公路工程沉降段路基路面設計要點研究

金林、徐宇峰

（中交第二公路勘察設計研究院有限公司，湖北武漢430056）

0 引言

公路工程中的不均勻沉降不僅會造成路面結構的損壞，使得公路出現裂縫等問題，進而影響公路的使用壽命，而且還會為路面行車埋下一定安全隱患。這就需要相關人員全面結合現階段的機械施工條件、技術環境和工程實踐等，制定出科學合理的設計和施工方案，以從根本上保障公路工程的質量。

1 常見的公路工程沉降段位置

1.1 路橋連接處

路基和橋梁是公路工程的重要組成部分，兩者在剛度、強度和漲縮性等方面均有特定要求，且有著較大的差異。在關鍵的路橋連接部位需要合理分散應力作用。由于路、橋結構力學性能的巨大差異，路橋連接處在自重、環境和行車荷載等因素影響下很容易發生不均勻沉降現象，從而導致車輛在行駛到該路段時發生跳車現象[1]。路橋連接處的不均勻沉降，使得整個橋梁的受力不平衡，進而影響橋梁結構的穩固性，造成安全隱患。

1.2 高填方路基段

公路工程中難免會遇到高填方這種特殊路基。高填路基的缺陷在于自重大、沉降時間長，穩定周期長，同時施工質量控制相對較困難。這種路基在使用過程中受到長時間的自重作用和行車荷載影響，不可避免會存在不均勻沉降變形問題，導致路面出現不同程度的裂縫[2]。因此，對于高填方路基段需要合理控制填方材料的類型和填方深度等問題。

1.3 填挖結合段

填挖結合路段也是容易發生沉降變形的路段之一。例如，高邊坡填挖結合段路基主要采取通過對高邊坡開挖臺階的方式進行回填壓實。但是，在實際施工過程中，臺階的開挖形式直接導致填挖接觸的位置不易壓實。填挖結合段兩側的路基壓實度、強度、剛度等均存在較大差異，再加上填方側坡腳往往位于斜坡、陡坡等位置不利于邊坡穩定，使得公路在長期使用過程中會逐步發生不同程度的錯動，造成一定的安全隱患。

1.4 軟土路基段

軟土路基也是公路路基施工經常遇到的一種不良地質情況，這種路基的特點為：含水量較高，孔隙比較大，壓縮性較高，穩定性較差。這些不良地質條件為路基施工處理增加了一定的難度。因此，對于軟土路基要充分結合地勘資料進行合理設計，軟土路基段的施工質量要加強管控，最大程度上避免路面病害問題的發生，確保行車安全。

1.5 積水路段

公路路基病害問題的發生很多時候都是因為積水引起的，長時間的積水浸泡導致路基材料發生軟化，使得路基底部的強度和承載能力有所降低，造成路基沉陷[3]。公路路基應加強沖溝、積水洼地、長大挖方、豎曲線凹點、超高等路段排水設計，使公路路基路面排水自成體系，并與天然溝渠順接，避免排水不暢。

2 公路工程路基路面沉降段設計應考慮的因素

2.1 路基路面設計原則

在路基路面設計過程中，為提升道路路面的穩定性，需要對涵洞、橋臺、擋墻、路橋過渡段等位置進行深入分析與合理設計，最大程度減少這些部位形變的概率，確保路基的整體穩定性能。同時，在設計過程中要充分考慮剩余沉降量的設計參數，從設計和施工方面全面控制這類路基的沉降變形量。施工過程中需待路基進行充分沉降變形后，再對上部構筑物進行施工，以免路基的后期沉降變形影響到上部構筑物的整體結構穩定[4]。此外，還需要加強高填方路基的設計。高填方路基施工不僅工程量較大，而且具有較高的安全風險，還對自然環境造成一定的破壞力，正因如此，需要從根本上保證設計與實際情況相吻合，切實保證公路的整體質量。

2.2 公路路基設計因素

在公路工程規劃階段就需要全面考慮公路選線問題，使不同公路路段的設計和施工都合理可行。在公路選線過程中，如不可避免存在高填、深挖路基等情況，應根據需要引入橋梁、隧道等結構形式，確保整體路線的設計方案合理可行，并且使整個工程有相對較高的性價比。

