沉降段路基路面设计优化思路分析

缪国平

（江西赣北公路勘察设计院，江西 九江332000）

0 引言

道路结构主要包含上部结构与下部结构。下部结构是承载结构，所以在设计时，应加强下部结构设计，选择合适的处置方式，提高结构强度、刚度、稳定性等方面性能，避免在投入使用后出现不均匀沉降的问题。同时，在设计阶段，路面的设计也是不容忽视的，选择合适的路面材料，加强防排水设计，才能保障交通通行的质量、道路使用寿命等，保证符合工程要求。

1 道路沉降段常见位置及产生原因

1.1 不良地质路段

在道路工程建设施工中，经常遇到一些比较特殊的地质条件，常见的是软土、湿陷性黄土、膨胀土等，如果没有合理处理这些不良地质条件，会给道路工程的质量、安全造成负面影响。

软土一般是指淤泥或者淤泥质土，其特点是含水量高、孔隙多、渗透性低，同时具备较高的压缩性、一定的蠕变性、触变性。在湿陷性黄土遇水后，路面表层会发生较为严重的下沉反应，甚至局部出现坍塌，很多道路都是因为湿陷性黄土所造成的塌陷。膨胀土也是比较常见的不良地质，吸水后体积膨胀变大，而失水则会收缩减小。如果不能合理处理上述不良地质条件，道路工程无法达到正常使用的标准，地基基础会存在变形、沉降等问题，将威胁交通通行安全，诱发严重的交通事故。

1.2 高填方路基

通常来说，道路工程项目建设里程较长，跨越多个不同的地区，部分路段会存在高填方施工的情况。高填方路基一般是指土方填筑高度超过20m、石方填筑高度超过30m 的路基形式。经过分析发现，高填方路基的特点是自重大、稳定性不足，在投入运营较长时间后，比较容易发生不均匀沉降的问题。填土材料是非常重要的因素，素填土是目前比较常用的方法，一般工程可以满足要求。而杂填土必须经过处理合格后才能使用。冲填土强度低、压缩性高，如果在路基填土中使用，会发生沉降的问题，特别是有些山坡路段填方施工，一旦加固不当，极易出现滑坡，局部结构发生沉降，对整个道路交通安全都会产生极为严重的影响。

1.3 半挖半填路基

半挖半填路基是目前应用较为广泛的路基施工方法，一般用到比较陡峭的斜坡上，所以建设施工难度相对较高，难点就是路基和斜坡连接部位的处理，需要加强施工现场的管控。为了提升路基结构稳定性，一般会选择在基底开挖台阶的施工方式，使路基和山坡咬合面积增大，预防在运营后出现下滑的情况。但如果台阶开挖后，回填压实的质量无法满足要求，会造成沉降错动的情况，也会导致滑塌事故。

1.4 路桥结合处

道路与桥梁结合部位是整个工程施工的重点。因为道路与桥梁属于不同工程结构形式，刚度、强度、稳定性方面都有很大的差异，所以该位置是整个工程最为薄弱的部位，应力集中、受到自然环境的侵蚀、交通通行压力较大，所以在该部位容易出现不均匀沉降和错位的问题。在车辆通行时，跳车的问题较为常见，甚至出现车辆爆胎事故。而且随着桥梁受力作用，逐步发生偏移的情况，支座损坏严重，桥梁结构性能失效，最终出现严重的安全事故，影响桥梁总体使用效果。

1.5 多水路段

在道路工程的建设施工中，地下水的影响是非常大的，也是必须重点关注的。在地下水的作用下，土体与岩体结构发生软化、损坏等问题，结构抗剪强度下降，岩体承载性能、稳定性都会明显地降低。如果现场降水设计不到位，在地下水的持续作用下，周围土层结构发生不均匀沉降，流动的水会将部分小颗粒带走，土体结构性能受到影响，路基强度下降，压缩性增加。此外，如果过水设计缺乏合理性，或者道路排水设施性能不足，雨水不能及时排出，慢慢地侵入路基，会造成损坏，也会引发沉降病害。

2 道路沉降段路基路面设计基本原则

2.1 路基设计基本原则

以岩土勘察报告为基础的同时，应深入了解现场的具体情况，这样不会因为资料有偏差而导致设计方案出现问题。选择道路走向时，应满足经济性、合理性的要求，还要考虑到生态性，避免过多开挖土方。对于高度较高的区域，可以设计桥梁形式过渡，对于开挖边坡深度较大的区域，可以设计隧道形式解决，预防发生严重的安全事故。在路基设计中，应综合分析地形地貌条件，尽量减小占地面积，确定最佳的边坡坡率、防护形式等，还要有足够的绿化、排水设施作为支撑，从而提高路基结构稳定性，改善生态环境，促进综合效益提升。

