高速公路路基差異沉降處理技術探究

侯滿忠

（河北省高速公路宣大管理處，河北 張家口 075000）

在公路的拓寬和舊路改造工程中，道路的耐久和沉降等問題逐漸顯現。舊路與新路的相互作用，協調沉降成為公路拓寬設計的首要要求，對公路設計、施工、驗收與檢驗和后期運營都提出了高質量要求。

一、沉降差異產生的原因與影響

（一）差異沉降產生的原因與控制

高速公路的差異沉降問題，實質上是公路路基路面產生不連續、不均勻、不協調的變形問題，而變形問題最主要的是道路沉降。道路沉降根據不同的產生位置，分為地基、路基、路面三部分沉降。根據道路產生沉降的不同時間，分為施工期間產生的沉降和施工后（運營期）產生的沉降兩種，其中運營期間產生的沉降問題最為常見。除此之外，根據力學性能也可以分類為高速公路拓寬工程差異沉降，沉降控制標準與分級如表1所示。

表1. 沉降控制標準與分級

（二）差異沉降產生的影響與破壞

公路差異沉降問題一旦出現就會造成較大的交通事故，同時公路路基不均勻沉降會造成路面龜裂、坍塌、貫穿總縱向的裂縫，嚴重影響出行速度與安全駕駛。

二、高速公路差異沉降理論與計算

（一）差異沉降理論

道路沉降大部分為土體產生的沉降，土體產生沉降分為初始沉降、主固結沉降、次固結沉降3個部分。初始沉降是土體在外荷載的瞬時作用，也叫瞬時沉降，是土體的單一變形而沒有發生體變，通常又稱為剪切變形。這種變形一般是在施工階段產生，例如大型機械施工、建設臨時建筑物等時候。初始沉降會占據總體沉降的一部分，應根據造成初始沉降的臨時荷載來估算。主固結沉降是種逐漸變形，主要是指在荷載的持續作用下使土體中的孔隙水壓力完全消散，土體產生固結并造成沉降的過程，是地基沉降的主要部分。次固結沉降量相對較小，且可能出現在主固結沉降之前，主要使土體結構發生蠕變變形，這種變形在淤泥、淤泥質土等高壓縮性軟土中產生更大的變形，會造成較大的計算量，應給與重視。

（二）差異沉降計算方法

公路出現差異沉降的原因有很多，處理辦法與計算方法也多種多樣。如道路情況多樣化造成施工困難從而產生差異沉陷，地質資料不完善造成路基沉陷，新舊路處理不當的差異性沉陷等，都會導致高速公路出現差異沉降。

在公路拓寬工程中，由于高速公路本身已經存在舊路沉降，所以新舊路的沉降類型可以大致分為以下幾種情況：

1.在公路拓寬工程前，舊路路基已經完成沉降，標準車載下降不會產生新的變形。此時，將舊路路基沉降變形量記為T0（由于沉降量已經完成，T0=0）。

2.在公路拓寬工程前，舊路路基沉降還未完成，舊路路基在車載或者外界因素影響下沉降，將舊路路基沉降變形量記為T1（由于沉降量還未完成，T1≠0）。此時，在新建高速公路時，對原路基產生一定的沉降變形量。在新建路基建成之后，路基重量對原路基基底產生附加應力，也會對原路基與新路基產生一定的沉降變形量。并且在拓寬工程完成以后，車載與新路基的側向擠壓會對原路基與新路基產生一定的沉降量，具體公式總結如下：

式中，T總為：公路拓寬工程竣工之后新舊公路總體變形；T新總為：新建公路固結沉降變形總量；T新對舊為：新建公路對舊路的附加沉降變形總量；T車對新舊為：車載對拓寬后公路沉降變形總量；T1為：舊路路基自身沉降變形量。

三、工程實例

為了更加詳細地分析拓寬工程差異沉降控制，本文以冀西北地區某高速公路（公路全長56km）為例，綜合分析了該工程路基差異沉降問題，如表2所示。

表2. 冀西北地區某高速公路詳細情況

（一）施工流程

冀西北地區高速公路拓寬工程屬于汽運填筑。具體工程分為排水工程、道路路基工程、瀝青混凝土面工程、質量與沉降檢測工程。其中，重點介紹道路路基工程的沉降檢測部分。路基工程中主要采用CFG樁連接、穩定原路基與新路路基，其中樁間距為2m，樁長為5m，直徑0.15m，設置兩排樁，排間距為2.5m。新舊路基階梯式相扣中設土工格柵加固，穩定排樁，具體布置形式如圖1所示。為保證差異沉降量在允許范圍內，各部分施工應嚴格把關，尤其是新舊路之間的銜接部分，銜接點應布設沉降監測點實時檢測。具體路基施工形式如表3所示。

圖1. CFG樁布置形式圖

圖2. 拓寬工程公路沉降曲線

表3. 道路路基工程施工明細

（二）沉降檢測

施工接縫后進行路面工程的準備與施工，與此同時需要注意路基工程的養護與檢驗，檢驗項目主要有強度、厚度、寬度、壓實度、沉降檢測等，其中根據公式（1）重點監測差異沉降的數值。本文選取其中一部分采集數值統計并繪圖，如圖2所示。沉降監測點沿線布置，每150m在新舊路路面面層設置測點，每200m在新路路基與基底層處設置測點，測點位置分別在路中心位置與路基（路面）邊緣處。

由圖2可知，在公路拓寬工程中，舊路路面的沉降量最小的接近于0cm，由此得出在公路拓寬工程施工以前舊路沉降基本完成，其中路基基底沉降最為明顯，沉降量最高為4cm左右，但依舊符合沉降指標。新舊路路面沉降差最大值不超3cm，也在允許范圍內。其中路基沉降由于設置CFG樁，沉降量得到了很好的控制與改善。

四、結語

通過對高速公路沉降差異的理論分析與實際工程的實際參考之后，得出對于不同的沉降差異要采取不同的控制方法改善，實現問題針對化處理。運用CFG樁進行加固并控制差異沉降效果良好，各沉降指標均達到規范要求，具有良好的使用性。