道路沉降段路基路面設計要點分析

熊先達

（江西省交通設計研究院有限責任公司，南昌 300010）

1 引言

從結構上講，道路結構可以分為上部結構和下部結構。下部結構是主要的承重結構，在工程設計時，需要根據現場實際情況，選擇合適的處理方式，保證路基的強度、剛度、穩定性能夠滿足要求，避免材料、結構等問題導致路基的不均勻沉降。同時，路面設計也至關重要，材料選用、防排水設計等方面都會對交通運行質量和使用壽命產生直接影響。

2 道路沉降段常見位置及產生原因

2.1 不良地質路段

在工程建設中，常常會遇到特殊土質，比如，軟土，濕陷性黃土，膨脹土，等等，這些特殊土質對工程建設十分不利，對質量、工期、安全、造價、環保等目標實現均存在負面作用。軟土泛指淤泥及淤泥質土，這種土質具有含水量高、孔隙比大、滲透性低、壓縮性強、抗剪強度低等特點，表現出明顯的蠕變性和觸變性。濕陷性黃土在遇水后，很容易導致地面下沉，局部可能發生嚴重坍塌，許多道路工程發生嚴重沉降都是由于濕陷性黃土所致。而膨脹土具有吸水膨脹、失水收縮的特點，而且脹縮變形過程能夠往復可逆，當含水量驟然加大時，土體強度會陡然下降。在這些不良地質路段，常常會由于地基處理不到位發生沉降，影響行車安全和交通正常運行。

2.2 高填方路基

道路工程建設需要跨越一定的區域，難免會存在高填方路段，即回填土方超過20 m、石方超過30 m 的路基，高填方路基具有自重大、不穩定等特點，隨著時間的推移，很容易出現不均勻沉降。填土材料的選擇至關重要，通常情況下，素填土具有較好的工程性質，能夠滿足一般工程建設需求，雜填土則需要經過處理后才能使用，而沖填土則具有強度低、壓縮性高的特點，如果運用到路基施工中，很容易形成沉降路段，尤其是在某些山坡路段的填方路基，如果加固處理措施不到位，很容易出現沿坡下滑，導致局部沉降[1]。

2.3 半挖半填路基

半挖半填路基也比較常見，通常運用在陡峭斜坡上，在建設過程中存在著較大的難度，主要難點在于路基與斜坡如何有效結合。為了提高路基的穩固性，通常會采取基底挖臺階的設計方式，這樣可以增加路基與山坡的咬合面積，防止順坡下滑。然而，如果臺階開挖后回填壓實效果不佳，那么很容易出現沉降錯動的問題，甚至產生嚴重滑塌事故。

2.4 路橋結合處

道路與橋梁是公路工程的主要組成部分，2 種工程結構不同，在剛度、強度、穩定性等方面存在一定的差異，因此，路橋結合處自然而然就成為薄弱部位，容易出現應力集中，隨著自然環境的侵蝕，以及交通壓力的不斷增大，路橋連接處兩側路面會出現不均勻沉降，形成錯位。當車輛通行時，很容易導致跳車，甚至引發爆胎翻車危險，而且橋梁受力逐漸偏移，容易損壞支座、破壞梁體結構，進而誘發更嚴重的安全事故[2]。

2.5 多水路段

在工程建設中，地下水的作用不可小覷。地下水能夠軟化土體和巖體，降低結構面的抗剪強度，導致巖體的承載力和穩定性下降，如果降水設計不合理，會使周圍土層產生不均勻沉降，而且地下水的流動能夠帶走細小土顆粒，從而破壞土體結構，導致路基強度降低、壓縮性增加。另外，如果過水設計不合理，或者道路排水系統設計不完善，不能及時將雨水排出，那么會有大量水侵入路基，軟化路基土，長此以往，也會導致道路沉降。

3 道路沉降段路基路面設計基本原則

3.1 路基設計基本原則

根據巖土勘察報告，全面核實現場情況，避免因資料不準確導致設計偏差。道路選線要盡可能經濟合理，同時，兼顧生態性，減少土方開挖工程量，對于一些高度較高的路段，可以設計為橋梁過渡，對于一些挖方邊坡深度較深的路段，可以通過隧道設計方案加以解決，這樣能夠有效減少安全隱患。路基設計要充分結合地形地貌，減少土地占用面積，科學設計邊坡坡率和防護形式，做好道路排水和景觀綠化，在保證路基穩定的同時，創造一道亮麗的風景線[3]。

3.2 路面設計基本原則

路面設計需要著重關注各連接部位和薄弱部位，防止出現結構性破壞，導致受力不均衡，引起路面沉降。充分考慮氣候條件、工程地質、交通通行量、氣象水文等綜合因素，根據相關規范文件和已有設計經驗，不斷尋求新的突破點，積極調研材料市場，使用性能更優的工程材料，滿足不同區域、不同路段的設計需求，同時兼顧行車舒適度，保證路面平整順暢，減小局部沖擊力，保證道路整體性。

