浅谈降低高速公路改扩建新旧路基不均匀沉降的方法

陈　林（广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530001）



浅谈降低高速公路改扩建新旧路基不均匀沉降的方法

陈林（广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530001）

随着社会的不断发展，我国的交通发展也日益便利起来，而高速公路等基础交通建设也在该过程中得到了突飞猛进的发展。高速公路的建设不仅能够推动我国经济的发展，同时也能够不断促进社会的发展。同时，高速公路也具备其他交通设施无法满足的优点，例如速度快、效率高、运量大及辐射远等。但是，随着高速公路的不断扩建，新旧路基之间的不均匀沉降问题日益显现出来，其对高速公路的发展产生了较为严重的不良影响。

高速公路；改扩建；不均匀沉降；交通设施

目前，我国高速公路改扩建过程中所面临的重要问题便是新旧路基的不均匀沉降。导致该问题出现的原因主要包括两个方面：①旧路基在经历多年的风雨后，其所受到的自然沉降及行车荷载作用等因素的影响已趋向于零，因此，该阶段的公路所具有的沉降量很低；②新路基在施工完成后的一段时间内均处于一直的沉降过程中；新旧公路所具有的两种不同的沉降现象导致不均匀沉降现象的发生。本文分别从以下几个方面对如何降低高速公路改扩建新旧路基的不均匀沉降展开分析与研究。

1　不均匀沉降对路基造成的影响

在高速公路施工之前的道路清理过程中，由于树木砍伐过程中没有对树根及表层土体进行良好的清理，使得路基基底所具备的压实度不能满足基本需求，树根等物质由于长时间的埋压，会逐渐出现腐烂变质现象；旧路在经过长时间的使用之后其沉降量会逐渐趋向于稳定，而新公路在建成后的很长一段时间内会具备较大的沉降量。以上两种现象均是导致路基发生松软或不均匀沉降问题出现的主要原因。当地面横坡比高于1：1.5时，如果在路堤填筑工作进行之前，施工者不能根据施工标准进行台阶的挖掘，就会导致填料与地基之间存在一定的缝隙。在长时间的应用后，这种路基会因填料失稳现象的发生而导致坡面周围的滑移，这种滑移现象的积累最终会导致不均匀沉降现象的发生。路基不均匀沉降的方式主要包括路基中心沉降、路基一侧沉降以及路基两侧沉降三大类，如图1所示。

图1

2　导致高速公路产生不均匀沉降现象的原因

2.1高速公路路基的地形与地质问题

高速公路呈现的是一种带状的、较长里程的构造物，因此，其所占据的面积也是相对广泛的。面对这种情形，施工者在进行填筑时仍没有采取压实及换填措施，施工完成后的公路必定会出现挤压移位或下沉等现象。如果某一段高速公路要经过山区，即公路两端是挖方的路段，而中间是填方的路段，这就形成了一个具有倒置三角形结构的填方路段面，这时的路基底部便难以被压实。在高速公路的施工过程中，通常是用片石来实现对填方底部的分层填筑，该过程中，对于上半部分的填方，机械设备通常难以触及，因此，只能依靠人力进行填筑，这就会导致路基的压实度难以满足基本需求。

2.2高速公路施工工期与工艺的问题

在对高速公路进行施工的过程中，因为资金等各种因素的影响导致施工工期不断的缩短，这种现象的存在使得施工完成后的公路仍存在严重的沉降与路基下沉问题。此外，填料的差异会使填方路基完成施工后存在不同程度的沉降现象，对于填筑高度相对不高的工程，其所具有的沉降现象可被忽略。而对于填筑高度较高的工程来说，其所产生的沉降量也会较大，在特定的时期内，当填筑达到一定高度后，其所产生的沉降现象也开始积累，严重时会有十几厘米的高度。在高速公路的施工过程中，施工工艺的不合理性也会导致路基不均匀沉降现象的发生。例如，在施工过程中，没有严格根据所规定的尺寸对台阶进行挖掘，会使得机器设备难以展开碾压过程，这均会导致路基表面出现压实度较低等现象的发生。

2.3水文气候的问题

高速公路的路基需要同时具备水温性、刚度及稳定性三个特点，而影响路基稳定性的因素主要包括公路周边的气候环境及水文环境。在水的长期作用下，路基自身的强度也会不断降低，特别是在积极冰冻区等特殊部位，其会因水文环境的影响而呈现出周期性的冻融现象，该现象会使路基的强度有所下降，遇到降水量较大的天气时，路基中的细颗粒也会严重流失，最终使得路基出现不均匀沉降现象。一旦雨水进入路基内部，路基就易出现局部的塌陷，再加上雨水流走能够带走大量的颗粒而使路基本身的孔隙率有所上升，路基一旦遇到重压，就会使出现不均匀沉降现象。