2.3 路面設計因素

路面設計應該全面綜合衡量工程所在區域的地質、水文、交通量、環境等條件因素。對于路面設計中的行車載荷、路面等級等關鍵設計參數的選取，需依據工程項目建設標準，借鑒以往的工程項目經驗，并結合實際施工情況，經過合理的工程試驗等方式加以確定。同時，路面結構設計需嚴格執行相關行業的設計標準要求，做好工程結構、工程材料的篩選工作，在保證工程質量的同時，還需要考慮行車的安全性、舒適性以及不同路段交通量差異性等問題，確保路面工程符合各方面的工程要求。

3 沉降段路基路面設計處理措施

3.1 科學合理的路基路面結構設計

對于公路建設路基沉降路段的地基處理，比較常用的方法是利用鋼筋混凝土材料對地基進行硬化處理，這樣能夠有效減少路面地基不均勻沉降的問題，即使路面發生沉降，也能夠控制在合理范圍內，進而防止出現跳車病害。同時，對于搭板的承重處理，一般也可以采用混凝土搭板技術。鑒于搭板結構的特點，搭板末端往往會產生應力集中，以至于該部位很容易發生沉降、變形，而混凝土搭板技術能夠很好地解決該問題。路面結構設計需結合搭板結構的實際情況，做好混凝土與搭板之間的合理配置。一方面應合理控制搭板長度，另一方面要確保搭板和路面結構頂面之間的平行性，確保路面設計厚度合理有效，有效緩解搭板載荷力過大的問題。如圖1所示，可在該部位加強路基處理，增強路基穩定性。

圖1 公路路基結構

3.2 合理的路用材料設計

路基填料的合理選用是保證路基質量的重要基礎。因此，在路線規劃確定完成后，需要對項目所在區域的地形地貌、氣象、水文、地層巖性、地質構造等條件進行全面的調查與分析，結合項目區域的建設條件來合理選取路基填筑材料，為公路的結構強度和穩定性打下良好的基礎。路面結構材料的選用要確保水穩定性好，這樣路面結構材料中的水分在長時間的蒸發作用下不至于過度流失，造成材料出現空隙，結構強度降低以致路面沉陷。同時，對于路基填筑材料的含水率也需要重點控制，以保證壓實度穩定可靠。

3.3 工藝方案的合理設計

對于高填方路基或軟土路基，在施工完成后往往還需經過一段時間的沉降才會達到區域穩定，這就需要在設計階段充分考慮剩余沉降量。因此，這類路基需在施工工序和施工進度等方面嚴格加強施工質量控制。如果高填方路段的沉降時間過長，影響后續路面結構施工，可采用強夯、沖擊碾壓等手段進行處理，加快完成路基沉降，特殊情況難以處理路段可考慮采用橋梁跨越的設計方案[7]。對于軟土路基，淺層軟土可采用挖除換填處理，如為深層軟土，大面積換填不僅會破壞原有地質結構，而且工程成本和工程量都相對較高。因此，在保證路基施工質量的前提下，需優先考慮經濟合理的處理方案，如水泥攪拌樁、粉噴樁、剛性樁等施工技術方案，以確保軟土路基段的地基承載力滿足使用要求。

3.4 優化排水設計

公路工程沉降的主要原因之一就是路面積水沒有及時排出，積水問題嚴重。當積水在路面長時間停滯時，就會逐步滲入到路基和路面以下的承重層中。在水中長時間浸泡下、路基材料發生軟化，再加上凍融循環、行車荷載等作用，路基路面材料的強度和穩定性逐漸降低，最終引發路面裂縫、坑槽等病害。對于一些高等級公路，工程建設質量要求更高，需要全面做好項目的勘察設計工作，尤其要對可能存在積水問題的沖溝、積水洼地、長大挖方、超高、互通三角區等路段進行綜合排水設計，對豎曲線凹點出水口、急流槽、橫向排水管、過水涵洞等位置進行充分分析和細化設計，使公路排水自成體系，并與自然溝渠順接通暢，避免積水。對于降雨量相對較大的區域，應做好路基路面防、排水設計，盡量選用強度較高、防水性和滲透性較好的路基填料，以保證路基處于干燥狀態，最大程度上減少因水害引發道路沉降問題。

4 結語

公路路基路面沉降是公路工程中需要重點關注的問題，其直接影響公路工程建設質量，最終影響駕乘人員行車安全和行車舒適性。對此，相關部門需要重點關注沉降路段，全面分析沉降問題發生的原因，結合道路沉降問題的現狀從設計源頭上加以把控，做好路基路面結構設計、路用材料的選用、工藝方案的設計、排水設計等工作，與此同時，相關部門還需嚴格加強施工質量控制，有針對性地減少路基路面的沉降問題，降低行車事故的發生概率，充分發揮公路工程建設的社會效益。