沉降段路基路面設(shè)計(jì)優(yōu)化思路分析

繆國平

（江西贛北公路勘察設(shè)計(jì)院，江西 九江332000）

0 引言

道路結(jié)構(gòu)主要包含上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)。下部結(jié)構(gòu)是承載結(jié)構(gòu)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇合適的處置方式，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等方面性能，避免在投入使用后出現(xiàn)不均勻沉降的問題。同時(shí)，在設(shè)計(jì)階段，路面的設(shè)計(jì)也是不容忽視的，選擇合適的路面材料，加強(qiáng)防排水設(shè)計(jì)，才能保障交通通行的質(zhì)量、道路使用壽命等，保證符合工程要求。

1 道路沉降段常見位置及產(chǎn)生原因

1.1 不良地質(zhì)路段

在道路工程建設(shè)施工中，經(jīng)常遇到一些比較特殊的地質(zhì)條件，常見的是軟土、濕陷性黃土、膨脹土等，如果沒有合理處理這些不良地質(zhì)條件，會(huì)給道路工程的質(zhì)量、安全造成負(fù)面影響。

軟土一般是指淤泥或者淤泥質(zhì)土，其特點(diǎn)是含水量高、孔隙多、滲透性低，同時(shí)具備較高的壓縮性、一定的蠕變性、觸變性。在濕陷性黃土遇水后，路面表層會(huì)發(fā)生較為嚴(yán)重的下沉反應(yīng)，甚至局部出現(xiàn)坍塌，很多道路都是因?yàn)闈裣菪渣S土所造成的塌陷。膨脹土也是比較常見的不良地質(zhì)，吸水后體積膨脹變大，而失水則會(huì)收縮減小。如果不能合理處理上述不良地質(zhì)條件，道路工程無法達(dá)到正常使用的標(biāo)準(zhǔn)，地基基礎(chǔ)會(huì)存在變形、沉降等問題，將威脅交通通行安全，誘發(fā)嚴(yán)重的交通事故。

1.2 高填方路基

通常來說，道路工程項(xiàng)目建設(shè)里程較長，跨越多個(gè)不同的地區(qū)，部分路段會(huì)存在高填方施工的情況。高填方路基一般是指土方填筑高度超過20m、石方填筑高度超過30m 的路基形式。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，高填方路基的特點(diǎn)是自重大、穩(wěn)定性不足，在投入運(yùn)營較長時(shí)間后，比較容易發(fā)生不均勻沉降的問題。填土材料是非常重要的因素，素填土是目前比較常用的方法，一般工程可以滿足要求。而雜填土必須經(jīng)過處理合格后才能使用。沖填土強(qiáng)度低、壓縮性高，如果在路基填土中使用，會(huì)發(fā)生沉降的問題，特別是有些山坡路段填方施工，一旦加固不當(dāng)，極易出現(xiàn)滑坡，局部結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降，對(duì)整個(gè)道路交通安全都會(huì)產(chǎn)生極為嚴(yán)重的影響。

1.3 半挖半填路基

半挖半填路基是目前應(yīng)用較為廣泛的路基施工方法，一般用到比較陡峭的斜坡上，所以建設(shè)施工難度相對(duì)較高，難點(diǎn)就是路基和斜坡連接部位的處理，需要加強(qiáng)施工現(xiàn)場的管控。為了提升路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，一般會(huì)選擇在基底開挖臺(tái)階的施工方式，使路基和山坡咬合面積增大，預(yù)防在運(yùn)營后出現(xiàn)下滑的情況。但如果臺(tái)階開挖后，回填壓實(shí)的質(zhì)量無法滿足要求，會(huì)造成沉降錯(cuò)動(dòng)的情況，也會(huì)導(dǎo)致滑塌事故。

1.4 路橋結(jié)合處

道路與橋梁結(jié)合部位是整個(gè)工程施工的重點(diǎn)。因?yàn)榈缆放c橋梁屬于不同工程結(jié)構(gòu)形式，剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性方面都有很大的差異，所以該位置是整個(gè)工程最為薄弱的部位，應(yīng)力集中、受到自然環(huán)境的侵蝕、交通通行壓力較大，所以在該部位容易出現(xiàn)不均勻沉降和錯(cuò)位的問題。在車輛通行時(shí)，跳車的問題較為常見，甚至出現(xiàn)車輛爆胎事故。而且隨著橋梁受力作用，逐步發(fā)生偏移的情況，支座損壞嚴(yán)重，橋梁結(jié)構(gòu)性能失效，最終出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故，影響橋梁總體使用效果。

