试论道路沉降段路基路面设计要点

卞志兵

华设设计集团股份有限公司 江苏 南京 210014

道路沉降段的路基路面结构设计工作非常重要，直接影响沉降段的道路工程使用寿命和行车安全，因此，在道路沉降段的设计工作中，应按照路基路面的沉降特点和实际情况，制定完善的设计方案和体系，通过科学合理的设计，提升道路沉降段路基路面结构的稳定性和强度，为改善行车安全和舒适度夯实基础。

1 道路路基路面沉降原理分析

1.1 地基变形

从实际情况分析，道路沉降段的地基变形是主要因素之一，地基变形发生的原因，是地下水大量被抽采和提取，使道路地基产生变形的现象，一旦道路所在地的地下水资源被频繁抽取，可能会使地下水位下降，引发地基结构变形和沉降的问题。与此同时，道路所在地的地下水位频繁上升或下降，会产生相应的正负压力值，使浮托力与泥土重量发生改变，地基被地下水逐渐侵蚀，变形量大，可能会发生土体塌陷的现象，道路投入使用后，车辆荷载的作用下会使地基变形，发生沉降的问题[1]。

1.2 路堤变形

道路工程项目中普通黏土是经常应用的台背填料，但是普通黏土的应用，有着一定的地形条件要求、温度条件和湿度条件要求，如果工程项目所在地不符合普通黏土的应用条件，采用普通粘土，可能会受外界因素的影响，导致路堤结构变形，使路基路面沉降。

2 道路沉降段路基路面设计要点

2.1 路基设计要点

道路沉降段的路基设计工作中，需要遵循相应的要点，保证路基结构设计符合标准规范，如图1所示。

图1 道路沉降段路基设计要点

2.1.1 填方材料设计

道路工程项目中，高填方路基可能会出现沉降问题，主要原因是路基填方材料具有一定的压缩性特点，如果不能合理设计填方材料，将会导致发生严重的沉降问题，因此，应注重路基填方材料的合理配置[2]。其一，根据具体的路基特点和实际情况，设计分层填筑的粗粒土材料，虽然设计填石材料能够降低路基沉降问题的发生率，但是应选用坚硬度较高且不容易发生风化问题的石料，如若是砌石路基，就需要严格控制顶层的宽度和整体路基的标高，确保设计符合要求，如若道路的地质条件变化幅度大，就应遵循分段设计的要点。其二，地面坡度较大，应设计护脚，保证路堤沿斜坡的稳定性。其三，选择路基填方材料前，应做好现场的试验分析工作，在现场进行模拟施工和试验施工，对比不同材料应用的效果，从而选择最佳的填方材料，以免路基填方材料设计不合理而出现问题。

2.1.2 软土路基加固设计

目前我国部分道路工程所处地存在软土路基结构，软土路基的含水量大，孔隙率高，如果不能合理处置，将会导致道路工程受车辆荷载的影响发生沉降问题。因此，应做好软土路基的地基处理，提升路基结构的稳定性和可靠性，预防出现路基方面的强度和可靠性问题。其一，采用软土路基换填的方案。勘察分析路基结构的土壤含水率和土壤结构特点，按照具体情况选取换填的材料，确保换填材料的强度和质量符合标准要求，使沉降段路基经过换填材料的处理后，强度和稳定性符合标准，避免发生不均匀沉降的现象。其二，采用路基夯实的方案。软土路基结构的密实度较低，在路基设计的过程中应合理设计夯实的方法，明确夯实设备和压实设备的规格参数，设计夯实的频次和机制，通过科学合理设计夯实施工的体系，提升软土路基加固效果，延长路基结构的使用寿命，改善路基的承载性能。其三，采用复合地基（如图2所示）。如果路基结构的软弱度过大，无法采用换填技术或是夯实技术，就应设计桩处理，明确钻孔的规格和桩体的规格，通过桩土共同作用，增强结构的强度和可靠性，保证软土地基施工处理的效果[3]。另外，应深入研究和分析软土路基的形式和具体特点，按照软土路基的含水率情况、孔隙情况等，对各类路基加固设计方案进行对比研究，采用实验分析的方式，选择最佳的路基加固设计方案，提升路基加固设计的水平。

图2 复合地基处理设计示意图

2.1.3 半填半挖路基设计

道路工程的地面坡度过大，需要设计半填半挖的路基结构，上部分进行开挖处理，下部分进行填方处理。为预防半填半挖的路基发生沉降问题，在设计期间需要按照道路的自然横坡坡度特点，合理进行斜坡路堤的设计，同时设计路堤基底台阶，台阶宽度为1m以上，底部斜坡角度为20-40之间。如若道路工程所在地是较为陡峭的山坡上，就应降低半挖半填路基结构的填土量，将边坡伸长度控制在合理范围内，设计2m的护脚，将其作为支撑阻挡的结构，确保半挖半填路基结构稳定。

