浅析高速公路扩建路基沉降特性及其影响因素

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摘要：随着我国经济社会发展，高速公路交通量不断增加，日渐满足不了社会交通需求，高速公路的扩建成为必要。本文通过在高速公路扩建过程中发生的新旧路基沉降，研究其沉降特性、影响因素，并提出建设性意见，为以后的高速公路的扩建工程提供参考。

关键词：高速公路 扩建 路基沉降 特性 影响因素

Abstract: With the development of society of our country economy, highway traffic volume to increase ceaselessly, gradually cannot meet society traffic demand, the extension becomes necessary. This paper adopted in expressway extension occurred in the process of new old roadbed settlement, to study the settlement characteristics, influence factors, and put forward a constructive suggestion, for future highway expansion project to provide reference.

Key words: expressway; extension; subgrade settlement; characteristics; influencing factors

中图分类号：U412.36+6文献标识码：A 文章编号：

随着我国市场经济的的快速发展,人们驾车出行次数逐年增加,导致高速公路的交通量逐年递增。由于早期修建高速公路时受当时各种条件制约，设计人员对对高速公路的交通量迅猛增长估计不足,一些营运量较大主要干道的高速公路呈现出交通量饱和态势,经常出现严重的拥堵现象。对现有交通量过大的高速公路进行加宽扩建将成为今后公路发展的趋势。对现有高速公路进行改扩建,在我国还是一个新生事物,国内对高速公路拓宽改建工程完成的较少,如何进行改建拓宽没有可以参照的方案和成熟的理论,从设计到施工,没有经验可循,对公路拓宽工程设计、施工规范涉及也不多。

1. 高速公路扩建过程中的路基差异沉降及技术现状

高速公路扩建工程中,由于地基处理不当引起的破坏形式主要表现在路堤的差异沉降。通常道路从建设到运营,再到拓宽,往往需要经过很长的时间，经过长时间各种荷载作用,路基下的地基土颗粒骨架之间的气体和水分逐渐扩散排出被荷载作用的地基体系,土颗粒重新排列后形成新的土体骨架,使得地基土颗粒之间变得更加紧密。也就是说道路拓宽施工之前,老路路基的固结沉降、次固结沉降己基本结束,地基几乎不再发生沉降变形。但是拓宽工程一般是双向加宽,在施工时对老路路肩产生扰动,新路基的填筑又会对扰动后的老路路基产生新的附加应力,在应力作用下会产生新的沉降,而新老路基的竖向变形不能保持一致,这就产生了差异沉降。同时,新建路堤的施工对原有结构物的影响也不可忽视,新路基填土超载预压可能会引起路堤两侧的软土地面上升挠曲,这种现象严重时可能会造成现有结构物失稳坍塌;而且新搭接路基土体向老路堤方向的挤压可能引起老路堤的水平移动或倾斜。因此，在对现有高速公路改扩建工程方案分析中,研究发现工程实践中最大的技术难题就是解决新老路基不均匀沉降导致路面纵向开裂和反射裂缝的问题。

目前，在我国虽然对已完成的高速公路加宽工程中积累了一些经验,但对在软土地基上拼接新路基时,防止新旧路基不均匀沉降还是没有探索出技术可靠,经济合理的方法能够较好地解决这一问题。很多高速公路改扩建工程因在软土地基处的地基处治效果不佳,通车不久后就出现了沿新旧路基拼接处纵向开裂等病害;同时,对拓宽工程的相关成果大多数是建立在试验的基础之上,缺乏相应的理论支撑,所以，有必要结合实际工程对高速公路拓宽工程中地基变形特性!新老路基拼接处地基处治方法及新老路面衔接等技术问题进行研究,寻求比较合理的解决方法,以减少工后各种病害,为今后道路拓宽改造工程施工提供科学依据,确保工程的设计施工质量。

2. 差异沉降的特性分析及影响因素

建筑物基底在附加应力作用下,地基土内各点除了承受土自重引起的自重应力外,还要承受附加应力。在建筑物荷载作用下,基底地基土主要由于压缩而引起的竖向方向的位移称为沉降。一般拓宽路基的沉降分成两个部分,即老路路基的沉降和拓宽路基的沉降。

（1）拓宽对差异沉降的影响

拓宽方式分为两种，一种是单侧加宽：差异沉降的增加和拓宽宽度的增加是不同步的。并且，当拓宽宽度较小时，最大沉降发生在新路基路肩边缘处，随着拓宽宽度的增加，路基最大沉降点越靠近道路内侧，且在新路基出现反向横坡，即在新路基出现凹陷，在雨季容易出现雨水积聚，使路面使用功能下降且造成路面水损害。另一种是双侧加宽：与单侧加宽相比，新旧路基的最大差异沉降略有减小。若对于相同的拓宽宽度，双侧加宽能使得加宽路堤重量分配到旧路两侧，将极大地改善新旧路基沉降曲线形态，对路面结构的受力也是有利的。另外，双侧拓宽可以减少拓宽所需土石方量。但是，双侧拓宽也加大了工程的施工难度。

