公路工程沉降段路基路面设计要点研究

金林、徐宇峰

（中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北武汉430056）

0 引言

公路工程中的不均匀沉降不仅会造成路面结构的损坏，使得公路出现裂缝等问题，进而影响公路的使用寿命，而且还会为路面行车埋下一定安全隐患。这就需要相关人员全面结合现阶段的机械施工条件、技术环境和工程实践等，制定出科学合理的设计和施工方案，以从根本上保障公路工程的质量。

1 常见的公路工程沉降段位置

1.1 路桥连接处

路基和桥梁是公路工程的重要组成部分，两者在刚度、强度和涨缩性等方面均有特定要求，且有着较大的差异。在关键的路桥连接部位需要合理分散应力作用。由于路、桥结构力学性能的巨大差异，路桥连接处在自重、环境和行车荷载等因素影响下很容易发生不均匀沉降现象，从而导致车辆在行驶到该路段时发生跳车现象[1]。路桥连接处的不均匀沉降，使得整个桥梁的受力不平衡，进而影响桥梁结构的稳固性，造成安全隐患。

1.2 高填方路基段

公路工程中难免会遇到高填方这种特殊路基。高填路基的缺陷在于自重大、沉降时间长，稳定周期长，同时施工质量控制相对较困难。这种路基在使用过程中受到长时间的自重作用和行车荷载影响，不可避免会存在不均匀沉降变形问题，导致路面出现不同程度的裂缝[2]。因此，对于高填方路基段需要合理控制填方材料的类型和填方深度等问题。

1.3 填挖结合段

填挖结合路段也是容易发生沉降变形的路段之一。例如，高边坡填挖结合段路基主要采取通过对高边坡开挖台阶的方式进行回填压实。但是，在实际施工过程中，台阶的开挖形式直接导致填挖接触的位置不易压实。填挖结合段两侧的路基压实度、强度、刚度等均存在较大差异，再加上填方侧坡脚往往位于斜坡、陡坡等位置不利于边坡稳定，使得公路在长期使用过程中会逐步发生不同程度的错动，造成一定的安全隐患。

1.4 软土路基段

软土路基也是公路路基施工经常遇到的一种不良地质情况，这种路基的特点为：含水量较高，孔隙比较大，压缩性较高，稳定性较差。这些不良地质条件为路基施工处理增加了一定的难度。因此，对于软土路基要充分结合地勘资料进行合理设计，软土路基段的施工质量要加强管控，最大程度上避免路面病害问题的发生，确保行车安全。

1.5 积水路段

公路路基病害问题的发生很多时候都是因为积水引起的，长时间的积水浸泡导致路基材料发生软化，使得路基底部的强度和承载能力有所降低，造成路基沉陷[3]。公路路基应加强冲沟、积水洼地、长大挖方、竖曲线凹点、超高等路段排水设计，使公路路基路面排水自成体系，并与天然沟渠顺接，避免排水不畅。

2 公路工程路基路面沉降段设计应考虑的因素

2.1 路基路面设计原则

在路基路面设计过程中，为提升道路路面的稳定性，需要对涵洞、桥台、挡墙、路桥过渡段等位置进行深入分析与合理设计，最大程度减少这些部位形变的概率，确保路基的整体稳定性能。同时，在设计过程中要充分考虑剩余沉降量的设计参数，从设计和施工方面全面控制这类路基的沉降变形量。施工过程中需待路基进行充分沉降变形后，再对上部构筑物进行施工，以免路基的后期沉降变形影响到上部构筑物的整体结构稳定[4]。此外，还需要加强高填方路基的设计。高填方路基施工不仅工程量较大，而且具有较高的安全风险，还对自然环境造成一定的破坏力，正因如此，需要从根本上保证设计与实际情况相吻合，切实保证公路的整体质量。

2.2 公路路基设计因素

在公路工程规划阶段就需要全面考虑公路选线问题，使不同公路路段的设计和施工都合理可行。在公路选线过程中，如不可避免存在高填、深挖路基等情况，应根据需要引入桥梁、隧道等结构形式，确保整体路线的设计方案合理可行，并且使整个工程有相对较高的性价比。