2.2 路面设计要点

道路沉降段的路面设计工作中，按照路面的特点和情况，完善设计方案和体系，如图3所示。

图3 路面设计要点

2.2.1 路面材料的设计

道路沉降段的路面设计主要为面层、基层和垫层三个部分，在设计期间，应按照道路沉降段的实际情况，保证路面材料的合理设计。首先，路面垫层和路基之间相互衔接，为提升面层的强度和稳定性，避免受到地下水的影响发生沉降变形的现象，应设计强度符合标准且水稳性符合要求的材料，确保垫层的质量符合规范。其次，路面基层的设计应按照路面承载力需求，选用强度、抗冻性能和稳定性能符合要求的材料，同时，保证材料具备扩散车辆荷载的性能，使车辆荷载能够在路面快速扩散。最后，路面面层设计应划分成为高级到低级的不同等级，应按照路面的特点选择沥青混凝土、改性混凝土等填料，以免影响整体道路工程路面结构的质量[4]。

2.2.2 路面搭板设计

搭板是道路工程项目中路面结构最为重要的部分，一旦搭板结构存在问题，将会对整体的路面施工水平造成不利影响，需要注重搭板的设计。首先，应严格控制搭板结构的规格，按照路面的坡度情况，设计符合要求的搭板。其次，搭板接近路面接头的位置，应严格控制结构的厚度，保证搭板结构具有一定的稳定性和强度，预防出现搭板的质量或是稳定性问题。最后，深入调查分析道路工程项目的特点，全面研究搭板结构的实际情况，按照具体情况进行现场施工结构的设计，以免因为搭板结构设计不良出现问题，进一步提高搭板的设计效果和水平[5]。

2.2.3 台后填筑设计

道路工程项目的路面台后回填是预防路面沉降问题的重要部分，如果台后填筑设计不良，或是填筑材料不符合要求，将会导致路面沉降问题无法有效控制。因此，在路面设计方面应制定完善的台后回填设计方案和体系，通过科学合理的设计方式，提升台后填筑的设计效果。例如：按照道路的路面特点和情况，合理选择质量、规格和性能符合标准要求的后台填筑材料，及时发现材料的问题，科学进行材料规格和类型的设计，以免材料设计不良对台后回填效果造成不利影响。

2.3 路基路面排水系统设计要点

由于道路沉降段的路基路面结构性能差，如果长时间被积水侵蚀，会导致沉降问题更加严重，因此在设计工作中需重点完善和优化排水系统和防水系统设计方案，以免因积水问题对路基路面结构的稳定性造成影响，有效预防出现沉降问题。首先，按照路基路面防排水的需求，选择水稳性高、渗透性良好的排水系统材料，如果道路处于降雨量大的地区，应设计截水沟和排水沟，以免雨水进入路基路面，对路基路面的积水进行导出和排放[6]。其次，合理设计路面的横坡度，对于铺装透水砖的道路，将横坡度设计为1%-1.5%之间，如果是快速路的道路，应将横坡度设计为1.5%-2%之间。对于路肩部分的横坡度，需要高于路面横坡度的1.5%，这样能够确保积水快速排出，以免影响路基路面结构稳定性。最后，合理设计排水管路系统，将排水管的直径和数量控制在合理范围内，使路基路面的积水和雨水能够快速经过排水管流出。同时需要注意，构建地表水、路面内水、地下水的排水系统，如图4所示。

图4 路基路面排水系统的设计

（1）设计地表水排水系统

沉降段路基路面的地表水排水系统设计，应科学设计出水口的位置和进水口的位置，按照实际情况和排水需求，设计排水系统的流量和泄水能力，各类排水基础设施应选择强度符合要求的材料。同时，可利用路面横向坡度的设计，使降落到路面的雨水快速分流，预防出现路面积水的现象，如果是超高路段，设计取向内倾斜的单向坡度，以此保证地表水的良好排放。

（2）设计路面内排水系统

为快速将路面接缝部分和裂缝部分的水分排出，使路肩渗入停留在路面中的水分排出，应沿着路面边缘设计排水基层或者是排水垫层，也可在路面面层方面设计排水垫层，以此保证路面内水的快速排放。

（3）设计地下水排水系统

如果路基地下水位较高，会对路基路面的强度和稳定性造成影响，就应按照具体的情况设计地下水排水系统，例如：设计暗沟系统、检查井系统和渗沟系统，按照工程所在地的水文地质特点和地基结构特点，合理设计地下水排水基础设施和尺寸。为了能够对地下水进行截流，或是降低地下水水位，可在地面下设计渗沟的系统，如果渗沟的长度和深度大，就应设计相应的检查井，直线段检查井的间隔为40m，检查井应配置检查梯和盖板结构，以免影响排水效果。除此之外，路基路面的排水系统设计，应按照具体的情况设计雨水管道和排水管道，所有管道的设计规格和强度必须符合标准规范，提升排水的可靠性和稳定性。

3 结束语

综上所述，道路路基路面沉降的原因主要涉及到路基变形和地基变形，为避免道路沉降段路基路面的不均匀沉降问题，在路基路面设计方面，需遵循路基设计的填方材料设计、软土路基处理和半填半挖路基设计要点及要求，同时，还需遵循路面方面的材料设计、搭板设计和台后填料的设计，以及遵守路基路面排水系统的设计要求，保证整体排水系统的可靠性和稳定性，有效预防出现路基路面排水不良的问题，预防积水对路基路面造成侵蚀而导致不均匀沉降，提升整体设计工作的可靠性。