高速公路新旧路基衔接处不均匀沉降产生的原因及处理对策

周 波

(山西远方路桥(集团)有限责任公司，山西 大同 037006)

0 引言

当前我国城市化不断推进，城市间的交流愈发频繁。在国家经济高速推进的背景下，交通运输能力提升成为当前交通管理部门关注的焦点。针对高速公路运输能力提升，有几种观点:一是在现有的公路上减少道宽，增加车道；二是增建新的高速公路、省级公路，分流交通；三是在现有的高速公路基础上，延续、扩建和改建。第一种改建成本低，但存在后期养护费用高、增加交通事故率等隐患；第二种效果显著，可以拉动GDP，但征地、施工成本较高，带给财政较大负担；第三种成本适中，线路固定，可以较好的提高高速公路运力，衔接新老高速公路，但需要着重注意公路的施工质量，防止在新旧路基衔接处不均匀沉降问题的发生。

1 高速公路新旧路基衔接处不均匀沉降产生的原因

高速公路扩建、延续施工过程中，涉及到新旧公路的桥台拼接，新老路基的基础施工相互影响，导致路基基础产生不均匀沉降，主要原因有以下几种。

1.1 高速公路新老路基土的差异

高速公路是一种狭长的带状交通建筑，因此在覆盖面积内，必须考虑到复杂的地形地质因素进行基础施工。比方说，在连接某山区和平原的高速公路衔接施工时，两端需要挖方施工，中间需要进行填方置换，这就要求施工单位解决倒三角形状路基衔接的不均匀沉降问题。在扩建加宽、延续施工中，不仅需要根据设计规范计算基础承受标准，还需要结合老公路的沉降现状制定针对性的路基换填施工或采用加筋施工技术，满足路基的使用要求，达到基础土方的荷载均衡。

1.2 新老路基状态差异

高速公路扩建加宽、延续施工时，原有的高速公路已经运行了相当长一段时间，路基已经适应了长期行走的使用振动频率。路基本身已经产生了物理上的固化固结，强度较周围已经产生变化。新增加的高速公路无论是加宽还是衔接，不少建设单位在设计时往往使用原始设计图纸和勘察数据，缺少对高速公路路基基土基本性质的检验。导致设计强度、沉降速率在新老路基上表现出明显的差异，出现不均匀沉降，破坏高速公路。

1.3 新老路基荷载差异

原有的高速公路经过十几年的使用，路堤的基土固结成整体，刚性化显著。在此基础上，无论是对两侧进行加宽还是延长衔接、接入都会影响到老路基的核心偏载，重心的偏移导致高速公路老路基与新路基在衔接处的沉降增量变化加大，返盆式作用对老路基的基土影响不大，但对新路基会造成较大的影响。新老路基的荷载差异变化会逐渐影响沉降，超过沉降缝承受范围后，容易出现质量问题。从高速公路扩建工程使用效果来看，加宽、延长路段的交通质量较高，车流量较多，容易在衔接处发生荷载不均产生的下滑问题。

1.4 新旧路基衔接处施工问题

高速公路扩建加宽、延续引入时，经常会发生各种问题，导致工程施工出现问题，这是出现高速公路新旧路基衔接处不均匀沉降的最重要的原因。施工单位为赶工期，未能按照施工规范要求对混凝土进行养护，钢筋混凝土的保护层厚度不符合规范要求等，都会导致路基承载力下降，引发不均匀沉降。此外，新旧路基土方填料差异会导致新旧路基土方未能有效连接，当填筑深度超过一定程度后，会加速沉降速率，造成新旧路基沉降差距变大。此外，在施工过程中，某些路段采用机械挖土、机械填筑，某些路段施工环境复杂，采用人工挖土和填筑。在碾压、振实时，压实程度不一致导致路基压实度不一致，监理单位未能检查出来，也会影响施工质量。

2 新老路基不均匀沉降处理的方法

针对高速公路新旧路基衔接处出现不均匀沉降问题，应采用预防为主，防治结合的原则进行施工，通过材料选择、工艺选择、环境甄别、科学计算，提高新路基施工的针对性。

2.1 隔离墙+塑料排水板预压处理

根据设计图纸，在原有的高速公路路基两边或一侧连续打入水泥墙，做隔离墙，控制好基底土层的扰动，消除坑边荷载带动的原有路基的附加沉降。同时配合塑料排水板和预压，增加排水通道，降低排水长度，加速路基基底的排水速度，加快基底基土的固结作用。该方法适用于路基地下水环境复杂，基土含水量较多，需要降低地下水位的工程。该防治措施涉及堆载预压，工期长成本高。

2.2 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)+轻质路基

水泥粉煤灰碎石桩主要骨料为水泥、粉煤灰和碎石，通过级配比例控制强度，与旧高速公路路基形成有效的褥垫层，强化衔接处地基的刚性强度，增强路基夹层的咬合度和承载力，有效的解决新旧路基衔接处的不均匀沉降。该方法使用灌注施工，成桩后稳定性好，不易变形，成本和质量控制较方便。近年来，随着技术的不断发展，以轻质填料为主的轻质路基逐渐增多。以聚苯乙烯泡沫填料为例，使用该填料，可以有效降低新旧路基衔接处的附加应力，减少路基自重，有效的控制路基整体的不均匀沉降。

2.3 新旧路基结合拼接削坡施工

高速公路改建、扩建、加宽和延长，需要对原有的旧路基进行修整主要方法有削坡、台阶和土工合成材料。削坡需要处理好原有基层的浮土、压实系数不高、不密实的表层基土；对原有路基从坡顶到坡底以台阶状开挖，台阶高度控制在70 cm～90 cm之间，宽度为1 m～1.2 m。削坡过程中，首先按照1∶0.8的坡度开挖，完成第一阶段路基处理后边坡旋喷桩处理，形成内倾坡度为3%的方台阶后可进行土方压实。

2.4 土工合成材料

为防止高速公路新旧路基衔接处不均匀沉降，提高路基衔接处的连接密实度，可采用土工合成材料技术对路基衔接处进行加固。以土工格栅合成材料为例，沿纵向铺筑土工格栅，新旧路基分别铺筑50%的土工格栅，最大化利用土工格栅对基土的物理加固作用。如果设计需要，可通过加筋，进一步增强土工格栅的力学性能。

2.5 新旧路基拼接施工技术

高速公路扩建、加宽施工后，新旧路基应设置允许沉降值，新旧路基差异沉降标准以原高速公路路堤中心与新路肩的横坡度增大值应小于0.5%为准。加宽、延续等施工中，应使用间隙施工技术，第一阶段率先填筑距离旧路基之外一定距离的新路基，等新路基填筑固结完成后，再进行第二阶段施工，采用微膨胀混凝土填筑间隙部位，增强新旧路基衔接处水平应力抵抗能力和基土强度，有效地减少一次填筑后产生的变形和沉降。

3 结语

当前我国高速公路在扩建、延伸和加宽施工工程中，已经普遍注意新旧路基衔接处不均匀沉降问题，同时也针对产生不均匀沉降的原因制定了具体的施工组织设计。但是就实际施工结果来看，无论是不均匀沉降的计算方法还是沉降控制措施、指标都缺乏统一的科学标准。由于高速公路具有狭长、带状的特点，工程整体地质环境复杂，设计与施工具有很多的偶然因素，无法完全依照现有的设计标准进行计算。与新高速公路项目的建设相比，高速公路扩建、延伸施工具有更高的技术难度和质量控制难度，因此对于防止新旧路基衔接处不均匀沉降还应进行更多的研究。