市政道路施工中沉降段路基施工技术研究

唐丹

（台州市市政基础设施开发集团有限公司，浙江 台州 318000）

0 引言

路基沉降是指在自身重力或外力作用下，道路基础表现出来的明显下沉现象，其不但会影响市政道路的整体美观与使用，还有可能对行驶车辆造成严重的安全隐患。为在市政道路工程建设过程中避免路基沉降现象的发生，应仔细查找导致沉降问题的主要原因，从而在源头上杜绝该类问题的出现[1]。为确保市政道路工程沉降段路基施工方案的顺利实施，首先要做到“低填浅挖”，若道路沿线的地势情况相对较为复杂，则应在施工前期对周围地形进行细致勘察；其次应根据地段勘察结果，适当清除原有素填土，并回填适量的路基填料，以此确保施工路面能够呈现相对平坦的状态；最后要针对关键沉降区域进行重点回填，一方面避免因施工振动而导致的路基塌陷问题，另一方面也可以抑制凹陷路基发生再次沉降的情况。针对上述研究背景，对市政道路施工中的沉降段路基施工技术进行探讨。

1 沉降段路基的特点

1.1 路面凹凸

在市政道路施工过程中，导致沉降段路基路面出现凹凸现象最直接原因就是基层路面结构的支撑力不能够与路基自身重量及外界负载压力相匹配。就现有施工情况来看，市政道路工程多以粉土粒、黏土粒作为施工原材料，由于土粒中存在大量可以自由移动的负电荷离子，处于未成型状态的土壤会自动吸收空气中的水分子，若含水量过高，不但会改变土粒的原有黏结特性，还会改变未成型土壤中的空隙率，从而使路基表面结构呈现较为松软的状态，最终使其对外界负载压力的支撑能力大幅下降。

设ρ为未成型土壤中的土粒分子密度；d0为土壤空隙直径的初始值；d1为处于软土形态下的土壤空隙直径；dˉ为土壤空隙直径均值；β为土粒分子的黏结系数；y͂为土粒分子的黏结特征，将市政道路施工中沉降段路基路面的凹凸程度表达式定义为：

此外，受雨水冲刷作用的影响，沉降段路基路面也会呈现明显的潮湿状态，此时若基层路面结构承担的外界负载力作用较大，也会导致施工路面出现凹凸不平的情况。

1.2 连接缝隙

为避免沉降段路基出现再次塌陷的情况，在对市政道路进行施工时，必须根据路面的具体伸缩程度制定后续的管理与控制方案，特别是在处理不同类型的沉降问题时，应注重对连接缝隙（如图1所示）进行多次回填[2]。由于连接缝隙处始终存在较为明显的路基开裂问题，当车辆行驶至该位置时会出现明显的颠簸现象，不但会对施工道路的平整度造成影响，还会加重沉降段路基承担的负载压力，使缝隙两端路基路面继续后移，从而使开裂缝隙不断增大，并最终造成路面断裂。

针对图1所示的沉降段路基连接缝隙，大多数市政道路工程都采取多次回填的施工处理方案，一方面能够缩小施工范围，不影响车辆及行人通过其他区域，另一方面也可以避免原有缝隙出现不断开裂的情况，并最终实现对沉降段路基路面的合理保护。

1.3 路基缺损

随着使用时间的延长，道桥沉降段路基路面承受的压力形变量也在不断累加，当其数值超过额定限度标准后，则会引发一系列的路面塌陷问题。在施工过程中，大多数沉降路段的土质状况相对较为疏松，且基础路面承受的荷载不均匀，因此剪切力超标的现象时常发生，不但会严重影响市政道路的使用寿命，还有可能加重路基坍塌问题的出现[3]。因此，在市政道路施工中，应重视沉降段路面的路基缺损问题。

规定γ表示沉降段路基的损伤定义系数，在施工强度指标为p͂的情况下，建立公式（1），可将损伤定义系数γ的计算式表示为：

式（2）中：ε为施工向量的初始值；ġ为沉降段路基的强劲度指标；f为道路承力系数；yˉ为市政道路工程建设行为量均值。

在公式（2）的基础上，设ΔT表示市政道路工程的单位施工时间，r为沉降段路基破损系数；r′为系数r的补充向量；Eˉ为路面破损量均值；A为力学负载系数，将市政道路施工中沉降段路基的缺损程度h的表达式定义为：

