浅谈改扩建公路不均匀沉降控制技术现状

黄海军

（杭金衢分公司杭绍管理处，浙江 诸暨 311800）

1 概述

据全国交通运输工作会议获悉，自1988年10月31日国内第一条高速公路（沪嘉高速）建成通车以来，截至2011年底全国高速公路总里程已达8.5万公里。此外，2009年全年经济增速将达到8%，2010年GDP高达10.4%，2011年GDP增速"超九"，专家预计2012年 GDP增速"过八"，"十二五"规划期间，经济仍持续高速发展。随着人们的物质生活水平越来越高，沿海、中部地区经济高速发展，西部地区发展日新月异，中国机动车保有量已破2亿辆，自驾车出行随处可见，为满足各地与日俱增的交通量需求，尤其是国家土地资源相对缺乏，相比新建公路，对已有公路改扩建能充分利用原有路基，缩短建设周期，少占建设用地，节约资源。

2 改扩建公路存在的问题

公路改扩建工后新老路基会出现差异沉降，常导致路基失去稳定、路堤下沉和滑移、路面拉裂造成纵向开裂等问题。公路改扩建工程病害现象主要有：

（1）路面裂缝、坑槽、唧泥、车辙、松散、沉陷、桥头涵顶跳车、表面破损等；

（2）路基的隆起、下陷、沉缩、滑移、坍塌或崩溃、冻害及边缘溜塌等；

（3）路堤边坡滑移出现坡面剪切裂缝、崩塌和碎落、沿山坡滑动、坍散、坡面护坡破坏等。

路面、路基、路堤作为构成道路系统的骨架，相互密切影响，病害也并非彼此孤立。导致以上病害现象的原因很多，如路基土体整体或一部分不稳定、路基以下的地基土体不稳定、重复的行车荷载作用、填土方法不正确或压实不足、填土与原地面之间抗滑措施不力、边坡蠕动变形、路堤整体失稳、自然因素的作用（含水量变化、温度变化）以及加宽地基的物理力学性质、水文地质条件、旧路加宽后新增路基土的作用力对沉降变形的影响等。3不均匀沉降控制技术现状

在改扩建公路时，可从计算理论、设计、施工、养护和运营管理上五管齐下，使新旧路基土的湿度和温度变化减至最小，以保证路基具有足够的强度与稳定性，防止各种病害的产生。

3.1 实验理论控制技术研究现状

根据公路拓宽改造断面地基沉降机理：

（1）可采用地基弹性理论方法以及考虑应力历史影响的沉降计算方法进行定性分析研究。

（2）极限平衡分析法。以极限平衡法为基础，Gourc(1986)提出的“位移法(displacement method)”。Lemonnier(1998)将变分法引入极限平衡分析中，提出了“变分位移法(variational diaplacement method)”。

（3）极限状态法。在极限状态法中，一个特点是同时考虑强度和变形，即承载力极限状态(ultimate limit state)和正常使用极限状态(serviceability limit atate)。

（4）有限元法。与极限平衡法相比，有限元法能计算出土体中各点的位移、应力、应变和应力水平，并且可以模拟施工过程和考虑复杂的边界条件，弥补了极限平衡法的不足，但是由于有限元法的参数需要进行复杂的实验来确定，加上难以对破坏进行定量的判断，限制了有限元法在实际工程中的应用。

3.2 设计方法控制技术现状

从国内外改扩建公路工程设计来看，在改扩建公路时要综合地形、线形，并遵循以下八项基本原则：

（1)优先考虑改扩建干线公路，支线公路次之；（2）充分利用原有公路，以平面为主安排路线，综合考虑公路较高标准和工程投资；（3）正确掌握和运用技术标准；（4）注意与沿线农业配合；（5）重视水文、地质情况；（6）处理好公路与城镇的关系；（7）综合考虑公路与桥梁的关系；（8）树立科学发展观，注意环境资源保护。

改扩建公路勘察设计应坚持“环保优先、总体平衡”的总设计理念，按全面布局、逐段安排、具体定线的步骤进行设计。

3.3 施工措施控制技术现状

总结国内外扩建公路路基有以下3种方式：单边加宽、双边加宽，分幅加宽。路面搭接方式可采用平面搭接，也可用上下跨分离。从施工上控制新旧路基路面不均沉降有以下措施：

（1）为消减新旧路基拼接拓宽的差异变形，可采用冲击碾压或强夯等方法进行增强补压。

（2）路堤填筑前原地面处理。路基的施工质量，是整个路线工程的关键。

（3）路堤填料。改建路堤的填料，宜选用与原有路堤相同且符合要求的填料或较原有路堤渗水性强的填料。液限大于50塑性指数大于26的土，一般不宜作为路基填土。

（4）填土路基压实。路基施工应严格按现行《公路路基施工技术规范》要求进行。

（5）完善排水设施。应注意新旧路基间交接处排水设计，可设置横向排水盲沟，以排除路基内部积水。

（6）特殊地基处理。如软土中可采用加筋土技术，通过筋材与填料之间的摩擦、嵌锁作用及筋材的应力扩散作用来改善整个路基系统的力学性能，使路基的稳定性、抗变形能力增强，并限制土体的侧向位移，减小路基的不均匀沉降以及提高地基承载能力。一般按处理的部位可分为地基处理和路堤处理。

结论

公路改扩建是不可避免的，新旧地基不同固结程度、不同填筑材料、不同施工工艺、不同结构设计对差异沉降的影响可以用相应的设计和施工手段有效解决，路基路面拓宽结合部处治方法也应根据不同结构、材料形式选用合适方法。

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