1.5 多水路段

在道路工程的建設(shè)施工中，地下水的影響是非常大的，也是必須重點(diǎn)關(guān)注的。在地下水的作用下，土體與巖體結(jié)構(gòu)發(fā)生軟化、損壞等問題，結(jié)構(gòu)抗剪強(qiáng)度下降，巖體承載性能、穩(wěn)定性都會(huì)明顯地降低。如果現(xiàn)場降水設(shè)計(jì)不到位，在地下水的持續(xù)作用下，周圍土層結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻沉降，流動(dòng)的水會(huì)將部分小顆粒帶走，土體結(jié)構(gòu)性能受到影響，路基強(qiáng)度下降，壓縮性增加。此外，如果過水設(shè)計(jì)缺乏合理性，或者道路排水設(shè)施性能不足，雨水不能及時(shí)排出，慢慢地侵入路基，會(huì)造成損壞，也會(huì)引發(fā)沉降病害。

2 道路沉降段路基路面設(shè)計(jì)基本原則

2.1 路基設(shè)計(jì)基本原則

以巖土勘察報(bào)告為基礎(chǔ)的同時(shí)，應(yīng)深入了解現(xiàn)場的具體情況，這樣不會(huì)因?yàn)橘Y料有偏差而導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案出現(xiàn)問題。選擇道路走向時(shí)，應(yīng)滿足經(jīng)濟(jì)性、合理性的要求，還要考慮到生態(tài)性，避免過多開挖土方。對(duì)于高度較高的區(qū)域，可以設(shè)計(jì)橋梁形式過渡，對(duì)于開挖邊坡深度較大的區(qū)域，可以設(shè)計(jì)隧道形式解決，預(yù)防發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。在路基設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合分析地形地貌條件，盡量減小占地面積，確定最佳的邊坡坡率、防護(hù)形式等，還要有足夠的綠化、排水設(shè)施作為支撐，從而提高路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)綜合效益提升。

2.2 路面設(shè)計(jì)基本原則

在路面設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，必須綜合分析各個(gè)結(jié)構(gòu)部分的特點(diǎn)，尤其是連接部位、薄弱部位，加強(qiáng)這些部分的設(shè)計(jì)，消除不利因素的影響，才能避免道路運(yùn)營時(shí)發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，還能預(yù)防發(fā)生路面沉降的問題。在設(shè)計(jì)方案前，需要綜合分析現(xiàn)場地質(zhì)條件、工程結(jié)構(gòu)、交通通行量、氣象條件、水文狀態(tài)等信息，總結(jié)以往成功經(jīng)驗(yàn)，尋求技術(shù)、工藝、材料方面的突破。調(diào)研材料市場，選擇合適的施工材料，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，保障道路通行的舒適性、順暢度，減小局部沖擊力作用，為提升交通通行質(zhì)量和效果奠定基礎(chǔ)。

3 道路沉降段路基路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1 完善軟土路基處理方案

在道路設(shè)計(jì)前，進(jìn)行選線設(shè)計(jì)尤為重要，應(yīng)盡量避免經(jīng)過不良地質(zhì)條件路段，防止不確定性因素的干擾和影響，以消除沉降的問題。對(duì)于容易發(fā)生不均勻沉降的路段，需要采用科學(xué)合理的加固處理措施，進(jìn)行表面處理時(shí)，通過砂墊層、反壓護(hù)道、土工聚合物處理等形式，使路基結(jié)構(gòu)承載性能合格。也可以換填軟土，達(dá)到結(jié)構(gòu)性能標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于高填方路基來說，要經(jīng)過較長時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，所以一般需要選擇合適的處理方式，調(diào)整不良地質(zhì)條件，降低壓縮性，提升結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與穩(wěn)定性。

3.2 選擇合適的路基填方材料

高填方路基是比較容易發(fā)生沉降問題的部分，這與填方材料的壓縮性較高有著直接的關(guān)系。因此，在高填方施工前，需要選擇合適的填方施工材料，比如填土路基應(yīng)采用級(jí)配性能良好的粗粒土，確保填方土體性質(zhì)是相同的，且應(yīng)采用分層填筑的施工方式。為了保證填石路基的穩(wěn)定性良好，沉降發(fā)生率較低，必須選擇堅(jiān)硬、不易風(fēng)化的石料。砌石路基在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)確定合適的寬度、高度與傾角，如果地質(zhì)條件發(fā)生變化，應(yīng)選擇分段設(shè)計(jì)的方式，并預(yù)留部分沉降縫。山坡路段填方施工，應(yīng)加強(qiáng)加固處理，如設(shè)置護(hù)腳結(jié)構(gòu)，可以避免出現(xiàn)填方路基沿著斜坡下滑的情況。填方施工中，材料需要具備較高的水穩(wěn)定性，不會(huì)由于水量增多、減少而導(dǎo)致發(fā)生變化，達(dá)到結(jié)構(gòu)整體性的標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3 做好半挖半填路基設(shè)計(jì)