4 道路沉降段路基路面設計要點分析

4.1 完善軟土路基處理方案

在道路選線時，應該盡可能避開不良地質區域，減少不確定性因素，降低沉降發生的概率。除此之外，面對容易發生不均勻沉降的地段，必須采取合適的加固處理措施，可以采用表面處理法，利用砂墊層、反壓護道、土工聚合物處置等方式，提高路基承載力，也可以對一定范圍內的軟土進行換填。另外，高填方路基需要一定的沉降時間才能趨于穩定，可以采用重壓法、垂直排水固結法、穩定劑處置法、振沖置換等多種方法，改善不良地質條件，降低路基的壓縮性，使其獲得足夠的強度和穩定性[4]。

4.2 選擇合適的路基填方材料

由上可知，高填方路基容易出現沉降，主要是由于填方材料具有較強的壓縮性，因此，必須選擇合適的填方材料，比如，填土路基應該選用級配較好的粗粒土，并且保證同類土、分層填，填石路基一般不容易產生沉降，但也要選用堅硬不易風化的石料。砌石路基需要合理設計頂寬、高度及傾角，在面對地質條件變化時，應該分段設計，科學留設沉降縫。在山坡路段的填方路基，需要做好加固措施，比如，設置護腳，使其能夠阻擋填方路基沿斜坡下滑。路基填方材料應該具備良好的水穩定性，不會因水量的增多減少出現較大的變化，保證結構的整體穩定性。

4.3 做好半挖半填路基設計

半挖半填路基通常出現在陡坡上，上部分需要挖方，而下部分需要填方。在地面自然橫坡度大于1∶5 的斜坡上修筑路堤時，路堤基底應設計臺階，并且臺階寬度不得小于1 m，臺階底部應設有2°～4°的向內傾斜坡度。在堅硬巖石地段陡山坡的半挖半填路基，如果填方量不大，邊坡伸出較遠，不易修筑，可以設置護肩作為支撐阻擋結構，護肩應該選用不易風化的片石砌筑，而且高度不宜超過2 m，基底面設置1∶5 坡度的內向傾角，讓護肩能夠充分發揮作用。

4.4 注重路橋結合部連接處理

路橋結合處應力比較集中，很容易產生不均勻沉降，這個問題必須引起人們足夠的重視。一方面，優化道路與橋梁結構，保證地基處理到位，能夠為上部結構提供足夠的承載力，另一方面，可以在連接處設置橋臺搭板，用以防止連接部分的沉降，能夠隨著填土的沉降而轉動，可以起到很好的緩沖作用，即便臺背填土沉降，也不至于出現凹凸不平的問題[5]。

4.5 選擇合適的路面施工材料

路面主要包括面層、基層、墊層，這3 個層次是路面結構的基本組成結構。墊層位于路基之上，應該滿足強度和水穩定性要求，否則在水的作用下，容易產生沉降變形。而基層是主要的路面承載結構，需要滿足強度、抗凍性、水穩定性等方面的要求，并且要具備擴散荷載的能力。為了保證荷載的傳遞和擴散，下層結構應該比上層結構寬出適當距離。根據相關標準，可以將路面劃分為高級路面、次高級路面、中級路面、低級路面4 個等級，不同等級路面對面層和基層的用料都有一定限制，需要嚴格按照規范執行，比如，在基層材料類型中，水泥穩定細粒土、石灰穩定土以及石灰工業廢渣穩定細粒土不能用于高級路面，需要在設計時格外注意，在路面面層材料選用上，瀝青混凝土和水泥混凝土適用于各級路面，而出于經濟角度，主要應用在高級路面，其他的像礫石、碎石、土等簡易材料，則主要應用在中低級路面上。

4.6 完善道路防水排水設計

水對于工程建設而言具有很大的危害性，容易使工程的穩定性變差，如果路基路面長時間積水，就會導致沉降的產生。所以，道路的防水排水設計至關重要，選擇水穩定性和滲透性較好的路基填料，能夠及時將積水排出，對于一些降水量大的區域，可以設置截水和排水溝槽，防止外部雨水流入的同時，及時引導內部積水流出。根據實際情況，科學設計路面橫坡，通常情況下，如果處于嚴寒積雪的地區，或者鋪裝透水路面道路，橫坡可以相對較小，宜設置在1%～1.5%，如果設計為快速路，或者位于降雨量較大的區域，則可以適當增加橫坡，宜設置在1.5%～2%，與此同時，路肩的橫坡度一般要比路面橫坡度大1%左右，這樣能夠保證積水快速流出，防止影響正常通行。對于橋面鋪裝，同樣要引起足夠的重視，橋面橫坡一般設置為1.5%～3%左右，橋面排水需設計排水管道，保證直徑和數量能夠滿足實際需求，防水層設置在橋面鋪裝層下面，透過鋪裝層滲下來的雨水可以匯集到排水設施流出[6]。

5 結語

綜上所述，道路沉降路段很容易發生交通事故，給國家和人民造成一定的生命財產損失。本文首先闡述了沉降路段的易發位置以及產生的具體原因，然后分析了路基路面設計的基本原則，最后從軟土路基處理、路基填方材料、半挖半填路基、路橋結合部位、路面施工材料、防水排水設計等方面出發，研究了道路沉降路段路基路面設計要點。希望能夠起到積極的現實意義，充分認識沉降路段的危害性，抓住路基路面設計的重難點問題，不斷提高設計質量和效率，保證道路交通的安全、高效運行。