2.2 路面设计基本原则

在路面设计环节，必须综合分析各个结构部分的特点，尤其是连接部位、薄弱部位，加强这些部分的设计，消除不利因素的影响，才能避免道路运营时发生结构破坏，还能预防发生路面沉降的问题。在设计方案前，需要综合分析现场地质条件、工程结构、交通通行量、气象条件、水文状态等信息，总结以往成功经验，寻求技术、工艺、材料方面的突破。调研材料市场，选择合适的施工材料，提高结构设计水平，保障道路通行的舒适性、顺畅度，减小局部冲击力作用，为提升交通通行质量和效果奠定基础。

3 道路沉降段路基路面设计要点分析

3.1 完善软土路基处理方案

在道路设计前，进行选线设计尤为重要，应尽量避免经过不良地质条件路段，防止不确定性因素的干扰和影响，以消除沉降的问题。对于容易发生不均匀沉降的路段，需要采用科学合理的加固处理措施，进行表面处理时，通过砂垫层、反压护道、土工聚合物处理等形式，使路基结构承载性能合格。也可以换填软土，达到结构性能标准。对于高填方路基来说，要经过较长时间才能达到稳定性标准，所以一般需要选择合适的处理方式，调整不良地质条件，降低压缩性，提升结构强度与稳定性。

3.2 选择合适的路基填方材料

高填方路基是比较容易发生沉降问题的部分，这与填方材料的压缩性较高有着直接的关系。因此，在高填方施工前，需要选择合适的填方施工材料，比如填土路基应采用级配性能良好的粗粒土，确保填方土体性质是相同的，且应采用分层填筑的施工方式。为了保证填石路基的稳定性良好，沉降发生率较低，必须选择坚硬、不易风化的石料。砌石路基在设计时，应确定合适的宽度、高度与倾角，如果地质条件发生变化，应选择分段设计的方式，并预留部分沉降缝。山坡路段填方施工，应加强加固处理，如设置护脚结构，可以避免出现填方路基沿着斜坡下滑的情况。填方施工中，材料需要具备较高的水稳定性，不会由于水量增多、减少而导致发生变化，达到结构整体性的标准要求。

3.3 做好半挖半填路基设计

半挖半填路基一般在陡坡上设计使用，上部结构进行挖方施工，下部是填方施工。如果道路施工路段内的斜坡超过1∶5，进行路堤建设施工时，基底部位应设置台阶的形式，且台阶宽度控制在1m 以上，底部应设置有2～4的内倾坡度。如果岩石硬度较高，在陡坡进行半填半挖路基施工时，填方量不大，边坡伸出较远，建设施工难度较高，通常要布置护肩的结构，达到阻挡的效果。护肩施工中，应选择使用不易风化的片石砌筑，高度在2m 以内，基底面应布置1∶5 的内向倾角形式，提高护肩的使用效果。

3.4 注重路桥结合部连接处理

路桥结合位置上应力比较集中，沉降问题比较常见，所以必须加强处理和控制。一方面选择合适的道路结构形式，采取必要的地基处理措施，提升结构承载性能。另一方面，在道桥连接部位设置桥台搭板结构，避免发生沉降的问题，还要随着填土沉降而转动，从而达到缓冲的效果，即使台背出现填土沉降，也不会出现凹凸不平等严重的问题。

3.5 选择合适的路面施工材料

在路面结构中，包含面层、基层、垫层三个部分，这是整个道路的主要组成基础结构。垫层是在路基上部设置的，稳定性、强度性能必须达标，且地下水作用下不容易发生沉降变形。基层是主要承载结构，需要达到强度、抗冻性、水稳定性的要求，且可以扩散荷载，提高结构工作效果。为了使荷载可以稳定传输、扩散，下层结构的宽度应稍微超出上层结构。按照国家标准和行业规范的要求，合理进行路面等级划分，根据工程的需要，确定不同等级的使用材料，满足工程的施工标准需要。比如，在基层材料选择时，水泥稳定细粒土、石灰稳定性、石灰工业废渣稳定土等不能在高级路面中使用。在方案设计环节，尤其是路面材料选择，必须慎重，综合考虑多方面因素，才能提高结构性能，保证路面质量。

