高速公路路基沉降及路面動(dòng)力特征研究

丁禮勇

湖南省農(nóng)林工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究總院 湖南 長沙 410000

高速公路建造工程十分的復(fù)雜，根據(jù)現(xiàn)場施工情況可以大抵分為以下幾個(gè)類型（針對高速公路路基）：高填方路基、半填半挖路基以及路塹路基三種情況，目前來看，我國高速公路建造的速度十分快，不僅在城市周遭進(jìn)行建造，對于偏遠(yuǎn)山區(qū)也有著一定的建造力度，所以針對此種情況，對于高度公路的路基更要有所保障，因?yàn)槠涞刭|(zhì)地形的復(fù)雜構(gòu)造各方面，都會(huì)對其產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而造成路基沉降的現(xiàn)象發(fā)生，嚴(yán)重還會(huì)導(dǎo)致高速公路出現(xiàn)斷裂等情況發(fā)生，預(yù)防此種情況發(fā)生，道路動(dòng)載荷原理以及車輛荷載路面動(dòng)力模型建設(shè)，為不可避免的方式。

一、路基工程概括

對于高度公路的建設(shè)，因?yàn)榭紤]到造成影響等因素，基本上選擇都是較為偏遠(yuǎn)的地帶，并且所在的地形地域比較復(fù)雜，基本上為山區(qū)等地帶進(jìn)行，也正是因?yàn)檫@種因素，其中有著許多高填路基以及很多半填半挖路基，并且陡坡路基比較多。

路塹邊坡巖土遭受到雨水的沖刷之后，以及在地下以及地表水流的影響之后，會(huì)對于路基的穩(wěn)定性造成很大的威脅，那么高速公路所表現(xiàn)出的便是公路變形、斷裂等情況發(fā)生。

若是想要針對此情況進(jìn)行防治，便需要對于路基進(jìn)行精細(xì)化的觀察，仔細(xì)尋找挖掘出路基發(fā)生沉降情況的原因，并且提前制定相應(yīng)的防治措施，從而避免此種情況的發(fā)生。

二、路基沉降和路面動(dòng)力

（一）、路基沉陷情況基礎(chǔ)分析

對于高速公路來說，路基在其中的地位處于核心點(diǎn)，為整個(gè)高速公路的重載所在，放在承重方面來看，路基與路面本身共同構(gòu)建的結(jié)構(gòu)體，對于車輛有著承載的作用，路基若是設(shè)計(jì)存在誤差或者不當(dāng)，便會(huì)對于高速公路（主要為長時(shí)間使用的后期）產(chǎn)生不可抗拒的危害，那么對于已經(jīng)出現(xiàn)損害的高速公路，對其進(jìn)行修理，將會(huì)投入更大的資金以及人力物力等成本，那么對于高速公路的路基要求，不僅僅需要對于路基強(qiáng)度有著高要求，對于其穩(wěn)固性還有一定的要求。

對于高速公路的設(shè)計(jì)建造可以分為兩種形式，一種為柔性瀝青結(jié)構(gòu)，另一種為混凝土路面的形式，若是根據(jù)我國關(guān)于高速公路建造的要求來看，柔性瀝青高速公路使用壽命需要大于十五年，而水泥混凝土?xí)r間更長，需要不少于三十年的期限，但是根據(jù)真實(shí)情況，我國高速公路使用的年限遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到規(guī)定使用年限，甚至對于瀝青路面來說，在兩年到三年的時(shí)間內(nèi)，就會(huì)出現(xiàn)不同程度的路面斷裂、沉陷等情況的發(fā)生。

根據(jù)相關(guān)的研究表明，高速公路的路面出現(xiàn)問題，大體為高速公路的路基出現(xiàn)流動(dòng)性所導(dǎo)致，舉例子來說，對于高速公路的路基出現(xiàn)了一定程度的變形，特別是對于路基出現(xiàn)不同程度的沉陷情況，那么將會(huì)對于高速公路的路面結(jié)構(gòu)面板脫空，以至于產(chǎn)生不可預(yù)估的應(yīng)力，在此情況下，路面出現(xiàn)破損變形的速率將會(huì)加大，那么基于此種研究表明，對于路基沉降的預(yù)測便有著很大的必要性了。