2.3 路面设计因素

路面设计应该全面综合衡量工程所在区域的地质、水文、交通量、环境等条件因素。对于路面设计中的行车载荷、路面等级等关键设计参数的选取，需依据工程项目建设标准，借鉴以往的工程项目经验，并结合实际施工情况，经过合理的工程试验等方式加以确定。同时，路面结构设计需严格执行相关行业的设计标准要求，做好工程结构、工程材料的筛选工作，在保证工程质量的同时，还需要考虑行车的安全性、舒适性以及不同路段交通量差异性等问题，确保路面工程符合各方面的工程要求。

3 沉降段路基路面设计处理措施

3.1 科学合理的路基路面结构设计

对于公路建设路基沉降路段的地基处理，比较常用的方法是利用钢筋混凝土材料对地基进行硬化处理，这样能够有效减少路面地基不均匀沉降的问题，即使路面发生沉降，也能够控制在合理范围内，进而防止出现跳车病害。同时，对于搭板的承重处理，一般也可以采用混凝土搭板技术。鉴于搭板结构的特点，搭板末端往往会产生应力集中，以至于该部位很容易发生沉降、变形，而混凝土搭板技术能够很好地解决该问题。路面结构设计需结合搭板结构的实际情况，做好混凝土与搭板之间的合理配置。一方面应合理控制搭板长度，另一方面要确保搭板和路面结构顶面之间的平行性，确保路面设计厚度合理有效，有效缓解搭板载荷力过大的问题。如图1所示，可在该部位加强路基处理，增强路基稳定性。

图1 公路路基结构

3.2 合理的路用材料设计

路基填料的合理选用是保证路基质量的重要基础。因此，在路线规划确定完成后，需要对项目所在区域的地形地貌、气象、水文、地层岩性、地质构造等条件进行全面的调查与分析，结合项目区域的建设条件来合理选取路基填筑材料，为公路的结构强度和稳定性打下良好的基础。路面结构材料的选用要确保水稳定性好，这样路面结构材料中的水分在长时间的蒸发作用下不至于过度流失，造成材料出现空隙，结构强度降低以致路面沉陷。同时，对于路基填筑材料的含水率也需要重点控制，以保证压实度稳定可靠。

3.3 工艺方案的合理设计

对于高填方路基或软土路基，在施工完成后往往还需经过一段时间的沉降才会达到区域稳定，这就需要在设计阶段充分考虑剩余沉降量。因此，这类路基需在施工工序和施工进度等方面严格加强施工质量控制。如果高填方路段的沉降时间过长，影响后续路面结构施工，可采用强夯、冲击碾压等手段进行处理，加快完成路基沉降，特殊情况难以处理路段可考虑采用桥梁跨越的设计方案[7]。对于软土路基，浅层软土可采用挖除换填处理，如为深层软土，大面积换填不仅会破坏原有地质结构，而且工程成本和工程量都相对较高。因此，在保证路基施工质量的前提下，需优先考虑经济合理的处理方案，如水泥搅拌桩、粉喷桩、刚性桩等施工技术方案，以确保软土路基段的地基承载力满足使用要求。

3.4 优化排水设计

公路工程沉降的主要原因之一就是路面积水没有及时排出，积水问题严重。当积水在路面长时间停滞时，就会逐步渗入到路基和路面以下的承重层中。在水中长时间浸泡下、路基材料发生软化，再加上冻融循环、行车荷载等作用，路基路面材料的强度和稳定性逐渐降低，最终引发路面裂缝、坑槽等病害。对于一些高等级公路，工程建设质量要求更高，需要全面做好项目的勘察设计工作，尤其要对可能存在积水问题的冲沟、积水洼地、长大挖方、超高、互通三角区等路段进行综合排水设计，对竖曲线凹点出水口、急流槽、横向排水管、过水涵洞等位置进行充分分析和细化设计，使公路排水自成体系，并与自然沟渠顺接通畅，避免积水。对于降雨量相对较大的区域，应做好路基路面防、排水设计，尽量选用强度较高、防水性和渗透性较好的路基填料，以保证路基处于干燥状态，最大程度上减少因水害引发道路沉降问题。

4 结语

公路路基路面沉降是公路工程中需要重点关注的问题，其直接影响公路工程建设质量，最终影响驾乘人员行车安全和行车舒适性。对此，相关部门需要重点关注沉降路段，全面分析沉降问题发生的原因，结合道路沉降问题的现状从设计源头上加以把控，做好路基路面结构设计、路用材料的选用、工艺方案的设计、排水设计等工作，与此同时，相关部门还需严格加强施工质量控制，有针对性地减少路基路面的沉降问题，降低行车事故的发生概率，充分发挥公路工程建设的社会效益。