（2）土基压缩模量对差异沉降的影响

土基压缩模量对拓宽路基顶面沉降曲线影响极大。首先，土基强度提高速度和沉降减小的速度不成比例，而是存在减速性。当提高相同的强度时，土基越软弱，则对降低沉降的效果越明显，这也从一个侧面反映出对于软弱地基进行处理的必要性。其次，土基在不同强度条件下，拓宽路基最大差异沉降也不同，总体上土基强度越低，拓宽后最大差异沉降越大。再者，土基强度变化时，拓宽路基顶面越远离旧路中心点，沉降变化越明显。

（3）沉降计算对差异沉降的影响

高速公路对地基要求甚高，在公路施工过程中，为了控制施工进度，指导后期的施工组织与安排，同时保证路基的稳定与适用，需要对路基的最终沉降量进行计算预测。所以，沉降计算方法也是影响差异沉降的重要因素。不同的计算理论，有不同的衡量标准，由于现实条件的限制，我国还没有相当科学的计算理论体系，只是尽可能科学的计算差异沉降。因此，会造成差异沉降的不同。

（4）路基高度对差异沉降的影响

对于拓宽公路，路堤越高，稳定性越差，所产生的不均匀沉降也越严重，填土高度越小，新路基对旧路基的影响越小，旧路基的沉降越小，故沉降曲线前段越平缓；而因为填土高度小，旧路基对新路基的沉降影响作用也较小，旧路基坡脚线与新路基路肩间有相当的距离，沉降曲线受旧路基边坡影响发生渐变的效果不明显，使得沉降曲线后段也比较缓和。

3．高速公路扩建路基工程建议

（1）路基稳定性检测

高速公路软土地基沉降量的变化相当复杂,它与设计总沉降量的大小、观测频率、地质条件、地基处理方式、填土速率、填土高度、沉降控制方法以及沉降稳定状态等因素有关。因此需要对施工全过程分阶段确定测量等级。首先，根据施工路段的具体情况,制定详细的沉降观测现场工作要点、工作程序,成立自上而下的沉降观测工作管理体系。 其次，详细制定各施工阶段的沉降观测方法、观测精度标准,以及观测数据汇总格式,确保沉降观测数据的精确性和正确性。最后，基准点、工作基准点必须按规范要求制做和埋设,基准点、工作基点和沉降板观测标的保护,要有一个具体措施,确保沉降观测数据的连续性和完整性。

（2）确定土基压缩模量

最大差异沉降的增加和土基压缩模量的减小不成反比例。当土基压缩模量减小到一定程度，路基最大差异沉降将急剧增大，工程中对软弱土基进行处理是十分必要的；路基的差异沉降导致的路面应力是很大的，只要路基差异沉降超过临界值，路面衔接部必然会发生开裂现象。因此拓宽工程中应主要针对加宽部分地基以及路基进行处理，而没有必要对路面衔接部进行防裂处理，但应适当进行封水处理。

（3）科学的沉降计算理论

不同的计算方法有不同的优缺点，不同的适应范围。在实际工程的沉降计算中，并不单纯地依赖于某一种方法，只有对每一种计算方法的原理、优缺点和计算结果的质量都有了了解之后才能在实际运用的过程中灵活地选择适合的计算方法。目前我们对拓宽后旧路基的差异沉降还没有成熟的理论来计算,而新旧路基的沉降差异主要是对老路路肩开挖后的道路结构体系的平衡被破坏和新路堤填筑后新老路基固结的速度不协调所引起的,而新填路基的沉降有较为成熟的理论计算可以得到解析解基于这种情况的限制,我们将在今后的理论创新中进一步发展。

4 结论

随着我国综合实力的提升，针对当前交通业的不断发展，我国立志于将交通建设事业推向一个新的阶段。在不断避免现实障碍的同时，努力学习外国的现今技术，借鉴与创新相结合，走出一条具有“中国特色”的交通建设道路。

参考文献：

[1]傅珍.高速公路拓宽工程路基差异沉降及控制技术研究.长安大学博士学位论文,2007.

[2]高捷婷.高速公路路基加宽方案的技术经济比选分析.东北林业大学硕士学位论文,2009.

[3]高翔.高速公路新老路基相互作用分析与处理技术研究.东南大学博士学位论文,2006.

[4]张军辉,软土地基上高速公路加宽变形特性及差异沉降控制标准研究.东南大学博士学位论文,2006.