半挖半填路基一般在陡坡上設(shè)計(jì)使用，上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行挖方施工，下部是填方施工。如果道路施工路段內(nèi)的斜坡超過1∶5，進(jìn)行路堤建設(shè)施工時(shí)，基底部位應(yīng)設(shè)置臺(tái)階的形式，且臺(tái)階寬度控制在1m 以上，底部應(yīng)設(shè)置有2～4的內(nèi)傾坡度。如果巖石硬度較高，在陡坡進(jìn)行半填半挖路基施工時(shí)，填方量不大，邊坡伸出較遠(yuǎn)，建設(shè)施工難度較高，通常要布置護(hù)肩的結(jié)構(gòu)，達(dá)到阻擋的效果。護(hù)肩施工中，應(yīng)選擇使用不易風(fēng)化的片石砌筑，高度在2m 以內(nèi)，基底面應(yīng)布置1∶5 的內(nèi)向傾角形式，提高護(hù)肩的使用效果。

3.4 注重路橋結(jié)合部連接處理

路橋結(jié)合位置上應(yīng)力比較集中，沉降問題比較常見，所以必須加強(qiáng)處理和控制。一方面選擇合適的道路結(jié)構(gòu)形式，采取必要的地基處理措施，提升結(jié)構(gòu)承載性能。另一方面，在道橋連接部位設(shè)置橋臺(tái)搭板結(jié)構(gòu)，避免發(fā)生沉降的問題，還要隨著填土沉降而轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到緩沖的效果，即使臺(tái)背出現(xiàn)填土沉降，也不會(huì)出現(xiàn)凹凸不平等嚴(yán)重的問題。

3.5 選擇合適的路面施工材料

在路面結(jié)構(gòu)中，包含面層、基層、墊層三個(gè)部分，這是整個(gè)道路的主要組成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。墊層是在路基上部設(shè)置的，穩(wěn)定性、強(qiáng)度性能必須達(dá)標(biāo)，且地下水作用下不容易發(fā)生沉降變形?；鶎邮侵饕休d結(jié)構(gòu)，需要達(dá)到強(qiáng)度、抗凍性、水穩(wěn)定性的要求，且可以擴(kuò)散荷載，提高結(jié)構(gòu)工作效果。為了使荷載可以穩(wěn)定傳輸、擴(kuò)散，下層結(jié)構(gòu)的寬度應(yīng)稍微超出上層結(jié)構(gòu)。按照國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范的要求，合理進(jìn)行路面等級(jí)劃分，根據(jù)工程的需要，確定不同等級(jí)的使用材料，滿足工程的施工標(biāo)準(zhǔn)需要。比如，在基層材料選擇時(shí)，水泥穩(wěn)定細(xì)粒土、石灰穩(wěn)定性、石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定土等不能在高級(jí)路面中使用。在方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，尤其是路面材料選擇，必須慎重，綜合考慮多方面因素，才能提高結(jié)構(gòu)性能，保證路面質(zhì)量。

3.6 完善道路防水排水設(shè)計(jì)

分析道路工程案例發(fā)現(xiàn)，水對(duì)道路的穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生很大的影響。如果路基長期處于積水的條件下，結(jié)構(gòu)沉降的問題會(huì)非常常見。因此，在道路設(shè)計(jì)與建設(shè)施工中，加強(qiáng)防水、排水設(shè)計(jì)尤為重要。在填料選擇環(huán)節(jié)，應(yīng)選擇使用水穩(wěn)定性高、滲透性能好的路基填料，保證可以及時(shí)排出積水。對(duì)某些降雨量較大的區(qū)域，應(yīng)在道路工程現(xiàn)場布置截水與排水溝設(shè)施，避免雨水進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)，還能將內(nèi)部積水排出。結(jié)合現(xiàn)場的具體情況，設(shè)置合理的橫坡結(jié)構(gòu)，如果施工現(xiàn)場為嚴(yán)寒積雪地帶，可鋪裝透水路面形式，橫坡一般會(huì)設(shè)計(jì)得比較小，在1%～1.5%之間即可，對(duì)于快速路項(xiàng)目，或者降雨量較高的地區(qū)，應(yīng)適當(dāng)?shù)卦黾訖M坡度，設(shè)計(jì)為1.5%～2%之間即可。同時(shí)，也要合理地設(shè)計(jì)路肩橫坡度，一般要超過路面橫坡度1%，使積水可以快速排出，保持道路通行順暢與安全。橋面鋪裝施工也要加強(qiáng)管理和控制，通常將其控制在1.5%～3%之間，為橋面設(shè)置排水通道，一般采取安裝管道形式，直徑、數(shù)量應(yīng)達(dá)到排出的要求。防水層應(yīng)布置在橋面鋪裝層的上部，透過鋪裝層將雨水收集起來，防止產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

