高速公路路基差異沉降處理技術(shù)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(wèn)題逐漸顯現(xiàn)。舊路與新路的相互作用，協(xié)調(diào)沉降成為公路拓寬設(shè)計(jì)的首要要求，對(duì)公路設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收與檢驗(yàn)和后期運(yùn)營(yíng)都提出了高質(zhì)量要求。

一、沉降差異產(chǎn)生的原因與影響

（一）差異沉降產(chǎn)生的原因與控制

高速公路的差異沉降問(wèn)題，實(shí)質(zhì)上是公路路基路面產(chǎn)生不連續(xù)、不均勻、不協(xié)調(diào)的變形問(wèn)題，而變形問(wèn)題最主要的是道路沉降。道路沉降根據(jù)不同的產(chǎn)生位置，分為地基、路基、路面三部分沉降。根據(jù)道路產(chǎn)生沉降的不同時(shí)間，分為施工期間產(chǎn)生的沉降和施工后（運(yùn)營(yíng)期）產(chǎn)生的沉降兩種，其中運(yùn)營(yíng)期間產(chǎn)生的沉降問(wèn)題最為常見(jiàn)。除此之外，根據(jù)力學(xué)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(biāo)準(zhǔn)與分級(jí)如表1所示。

表1. 沉降控制標(biāo)準(zhǔn)與分級(jí)

（二）差異沉降產(chǎn)生的影響與破壞

公路差異沉降問(wèn)題一旦出現(xiàn)就會(huì)造成較大的交通事故，同時(shí)公路路基不均勻沉降會(huì)造成路面龜裂、坍塌、貫穿總縱向的裂縫，嚴(yán)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(jì)算

（一）差異沉降理論

道路沉降大部分為土體產(chǎn)生的沉降，土體產(chǎn)生沉降分為初始沉降、主固結(jié)沉降、次固結(jié)沉降3個(gè)部分。初始沉降是土體在外荷載的瞬時(shí)作用，也叫瞬時(shí)沉降，是土體的單一變形而沒(méi)有發(fā)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(chǎn)生，例如大型機(jī)械施工、建設(shè)臨時(shí)建筑物等時(shí)候。初始沉降會(huì)占據(jù)總體沉降的一部分，應(yīng)根據(jù)造成初始沉降的臨時(shí)荷載來(lái)估算。主固結(jié)沉降是種逐漸變形，主要是指在荷載的持續(xù)作用下使土體中的孔隙水壓力完全消散，土體產(chǎn)生固結(jié)并造成沉降的過(guò)程，是地基沉降的主要部分。次固結(jié)沉降量相對(duì)較小，且可能出現(xiàn)在主固結(jié)沉降之前，主要使土體結(jié)構(gòu)發(fā)生蠕變變形，這種變形在淤泥、淤泥質(zhì)土等高壓縮性軟土中產(chǎn)生更大的變形，會(huì)造成較大的計(jì)算量，應(yīng)給與重視。

（二）差異沉降計(jì)算方法

公路出現(xiàn)差異沉降的原因有很多，處理辦法與計(jì)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(chǎn)生差異沉陷，地質(zhì)資料不完善造成路基沉陷，新舊路處理不當(dāng)?shù)牟町愋猿料莸?，都?huì)導(dǎo)致高速公路出現(xiàn)差異沉降。

在公路拓寬工程中，由于高速公路本身已經(jīng)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(jīng)完成沉降，標(biāo)準(zhǔn)車載下降不會(huì)產(chǎn)生新的變形。此時(shí)，將舊路路基沉降變形量記為T0（由于沉降量已經(jīng)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(shí)，在新建高速公路時(shí)，對(duì)原路基產(chǎn)生一定的沉降變形量。在新建路基建成之后，路基重量對(duì)原路基基底產(chǎn)生附加應(yīng)力，也會(huì)對(duì)原路基與新路基產(chǎn)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(cè)向擠壓會(huì)對(duì)原路基與新路基產(chǎn)生一定的沉降量，具體公式總結(jié)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(jié)沉降變形總量；T新對(duì)舊為：新建公路對(duì)舊路的附加沉降變形總量；T車對(duì)新舊為：車載對(duì)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(shí)例

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

表2. 冀西北地區(qū)某高速公路詳細(xì)情況

（一）施工流程

冀西北地區(qū)高速公路拓寬工程屬于汽運(yùn)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(zhì)量與沉降檢測(cè)工程。其中，重點(diǎn)介紹道路路基工程的沉降檢測(cè)部分。路基工程中主要采用CFG樁連接、穩(wěn)定原路基與新路路基，其中樁間距為2m，樁長(zhǎng)為5m，直徑0.15m，設(shè)置兩排樁，排間距為2.5m。新舊路基階梯式相扣中設(shè)土工格柵加固，穩(wěn)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(nèi)，各部分施工應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，尤其是新舊路之間的銜接部分，銜接點(diǎn)應(yīng)布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)檢測(cè)。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(xì)

（二）沉降檢測(cè)

施工接縫后進(jìn)行路面工程的準(zhǔn)備與施工，與此同時(shí)需要注意路基工程的養(yǎng)護(hù)與檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目主要有強(qiáng)度、厚度、寬度、壓實(shí)度、沉降檢測(cè)等，其中根據(jù)公式（1）重點(diǎn)監(jiān)測(cè)差異沉降的數(shù)值。本文選取其中一部分采集數(shù)值統(tǒng)計(jì)并繪圖，如圖2所示。沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿線布置，每150m在新舊路路面面層設(shè)置測(cè)點(diǎn)，每200m在新路路基與基底層處設(shè)置測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)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(biāo)。新舊路路面沉降差最大值不超3cm，也在允許范圍內(nèi)。其中路基沉降由于設(shè)置CFG樁，沉降量得到了很好的控制與改善。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)高速公路沉降差異的理論分析與實(shí)際工程的實(shí)際參考之后，得出對(duì)于不同的沉降差異要采取不同的控制方法改善，實(shí)現(xiàn)問(wèn)題針對(duì)化處理。運(yùn)用CFG樁進(jìn)行加固并控制差異沉降效果良好，各沉降指標(biāo)均達(dá)到規(guī)范要求，具有良好的使用性。