为使市政道路工程的施工方案更具有针对性，在对沉降段路基进行施工时，应同时考虑路面凹凸、连接缝隙、路基缺损三方面影响因素。

2 市政道路工程沉降段路基施工方案

2.1 挡土墙设计

在应对市政道路施工沉降段路基的连接缝隙时，可以搭建挡土墙（如图2所示），在提高路基路面结构稳定性的同时，确保车辆与行人的安全通过。市政道路施工沉降段路基中，土质结构与被支撑土体相连的部分被称为墙背，可以为沉降段路基提供反向支撑力作用；墙背对面的临空部分被称为墙面，可以为未成型土壤提供足够的流动空间；地基与墙体接触的部分被称为基底，负责稳定挡土墙的连接状态；基底对面墙体的顶面被称为墙顶，负责阻挡外界流动土壤；基底前端与后端墙体分别被称为墙趾和墙踵，能够稳定挡土墙与沉降段路基之间的连接关系[4]。

为更好地适应高强度的负载压力，在浇筑挡土墙时多使用混凝土材料，一方面可使路基破损区域内的回填混凝土快速凝固，以便施工道路可以尽快恢复正常使用状态；另一方面也可以起到明显的加固作用。在市政道路施工中，针对沉降段路基构建挡土墙，不但可以加快路面修建速度，还可以避免回填土壤发生坍塌现象，从而为施工人员的生命安全提供保障。

2.2 截水排水沟挖掘

为保障沉降段路基的稳定性，在市政道路施工中根据水文地质条件与水文地质特征，在避免路基充水事件发生的同时，将沉降水疏导至周围环境中（如图3所示）[5]。不同于其他类型的疏水通路，市政道路工程中负责疏导沉降段路基地下水的截水排水沟基本存在于路基外表面，在雨水、沉降水、地下水的同步作用下，暂存于截水排水沟内的水会对沉降段路基造成明显的冲击作用，因此在挖掘初期，应使用水泥对路基侧表面进行浇筑处理，但其浇筑厚度不宜过大，以免对水的疏导造成抑制性影响。

与挡土墙结构不同，在挖掘截水排水沟时应综合考虑水体密度、土壤密度、泥浆密度等多项要素。在沉降段路基施工方案中，截水排水沟结构的设计极为关键。

2.3 施工监测平台

在设计施工监测平台时，应对市政道路沉降段路基的土质情况进行细致测量，需要借助互联网技术对所得信息进行全方位的检索与分析，并以此为基础构建一种资源共享模式，在保证沉降段路基负载稳定性的同时，为市政道路工程监管工作的顺利实施提供便利[6]。此外，为保障施工监测平台的时效性，还应选择较为适宜的设备对挡土墙、截水排水沟等结构的稳定性情况进行测量，并借助输入软件将这些数据信息反馈给核心处理器，以便其准确地掌握市政道路工程沉降段路基的施工进度。

3 实例分析

为验证市政道路施工中沉降段路基施工技术的实际应用能力，设计如下对比实验。选择图4所示路段作为本次实验的对象，分别应用实验组（上文所述施工技术）、对照组（传统施工方法）方法对该地区的路基沉降问题进行处理。具体实验流程如下：

步骤一：在图4所示路段中，选择两个沉降程度相同的路基区域作为实验组、对照组实验对象；

步骤二：以一周作为实验时长，分别利用实验组、对照组方法对其各自的路基区域进行施工与治理；

步骤三：在一周的实验时间内，分别记录实验组、对照组的施工情况；

步骤四：对比实验组、对照组施工情况。

离散度指标可以用来评价所选取施工方法对沉降段路基的治理情况，其数值越大表示所选取施工方法对沉降段路基的治理能力越强，即所选择方法的施工质量较好。具体计算表达式如下：

式（4）中：ϑ为沉降段路基的土质硬度；l为路基沉降长度。

表1反映了实验组、对照组ϑ指标与l指标的数值记录情况（实验组、对照组路基沉降长度初始值均为100cm）。

表1 实验数据统计

表1 （续）

分析表1可知，在整个实验过程中所选取施工路段的土质硬度始终未发生改变，实验组、对照组路基沉降长度数值都呈现出不断减少的变化趋势。根据公式（4）可知，当ϑ指标数值保持不变时，l指标数值越小，计算所得的μ指标数值也就越大。选取施工时间为7d时实验组、对照组的记录数据作为初始运算变量，按照公式（4）对μ指标进行计算，可知实验组计算结果为0.47高于对照组计算结果0.12，即实验组离散度指标数值大于对照组，因此，该市政道路施工中沉降段路基施工技术能够对路基沉降问题进行有效治理。

4 结语

新型市政道路施工中沉降段路基施工技术根据路面凹凸情况，确定连接缝隙所处位置，又联合挡土墙、截水排水沟，对路基路面的缺损问题进行治理，与传统施工方法相比，该施工方法匹配的离散度指标的数值水平更高，表明该方法对沉降段路基的治理能力更强，从实用性角度来看，更符合提升沉降段路基施工质量，确保市政道路工程方案顺利实施的应用需求。