4 沉降處理措施

4.1 嚴(yán)格按照質(zhì)量規(guī)范開展

目前我國針對(duì)路橋過渡段有明確的要求，對(duì)于工程質(zhì)量要求是比較高的。比如，施工單位在建設(shè)施工中，應(yīng)選擇合理有效的措施進(jìn)行過渡段處理，通常沉降量不能超過10cm。在現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)，路橋過渡段的路基路面施工結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行持續(xù)性的觀察與分析，確保其沉降量在6mm 以內(nèi)，才能繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)環(huán)節(jié)的施工。經(jīng)過工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)分析，造成路基發(fā)生沉降問題的原因較多，所以施工單位需要加強(qiáng)監(jiān)督與管控，消除不利因素的影響，嚴(yán)格落實(shí)國家標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)方案，降低沉降發(fā)生概率，達(dá)到橋梁通行性能標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 路橋過渡段的變形控制

在工程建設(shè)中，施工人員必須加強(qiáng)路橋過渡段變形問題的控制，將沉降控制在合理的范圍內(nèi)。因?yàn)槁窐蜻^渡段的沉降量有非常高的要求，所以應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)現(xiàn)場管控措施，消除一切質(zhì)量問題，才能提高工程水平。如果過渡段施工中，工程參數(shù)超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，不僅容易造成結(jié)構(gòu)變形更加嚴(yán)重，甚至還會(huì)出現(xiàn)車輛行駛時(shí)發(fā)生跳車，危害行人生命安全。基于此，為了有效地預(yù)防發(fā)生橋頭跳車的問題，減少沉降量，工作人員應(yīng)在過渡段施工中，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督與管理，避免不利因素的干擾與影響，降低沉降差的同時(shí)，還能夠提高道路橋梁的質(zhì)量，不會(huì)給車輛行駛帶來任何負(fù)面的影響。

4.3 橋臺(tái)位置和橋頭類型的控制

橋臺(tái)、橋頭是重要的組成部分，也是工程質(zhì)量影響的關(guān)鍵，質(zhì)量不達(dá)標(biāo)將對(duì)整個(gè)橋梁產(chǎn)生不利的影響。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行路基路面設(shè)計(jì)施工前，需要進(jìn)入現(xiàn)場全面進(jìn)行地質(zhì)條件、地形環(huán)境勘察，使設(shè)計(jì)方案達(dá)到科學(xué)合理的要求，不會(huì)對(duì)工程產(chǎn)生很大的影響。比如，在橋臺(tái)位置確定時(shí)，應(yīng)盡量地避開高填方或者軟土地基的形式，從而防止產(chǎn)生負(fù)面的影響，促進(jìn)道路橋梁性能的提高。對(duì)于橋臺(tái)、臺(tái)后填土施工來說，施工單位可以根據(jù)現(xiàn)場的需要選擇合適的挖方段施工，為項(xiàng)目的正常運(yùn)行提供基礎(chǔ)，也能夠加強(qiáng)沉降控制，預(yù)防出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

4.4 對(duì)緩和過渡段進(jìn)行合理的設(shè)置

不同的工程項(xiàng)目路橋結(jié)構(gòu)有很大的差異，這就需要結(jié)合現(xiàn)場情況選擇合適結(jié)構(gòu)形式。道路施工單位在分析路橋過渡段沉降問題時(shí)，考慮到具體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛性等方面帶來的差異，確保強(qiáng)度過渡段有效的設(shè)計(jì)，性能質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，還要消除過渡段沉降問題的影響，提高道路的總體水平。

5 結(jié)語

綜上所述，道路是人們出行重要的基礎(chǔ)設(shè)施，也是社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵，一旦發(fā)生沉降問題，會(huì)危害人們的生命健康，對(duì)國家的發(fā)展也會(huì)帶來非常嚴(yán)重的影響。本文主要分析沉降段發(fā)生的位置以及原因，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出合理地處理措施，選擇合適的路基結(jié)構(gòu)形式。因此，道路工程技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)分析研究，對(duì)現(xiàn)場情況有足夠的了解，優(yōu)化沉降段路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量水平，達(dá)到使用效率的要求，才能真正地提升道路安全性，為交通事業(yè)全面發(fā)展奠定基礎(chǔ)。