù)等施工中，應(yīng)使用間隙施工技術(shù)，第一階段率先填筑距離舊路基之外一定距離的新路基，等新路基填筑固結(jié)完成后，再進(jìn)行第二階段施工，采用微膨脹混凝土填筑間隙部位，增強(qiáng)新舊路基銜接處水平應(yīng)力抵抗能力和基土強(qiáng)度，有效地減少一次填筑后產(chǎn)生的變形和沉降。

3 結(jié)語

當(dāng)前我國高速公路在擴(kuò)建、延伸和加寬施工工程中，已經(jīng)普遍注意新舊路基銜接處不均勻沉降問題，同時(shí)也針對(duì)產(chǎn)生不均勻沉降的原因制定了具體的施工組織設(shè)計(jì)。但是就實(shí)際施工結(jié)果來看，無論是不均勻沉降的計(jì)算方法還是沉降控制措施、指標(biāo)都缺乏統(tǒng)一的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。由于高速公路具有狹長、帶狀的特點(diǎn)，工程整體地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，設(shè)計(jì)與施工具有很多的偶然因素，無法完全依照現(xiàn)有的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。與新高速公路項(xiàng)目的建設(shè)相比，高速公路擴(kuò)建、延伸施工具有更高的技術(shù)難度和質(zhì)量控制難度，因此對(duì)于防止新舊路基銜接處不均勻沉降還應(yīng)進(jìn)行更多的研究。