3.6 完善道路防水排水设计

分析道路工程案例发现，水对道路的稳定性和安全性产生很大的影响。如果路基长期处于积水的条件下，结构沉降的问题会非常常见。因此，在道路设计与建设施工中，加强防水、排水设计尤为重要。在填料选择环节，应选择使用水稳定性高、渗透性能好的路基填料，保证可以及时排出积水。对某些降雨量较大的区域，应在道路工程现场布置截水与排水沟设施，避免雨水进入结构内，还能将内部积水排出。结合现场的具体情况，设置合理的横坡结构，如果施工现场为严寒积雪地带，可铺装透水路面形式，横坡一般会设计得比较小，在1%～1.5%之间即可，对于快速路项目，或者降雨量较高的地区，应适当地增加横坡度，设计为1.5%～2%之间即可。同时，也要合理地设计路肩横坡度，一般要超过路面横坡度1%，使积水可以快速排出，保持道路通行顺畅与安全。桥面铺装施工也要加强管理和控制，通常将其控制在1.5%～3%之间，为桥面设置排水通道，一般采取安装管道形式，直径、数量应达到排出的要求。防水层应布置在桥面铺装层的上部，透过铺装层将雨水收集起来，防止产生严重的影响。

4 沉降处理措施

4.1 严格按照质量规范开展

目前我国针对路桥过渡段有明确的要求，对于工程质量要求是比较高的。比如，施工单位在建设施工中，应选择合理有效的措施进行过渡段处理，通常沉降量不能超过10cm。在现场施工环节，路桥过渡段的路基路面施工结束后，应进行持续性的观察与分析，确保其沉降量在6mm 以内，才能继续进行后续环节的施工。经过工程经验总结分析，造成路基发生沉降问题的原因较多，所以施工单位需要加强监督与管控，消除不利因素的影响，严格落实国家标准与设计方案，降低沉降发生概率，达到桥梁通行性能标准要求。

4.2 路桥过渡段的变形控制

在工程建设中，施工人员必须加强路桥过渡段变形问题的控制，将沉降控制在合理的范围内。因为路桥过渡段的沉降量有非常高的要求，所以应严格落实现场管控措施，消除一切质量问题，才能提高工程水平。如果过渡段施工中，工程参数超出规定标准，不仅容易造成结构变形更加严重，甚至还会出现车辆行驶时发生跳车，危害行人生命安全。基于此，为了有效地预防发生桥头跳车的问题，减少沉降量，工作人员应在过渡段施工中，加强质量监督与管理，避免不利因素的干扰与影响，降低沉降差的同时，还能够提高道路桥梁的质量，不会给车辆行驶带来任何负面的影响。

4.3 桥台位置和桥头类型的控制

桥台、桥头是重要的组成部分，也是工程质量影响的关键，质量不达标将对整个桥梁产生不利的影响。设计人员在进行路基路面设计施工前，需要进入现场全面进行地质条件、地形环境勘察，使设计方案达到科学合理的要求，不会对工程产生很大的影响。比如，在桥台位置确定时，应尽量地避开高填方或者软土地基的形式，从而防止产生负面的影响，促进道路桥梁性能的提高。对于桥台、台后填土施工来说，施工单位可以根据现场的需要选择合适的挖方段施工，为项目的正常运行提供基础，也能够加强沉降控制，预防出现严重的质量问题。

4.4 对缓和过渡段进行合理的设置

不同的工程项目路桥结构有很大的差异，这就需要结合现场情况选择合适结构形式。道路施工单位在分析路桥过渡段沉降问题时，考虑到具体的结构强度、刚性等方面带来的差异，确保强度过渡段有效的设计，性能质量达到标准要求，还要消除过渡段沉降问题的影响，提高道路的总体水平。

5 结语

综上所述，道路是人们出行重要的基础设施，也是社会发展的关键，一旦发生沉降问题，会危害人们的生命健康，对国家的发展也会带来非常严重的影响。本文主要分析沉降段发生的位置以及原因，结合实际经验，总结出合理地处理措施，选择合适的路基结构形式。因此，道路工程技术人员应加强分析研究，对现场情况有足够的了解，优化沉降段路基路面结构设计方案，了解结构设计重点，提升设计质量水平，达到使用效率的要求，才能真正地提升道路安全性，为交通事业全面发展奠定基础。