（二）、路基沉降方式相關(guān)研究

路基沉降的預(yù)測方式可以簡單的分為以下三種，第一種叫做分層總和法，這種方式是一種比較規(guī)范的預(yù)測方式，因此應(yīng)用也比較廣泛；第二種名字叫做數(shù)值計(jì)算法，本質(zhì)上是在固結(jié)理論作為基礎(chǔ)，再與相應(yīng)土的本構(gòu)模型進(jìn)行結(jié)合，但是有著一個(gè)共同的缺陷，便是計(jì)算所需要的數(shù)值數(shù)據(jù)都需要通過相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行獲取，有著一定的成本步驟。而第三種方式，則是利用現(xiàn)場實(shí)際測量的資料數(shù)據(jù)進(jìn)行沉降量的推算，因?yàn)楝F(xiàn)場勘查的數(shù)據(jù)有著很大的客觀真實(shí)性，因此對于最終的推算結(jié)果有著一定的肯定，那么根據(jù)這種方式的預(yù)測與推算表明，路堤在荷載處于一個(gè)比較穩(wěn)定的狀態(tài)下（穩(wěn)定處于一種動(dòng)態(tài)變化之中，而非靜止，只是運(yùn)動(dòng)幅度較?。?，沉降曲線便呈現(xiàn)出一種非線性的變化規(guī)律，因此無論是哪一種推算預(yù)測的方式，都需要考慮進(jìn)去荷載大小以及周遭地理?xiàng)l件影響等一些因素在其中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一個(gè)綜合性的判斷與預(yù)測。

（三）、路基沉陷與路面動(dòng)力車輛荷載因素

路基沉降出現(xiàn)的原因，除了建設(shè)本身有著一定的缺陷之外，還與車輛動(dòng)載荷有著不可分割的關(guān)系，具體分析來看，動(dòng)荷載因素的影響，造就了在靜力荷載模式下分析得到的結(jié)果數(shù)據(jù)，與現(xiàn)場實(shí)際出現(xiàn)的作用力大小數(shù)據(jù)有著明顯的不符合，期間的差異數(shù)據(jù)過大是很大的因素影響，那么路面結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)理論便不可以應(yīng)用于動(dòng)力學(xué)的特征表現(xiàn)。

荷載此種情況的發(fā)生原因很多，譬如高速公路的路面建造時(shí)因?yàn)槁访娴牟黄秸?、并且與著車輛本身也有著一定的牽連。譬如車輛的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、能夠承受的重量范疇限制、車輛行駛的速度等等，這種不是移動(dòng)的恒載，并且也非瞬間沖擊荷載，而是一種隨機(jī)性質(zhì)的荷載，其建模和數(shù)據(jù)數(shù)值的相關(guān)計(jì)算是比較繁瑣復(fù)雜的，目前來看，我國對于動(dòng)載作用下的路基呈現(xiàn)出的動(dòng)態(tài)研究并不是很完善，那么出現(xiàn)的情況便是實(shí)際的情況與理論化的結(jié)果不匹配，在相關(guān)部門的工作人員在進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)對動(dòng)載荷的把握方面，出現(xiàn)把控不精確性，故而將會(huì)造成投入成本的加大化或者是減少化（資源浪費(fèi)或者資源不足的情況），那么就會(huì)對于高速公路造成損害，嚴(yán)重會(huì)發(fā)生高速公路路基下沉或者路面斷裂等情況的發(fā)生。

結(jié)束語：

綜上所述，高速公路應(yīng)用十分重要，而路基是高速公路的核心所在，絕對不可忽視，對于路基需要從多方面去觀察維護(hù)，并且考慮路面動(dòng)力以及車輛荷載等復(fù)雜因素的影響，方能對于高速公路的路基進(jìn)行合理的保護(hù)與對高速公路有效的應(yīng)用。