2.4高速公路排水系统的问题

在进行高速公路的建设过程中，排水系统的不合理也能促使路基产生不均匀沉降现象。路基的地下水是一个动态的存在，其也会导致沉降现象的进一步加深，地下水的动态变化与潜蚀作用共同对地基的强度、结构特征及应力分布产生一定的影响，这些作用最终会共同导致路基不均匀沉降现象的发生。

3　预防不均匀沉降现象的案例分析

3.1案例分析

某一处的高速公路总长度为11.609km，合同中显示的造价为2.1亿左右，其中共有七座桥梁，长度为2131.7m；一座隧道，长度为325m；120万m2的土石方。其中具备多处特殊的路基结构：11处零填浅挖路基、4处软弱地基、5处高填方路基处治、11处陡坡路基处治以及100多处的纵横向填挖交界处。这些特殊的路基结构使得公路完成后具有较为严重的不均匀沉降现象，所以，施工人员需要采取一定的措施进行预防与治理。

3.2预防不均匀沉降现象的措施

3.2.1严格控制填筑材料的质量

在对高速公路进行施工的过程中，对于路基材料的选取要遵循优先选用级配较好的粗土粒，填料中应不具有腐殖质及有机质土。此外，如果土体的塑性系数、液限系数及含水量不能满足施工需求，那么施工者在进行施工的过程中需根据实际情况适量的加入生石灰，在面对不同的土质填筑材料，施工者在填筑的过程中要根据实际情况合理减少填筑层数，同时要严格将土层厚度控制在0.5m之内。值得注意的是，施工者应避免填筑过程中的混乱填筑，如果选择的土体本身具有相对较差的透水性，那么施工者应将路基表面加工成一个横坡结构，这样便有利于上层水的有效排出。

3.2.2有效完善排水系统

在进行高速公路的建设过程中，施工者应注意排水系统的有效完善，从而对路基的不均匀沉降问题进行合理有效的预防与控制。有效完善的排水系统可以使高速公路的路基始终保持在一个相对干燥、稳定及坚固的状态。通常情况下，为方便公路表面水的排放，施工者可以采取将路基顶面的2～4%处建设横坡的方式；对于地下水的排出，施工者可以通过降低地底水位的方式减少地下水的影响。此外，施工者还要确保施工中各个层面都处于无水的状态，因此，施工者应在新旧路基的交界处建设台阶，从而有效避免路基表面裂缝的出现。

3.2.3合理处理高速公路的路基

在填筑高速公路的路基之前，施工者应将施工范围内的杂草、树根等杂物清理干净对于，松过与耕过的土地，应在压实处理后再进行填筑。值得注意的是，对于松土厚度相对较大、土层中有机质含量较多的土地，施工者应在进行换填工作之后再实施分层性的压实工作。

3.2.4严格控制路基的设计过程

在进行高速公路的路基设计过程中，施工者首先要确保填筑高度的最小化，以避免路基因冻胀而使地面水、毛细水及地下水出现不稳定性现象。在有效控制填筑高度的基础上，施工者应选择砂砾等透水性的材料进行换填工作，以防止路基中渗入水体，从而有效避免路基强度及稳定性受到影响。在对路基进行挖掘的过程中，施工者应首先确保路基的换填厚度，同时也要注意在横向排水不顺畅的路段设置盲沟，如图2所示。路床的填料应选择砂砾类的土体，填筑及路基的底部则可选用土质相对较差的细颗粒，其中，路基纵横方向的排水设计能够帮助路基实现对水体的防范。

图2

3.2.5提高路基土体的水分含量

在对高速公路进行施工的过程中，施工者一定要注意路基土体中含水量的控制，使其含水量高于最优含水量的1～2%，并采取一定措施以预防水分在运输机施工过程中的蒸发。此外，在路基压实的过程中，施工者也应将路基含水量控制在最优的水分含量范围之内。一旦路基土体中的水分含量低于最优含水量，就会导致土质颗粒之间缺乏一定的润滑性，从而导致土体颗粒之间存在较大的摩擦力，并在一定程度上阻碍土体中空气的排出，最终导致路基土体压实度的降低。

4　总结

就目前的形势来看，致使高速公路不均匀沉降现象发生的原因具有多样性，为了改善这一问题，施工单位应首先从原材料的选择入手，在对施工工艺及施工质量进行严格控制的基础上，构建起一个建全的质量体系。此外，在施工的过程中，施工者应采取全方位的目标管理、合理的执行工序、完善的质量控制及严格的质量检测措施，以确保高速公路不均匀沉降现象的有效降低。

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2016-3-12

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2095-2066（2016）09-0209-02