關于高速公路拓寬工程路基差異沉降控制技術分析

袁良超

安徽水利開發有限公司 安徽 蚌埠 233000

背景介紹：

國外對于拓寬高速公路的路基研究相對國內而言比較早，特別是對軟土地基的研究更加普遍，研究的主要方面是施工的方案設計，離心模型的應用以及有限元模型的分析。1999年，美國普頓大學的Richard J.Deschamps等研究人員開始對拓寬路基進行研究，給出了施工時的注意事項以及出現的相關問題的解決方案，并修訂了相關問題的規范操作手冊，具體規范有以下幾個方面，介紹了拓寬路基的兩種不同類型分別是坡度不變拓寬法和坡度增加拓寬法；手冊中介紹了對印第安納州五條拓寬道路的研究詳情，其中有兩條是失敗的，三條是成功的；最后對拓寬路基可能遇到的問題進行了大致的總結。

目前，由于國內拓寬路基的研究起步較晚，所以研究水平還停留在對實際拓寬路基的探索中，在設計施工的時候一般會根據以往經驗來采取相應措施減少新舊路基的差異沉降。國內的高速公路拓寬項目基本都實現了道路拼接，且在投入使用之后達到了預期的效果，在拓寬路基的工程中差異沉降問題基本都得到足夠的重視，但是并沒有因此形成一套關于如何拓寬高速公路路基以及如何解決拓寬路基出現的問題的完整體系，所以針對目前國內的研究現狀，本文首簡單介紹高速公路拓寬工程的研究現狀，接著先從差異沉降的原理和差異沉降的主要影響因素分析，然后根據我國公路的實際情況給出了差異沉降的控制標準，最后從四個方面對比較常見的軟土地基的相關問題給出了解決方案，以期為以后相關領域的更深層次的研究盡一份綿薄之力。

一、拓寬新舊路基差異沉降的原理和主要影響因素

1、差異沉降的原理

差異沉降就是通常我們所說的不均勻沉降，更簡單的理解就是路面發生了高低不同的現象，這是反映土木工程結構地基變形中的一個非常重要的指標。在同一段路上，相鄰或者相近的路基發生了不同量的下沉（由于地基在受到壓力的作用下，土里的水分和空氣會被排出，土顆粒就會被壓縮，減小了路基整體的體積），這樣就會產生一個差值，這就是沉降。如果這個差值過大的話，就會對行車安全，行車質量等造成很大的影響，例如會產生裂縫，發生路面傾斜等現象。路基拓寬之后不可避免的會出現不同程度的路基沉降不均勻的現象，這主要是拓寬技術不同造成的。

2、差異沉降的主要影響因素

（1）路基差異沉降的主要原因有路基地質不同，路面施加不同壓力的時候，就會產生不同的形變，即發生了不同程度的沉降。一般情況下，在進行舊路基拓寬的時候，舊路基已經基本完成了沉降過程，所以這也是我們需要考慮的重要因素之一。

（2）在進行舊路基拓寬的工作中，由于技術不同的原因也會造成施工質量不一致的情況。由于拓寬高速公路路基是一項比較宏達的工程，所以由人為因素造成的質量差異也是不可避免的。所以在選擇施工總監督及施工分監督的時候對其專業知識的要求一定是嚴格的。

（3）新舊路基在改良擴建的時候，結合部分由于材料的差異，施工技術的差異，強度不一等原因，新舊路基無法完美結合也會出現一系列的嚴重問題。

一般情況下，舊路基拓寬工程中，最容易發生差異沉降不均勻的地方是新舊路基銜接處，最不易出現此現象的地方是舊路基的中心線位置。由于新舊路基的相互融合和相互影響，所以其差異沉降值要根據具體路段情況才能進行估算，但是差異沉降值的影響因素可以知道，一般是沉降位置，拓寬寬度，拓寬高度等。

二、拓寬路基差異沉降標準

由于高速公路的改建主要是投入使用，而路面的使用功能主要有結構性和功能性兩個方面。結構性主要是指路面的抗損壞性能，功能性主要是指行車是否安全，車輛的損耗，行車是否舒適，以及對環境是否會造成不良的影響。因此在對高速公路進行拓寬路基研究的時候要綜合考慮從功能性和結構性兩個方面研究才是比較合理的。

