高速公路拓宽路基差异沉降分析

王现方

摘 要：当前，我国高速公路交通量日益增长，为保证通行顺畅，减少交通压力，可在原有公路上拓宽路基进行工程改扩建施工。拓宽路基虽缓解了交通压力，但极易出现路基差异沉降问题，甚至会影响行车安全，为此，如何控制高速公路拓宽路基差异沉降成为了关键。本文在充分了解拓宽路基差异沉降机理的基础上，结合工程实例，对高速公路拓宽路基试验段施工要点及沉降观测进行了分析与探究。

关键词：高速公路;拓宽路基;差异沉降

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）09-0114-02

0 引言

伴随社会经济的迅速发展，我国公路建设规模越来越大，面对日益增长的交通量，早期修建的高速公路工程已不堪重负，为有效缓解道路交通压力，解决拥堵问题，如何更好地提升高速公路通行能力成为了人们关注的热点话题。高速公路改扩建施工，可选用单侧加宽、双侧加宽等施工方案，加宽路基的构成部分包括原有路基、新填筑路基，老路基通车运营多年，在自身重力与行车荷载长期影响下，已处于土体完全固结沉降状态。相反，新建路基经碾压施工后，其密实度虽已达到设计要求，当与老路基还未有效衔接。这种情况下，极易产生新老路基差异沉降，随着行车荷载的反复作用，很可能出现路面早期病害，如纵向裂缝等，从而严重影响道路的行车速度、行车舒适性及安全。相比新建工程，高速公路拓宽工程施工更难，工艺更复杂，且具有较高质量要求。为此，必须做好高速公路拓宽路基施工技术研究，这对解决新老路基差异沉降具有重要的现实意义。

1 工程概况

某高速公路工程全长54.623km，起讫桩号为K56+920 ～K102+570，属于双向四车道。为满足日益增长的交通量需求，现决定对本路段进行改扩建施工，通过双侧加宽方式将原有双向四车道改造为双向八车道。其中部分路段采用单侧分离加宽，或新建。本路段所处山区，地质地形复杂，多山、丘陵地貌，地势起伏变化大。若施工不当，极易出现滑坡、崩塌等危害。

2 高速公路拓宽路基试验段施工要点分析

2.1 路基试验段施工

为保证施工质量，可从标段内选择具有代表性的路段作为试验段。本文选择2路段进行填筑对比分析，其一，普通土填筑路基试验段（左幅）起讫桩号为K96+600～K96+ 800;其二，3%灰土填筑路基试验段（右幅）起讫桩号为K96+ 800～K97+000，均为200m长。确定8m填筑路基高度，60cm清表厚度，并针对路基填料具体情况，合理选择压实试验，从而确定松铺厚度等参数。

2.2 换填3%石灰土填筑

基于经济性原则，就近选择石灰土材料，根据施工设计要求，可选用液限较低的黏土或粉质黏土。按照施工技术规范标准合理控制石灰材料的各项技术指标，保证在规范要求范围内。按照以往经验。在填筑、压实填料前期，可先确定松铺系数，即1.20、1.25，经计算可设定24cm、25cm为单层填料松铺厚度。按照50m等距离间距在试验段控制松铺厚度。

经检测，当填料含水率过高或过低，都需选取措施进行处理，若高了，可选择翻晒法;若低了，可选择洒水法。此外，在拌和过程中，同样要做好混合料含水率检测，确保在最佳含水率允许范围内合理控制混合料含水率。则检测结果如表1所示。

按照控制值进行压实度检测，经检测可知，碾压遍数为3遍时，91.2%为压实度平均值;遍数为4遍时，93.30%为平均值;此时压实度可提升2.08%。碾压遍数为5遍时，94.94%为平均值，此时压实度较4遍时提升了1.84%，可满足设计要求。碾压遍数为6遍时，95.52%为平均值，仅提升了0.58%。由此得出，伴随碾压遍数的不断增多，石灰土压实度越高，但增加幅度却在不断缩小，表明填料压实度要求越高，所需碾压的遍数越多，则压实难度更大。

2.3 路基素土填筑

根据设计要求，可在29～31cm间控制素土路基单层填料松铺厚度，且在最佳含水率-1%～+1%之间确定填料含水量。按照上述步骤2内含水率控制法对本填料含水率进行控制。检测结果如表2所示。

