高速公路路基差异沉降处理技术探究

侯满忠

（河北省高速公路宣大管理处，河北 张家口 075000）

在公路的拓宽和旧路改造工程中，道路的耐久和沉降等问题逐渐显现。旧路与新路的相互作用，协调沉降成为公路拓宽设计的首要要求，对公路设计、施工、验收与检验和后期运营都提出了高质量要求。

一、沉降差异产生的原因与影响

（一）差异沉降产生的原因与控制

高速公路的差异沉降问题，实质上是公路路基路面产生不连续、不均匀、不协调的变形问题，而变形问题最主要的是道路沉降。道路沉降根据不同的产生位置，分为地基、路基、路面三部分沉降。根据道路产生沉降的不同时间，分为施工期间产生的沉降和施工后（运营期）产生的沉降两种，其中运营期间产生的沉降问题最为常见。除此之外，根据力学性能也可以分类为高速公路拓宽工程差异沉降，沉降控制标准与分级如表1所示。

表1. 沉降控制标准与分级

（二）差异沉降产生的影响与破坏

公路差异沉降问题一旦出现就会造成较大的交通事故，同时公路路基不均匀沉降会造成路面龟裂、坍塌、贯穿总纵向的裂缝，严重影响出行速度与安全驾驶。

二、高速公路差异沉降理论与计算

（一）差异沉降理论

道路沉降大部分为土体产生的沉降，土体产生沉降分为初始沉降、主固结沉降、次固结沉降3个部分。初始沉降是土体在外荷载的瞬时作用，也叫瞬时沉降，是土体的单一变形而没有发生体变，通常又称为剪切变形。这种变形一般是在施工阶段产生，例如大型机械施工、建设临时建筑物等时候。初始沉降会占据总体沉降的一部分，应根据造成初始沉降的临时荷载来估算。主固结沉降是种逐渐变形，主要是指在荷载的持续作用下使土体中的孔隙水压力完全消散，土体产生固结并造成沉降的过程，是地基沉降的主要部分。次固结沉降量相对较小，且可能出现在主固结沉降之前，主要使土体结构发生蠕变变形，这种变形在淤泥、淤泥质土等高压缩性软土中产生更大的变形，会造成较大的计算量，应给与重视。

（二）差异沉降计算方法

公路出现差异沉降的原因有很多，处理办法与计算方法也多种多样。如道路情况多样化造成施工困难从而产生差异沉陷，地质资料不完善造成路基沉陷，新旧路处理不当的差异性沉陷等，都会导致高速公路出现差异沉降。

在公路拓宽工程中，由于高速公路本身已经存在旧路沉降，所以新旧路的沉降类型可以大致分为以下几种情况：

1.在公路拓宽工程前，旧路路基已经完成沉降，标准车载下降不会产生新的变形。此时，将旧路路基沉降变形量记为T0（由于沉降量已经完成，T0=0）。

2.在公路拓宽工程前，旧路路基沉降还未完成，旧路路基在车载或者外界因素影响下沉降，将旧路路基沉降变形量记为T1（由于沉降量还未完成，T1≠0）。此时，在新建高速公路时，对原路基产生一定的沉降变形量。在新建路基建成之后，路基重量对原路基基底产生附加应力，也会对原路基与新路基产生一定的沉降变形量。并且在拓宽工程完成以后，车载与新路基的侧向挤压会对原路基与新路基产生一定的沉降量，具体公式总结如下：

式中，T总为：公路拓宽工程竣工之后新旧公路总体变形；T新总为：新建公路固结沉降变形总量；T新对旧为：新建公路对旧路的附加沉降变形总量；T车对新旧为：车载对拓宽后公路沉降变形总量；T1为：旧路路基自身沉降变形量。

三、工程实例

为了更加详细地分析拓宽工程差异沉降控制，本文以冀西北地区某高速公路（公路全长56km）为例，综合分析了该工程路基差异沉降问题，如表2所示。

表2. 冀西北地区某高速公路详细情况

（一）施工流程

冀西北地区高速公路拓宽工程属于汽运填筑。具体工程分为排水工程、道路路基工程、沥青混凝土面工程、质量与沉降检测工程。其中，重点介绍道路路基工程的沉降检测部分。路基工程中主要采用CFG桩连接、稳定原路基与新路路基，其中桩间距为2m，桩长为5m，直径0.15m，设置两排桩，排间距为2.5m。新旧路基阶梯式相扣中设土工格栅加固，稳定排桩，具体布置形式如图1所示。为保证差异沉降量在允许范围内，各部分施工应严格把关，尤其是新旧路之间的衔接部分，衔接点应布设沉降监测点实时检测。具体路基施工形式如表3所示。

图1. CFG桩布置形式图

图2. 拓宽工程公路沉降曲线

表3. 道路路基工程施工明细

（二）沉降检测

施工接缝后进行路面工程的准备与施工，与此同时需要注意路基工程的养护与检验，检验项目主要有强度、厚度、宽度、压实度、沉降检测等，其中根据公式（1）重点监测差异沉降的数值。本文选取其中一部分采集数值统计并绘图，如图2所示。沉降监测点沿线布置，每150m在新旧路路面面层设置测点，每200m在新路路基与基底层处设置测点，测点位置分别在路中心位置与路基（路面）边缘处。

由图2可知，在公路拓宽工程中，旧路路面的沉降量最小的接近于0cm，由此得出在公路拓宽工程施工以前旧路沉降基本完成，其中路基基底沉降最为明显，沉降量最高为4cm左右，但依旧符合沉降指标。新旧路路面沉降差最大值不超3cm，也在允许范围内。其中路基沉降由于设置CFG桩，沉降量得到了很好的控制与改善。

四、结语

通过对高速公路沉降差异的理论分析与实际工程的实际参考之后，得出对于不同的沉降差异要采取不同的控制方法改善，实现问题针对化处理。运用CFG桩进行加固并控制差异沉降效果良好，各沉降指标均达到规范要求，具有良好的使用性。