我國的路面多以柏油路面為主，在鋪設柏油路面的時候，一般情況下是一層一層的進行的。所以，路面鋪設的質量高低就和鋪設的層數和每一層的柏油質量等是不可分割的。此外我們還要考慮層與層之間的融合度，若融合度不高也會產生不必要的。在施工的時候要注意新舊路基的橫截面和豎截面要在國家規定的范圍之內，在施工完成之后要進行相應的測量，以保證工程是合格的。如果不加以重視這一點，路面發生的坡度突變可能會引起行車不便，甚至是行車安全問題。另外若路面發生坡度突變，也不利于雨水的排泄，若雨水沒有得到及時的排泄可能會影響高速公路的正常使用。另外不均勻的沉降，會引起地面的不平整，進而影響行車服務質量，降低服務水平。

三、降低新舊路基差異沉降的方法

對高速公路的拓寬改造之后，不可避免的會出現差異沉降的現象，這是由于新舊路基的差異造成的，就路基由于建造時間久，路基已經夯實，已經基本完成沉降過程，但是對于新路基而言，新路基在受到路面的壓力之后，會發生沉降現象，所以差異沉降就出現了。為了減小新老路基差異沉降，我們需要從各個方面進行分析設計施工方案，下面我們從軟土地基設計，開挖低級設計，設置反壓護道，靜壓和沖擊壓實相結合和合理使用土工合成材料五個方面對軟土地基引起的一系列問題提出相關解決方案。

1、軟土地基設計

拓寬高速公路路基需要從拓寬路段的土質情況，需要拓寬的高度，施工的期限等方面進行分析，最后確定一個合理有效的解決方案。在拓寬高速公路的工程項目中，一般對軟土地基會采用不同的方法進行改造：換填法，復合地基法等。在前期的改建公路的經驗基礎之上知，加速固結法處理軟土地基比較有效，可以加快改造的周期。其中復合地基法是一個可行的方法，對于不同的深度可以采用不同的方法施工形成一個過渡帶，這樣可以有效地降低新舊路基的差異沉降問題。

2、開挖臺階設計

在新老路基拼接的時候采用臺階法是比較常用的方法，這種方法的優點在于能有效地減少新老路基的拼接問題，為后期施工減少很多不必要的麻煩。在開挖的時候一般采用直接開挖的方式，從下到上的順序，開挖和新路基填充可以同時進行這樣可以縮短施工的周期，更有效率。對于臺階的寬度一般情況下建議在一米以上，因為如果寬度過窄，對施工方面來說會有很大的難度，過寬的話，會占用很大的空間，也不利于路基的拓寬。在進行填充工作的時候，可以采用一層一層的方式進行，這樣不僅降低了施工的難度也能增加地基的穩定性。

3、設置反壓護道

因為需要施工改造的路段一般比較長，每一段的土質就可能不一樣。對于一些土質比較松軟的地段，我們可以采取一些相應的措施來特殊處理。例如對于軟土地基來說，我們可以填充一些土作為護坡道，利用護坡道自身的的重量，抵抗路邊連同軟土部分側滑，這樣也能有效提高路堤邊坡的穩定性。反壓護道大約設計為路基高度的一般左右，寬度可以根據世紀路段來計算之后調整。

4、靜壓和沖擊壓實相結合

所謂的壓實，其實就是利用物理的方法，盡量減小土顆粒之間的空隙以達到減小體積的效果。普通的壓路機已經可以滿足壓實度的要求了，對于新舊路面的特殊結合，我們常常采用沖擊碾壓的方法對路基進行壓實，一樣可以有效地減小新舊路基的差異沉降。在已有的路面改建經驗的基礎上，我們發現利用靜壓和沖擊壓相結合的方式進行路面的碾壓工作，可以有效地減少路面差異沉降。

5、合理使用土工合成材料

在高速公路拓寬的工程中，根據以往的拓寬路基的經驗，合理的使用土工合成材料可以有效地減少差異沉降現象，極大的避免發生地面出現裂縫現象，提高工程的質量。常用的合成材料一般是土工格柵和土工格室兩種。其中土工格柵具有強度大，變形小，耐腐蝕，壽命長，成本低，施工方便快捷和周期短等特點，是最常用的土工合成材料。土工格室具有伸縮自由，運輸體積小，鏈接方便和施工速度快等優點，也是比較常用的合成材料。這兩種材料的使用可有效地減少地面出現裂縫的問題，縮短施工的周期，提高施工的進度。

四、結束語

在進行拓寬高速公路路基的工程項目時，完全避免差異沉降現象是不現實的，但是我們可以通過采用合理的方法和手段來盡量避免這一現象的發生。要減小新老路基的差異沉降，需要綜合考慮很多方面的原因，比如地基處理，開挖臺階設計等，這些措施都能有效地減小新舊路基的差異沉降問題。本文我們給出了兩種控制差異沉降的標準：結構性和功能性，這是對路面監控一種操作性比較強的方法。