按照控制值进行压实度检测，经检测可知，碾压遍数为3遍时，91.00%为压实度平均值;遍数为4遍时，93.12%为平均值;此时压实度可提升2.12%。碾压遍数为5遍时，94.58%为平均值，此时压实度较4遍时提升了1.46%。碾压遍数为6遍时，95.50%为平均值，仅提升了0.92%，碾压6遍后可满足设计要求。由此得出，伴随碾压遍数的不断增多，素土压实度越高，但增加幅度却在不断缩小，这与石灰土压实情况一致。

3 高速公路拓宽路基沉降观测分析

3.1 路基试验段位移观测

根据施工具体情况，基于路堤位移观测便捷性，决定以4个断面填筑路堤作为试验对象进行观测，其中2个断面为石灰土填筑，即K96+670、K96+708，另2个断面为素土填筑，即K96+673、K96+705。根据现场情况，可在新、旧路基结合部附近设置旧路基沉降观测点。测试段的横断面监测点如图1所示。

在观测新路基沉降过程中，设置沉降板时，严禁台阶开挖到拼接处，可在新路基中心部位设置监测点。一般可选用自制沉降板、测管等进行检测。同时，可选择沉降板观测新地基沉降或新老地基交界面位置的沉降。此次监测选择矩形钢板类沉降板，尺寸为50cm×1cm。

为确保沉降板平稳，在放置沉降板之后，可在地基表面挖设基坑，并将砂垫层铺设到基底位置，为10cm厚。保证垫层铺设密实，随后在砂垫层上放置沉降板，将第一节PVC管套好，随后回填基坑土，并夯实，要保证沉降管不会碰撞机械，避免机械设备损坏。

3.2 路基沉降观测及分析

根据现场情况，在老路基坡顶向内20cm位置设置老路基检测点，根据观测结果可知，伴随时间的不断增加，新路基填筑高度也將随之增高，这种情况下，老路基顶面沉降值也会随之增加。当路基拓宽时间为4个月情况下，两类填筑土的沉降平均值也存在一定差异性，分别为0.380cm（石灰土）、0.416cm（素土），两者相差0.036cm。

施工过程中，伴随填土高度、时间的不断变化，沉降板所测沉降量各有所不同，即0.378cm为老路基沉降量平均值;1.027cm为新路基沉降量平均值;0.665cm为新旧路基交界位置沉降值。由此可见，老路基沉降远远小于新路基沉降。

4 高速公路拓宽路基差异沉降控制分析

根据上述分析，为有效控制新旧路基差异沉降，必须根据现场实际情况，合理选择控制措施。

4.1 一般地基处理

为控制差异沉降，需做好地基处理工作，根据地基情况合理选择处理方法。因本工程为拓宽工程，需将原路边沟圬工防护拆掉，并做好清理工作。根据设计要求，必须在91%以上控制拓宽部位基底压实度。为保证压实质量，可选择冲击式压路机施工。针对碾压死角，可结合人工进行处理。为有效控制新老路基不均匀沉降，可在碾压施工后，将一层高强土工格室铺设其上，并向台阶内缘深入。

4.2 新旧路基拼接处理

为保证新旧路基形成一个整体，避免纵向裂缝等产生，可在填筑路基加宽处理前，先做清坡处理，随后冲击碾压基底，并根据现行规范，合理确定压实度。因本工程选择开挖台阶的方法进行拼接部施工，待台阶开挖之后，应立即填筑拼接部位，路基拓宽后是否稳定，由新旧路基结合部的强度决定，为避免对路基拓宽的沉降情况造成严重影响，一般可选择路基加筋技术进行处理，可通过土工材料和新旧路基填料的摩擦阻力作用，减小位移，增强稳定性。本工程选用了土工格栅材料，可在拓宽路基高度范围内进行三层加筋材料铺筑。

5 结语

综上所述，伴随社会经济的快速发展，我国交通运输网基本完善。面对日益增加的交通量需求，为缓解通行压力，高速公路拓宽工程得到了广泛应用与推广。新旧路基差异沉降是高速公路拓宽路基常见病害，老路基经多年挤压固结，已无压缩变形，而新建路基还未进行沉降固结，从而产生不均匀沉降，如何避免或减小沉降成为了关键。为此，必须根据工程建设实际情况，合理选择施工方案，做好监测工作，只有这样才能保证采取的控制措施科学有效，才能更好地提升工程质量。

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