道路沉降段路基路面设计要点分析

熊先达

（江西省交通设计研究院有限责任公司，南昌 300010）

1 引言

从结构上讲，道路结构可以分为上部结构和下部结构。下部结构是主要的承重结构，在工程设计时，需要根据现场实际情况，选择合适的处理方式，保证路基的强度、刚度、稳定性能够满足要求，避免材料、结构等问题导致路基的不均匀沉降。同时，路面设计也至关重要，材料选用、防排水设计等方面都会对交通运行质量和使用寿命产生直接影响。

2 道路沉降段常见位置及产生原因

2.1 不良地质路段

在工程建设中，常常会遇到特殊土质，比如，软土，湿陷性黄土，膨胀土，等等，这些特殊土质对工程建设十分不利，对质量、工期、安全、造价、环保等目标实现均存在负面作用。软土泛指淤泥及淤泥质土，这种土质具有含水量高、孔隙比大、渗透性低、压缩性强、抗剪强度低等特点，表现出明显的蠕变性和触变性。湿陷性黄土在遇水后，很容易导致地面下沉，局部可能发生严重坍塌，许多道路工程发生严重沉降都是由于湿陷性黄土所致。而膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩的特点，而且胀缩变形过程能够往复可逆，当含水量骤然加大时，土体强度会陡然下降。在这些不良地质路段，常常会由于地基处理不到位发生沉降，影响行车安全和交通正常运行。

2.2 高填方路基

道路工程建设需要跨越一定的区域，难免会存在高填方路段，即回填土方超过20 m、石方超过30 m 的路基，高填方路基具有自重大、不稳定等特点，随着时间的推移，很容易出现不均匀沉降。填土材料的选择至关重要，通常情况下，素填土具有较好的工程性质，能够满足一般工程建设需求，杂填土则需要经过处理后才能使用，而冲填土则具有强度低、压缩性高的特点，如果运用到路基施工中，很容易形成沉降路段，尤其是在某些山坡路段的填方路基，如果加固处理措施不到位，很容易出现沿坡下滑，导致局部沉降[1]。

2.3 半挖半填路基

半挖半填路基也比较常见，通常运用在陡峭斜坡上，在建设过程中存在着较大的难度，主要难点在于路基与斜坡如何有效结合。为了提高路基的稳固性，通常会采取基底挖台阶的设计方式，这样可以增加路基与山坡的咬合面积，防止顺坡下滑。然而，如果台阶开挖后回填压实效果不佳，那么很容易出现沉降错动的问题，甚至产生严重滑塌事故。

2.4 路桥结合处

道路与桥梁是公路工程的主要组成部分，2 种工程结构不同，在刚度、强度、稳定性等方面存在一定的差异，因此，路桥结合处自然而然就成为薄弱部位，容易出现应力集中，随着自然环境的侵蚀，以及交通压力的不断增大，路桥连接处两侧路面会出现不均匀沉降，形成错位。当车辆通行时，很容易导致跳车，甚至引发爆胎翻车危险，而且桥梁受力逐渐偏移，容易损坏支座、破坏梁体结构，进而诱发更严重的安全事故[2]。

2.5 多水路段

在工程建设中，地下水的作用不可小觑。地下水能够软化土体和岩体，降低结构面的抗剪强度，导致岩体的承载力和稳定性下降，如果降水设计不合理，会使周围土层产生不均匀沉降，而且地下水的流动能够带走细小土颗粒，从而破坏土体结构，导致路基强度降低、压缩性增加。另外，如果过水设计不合理，或者道路排水系统设计不完善，不能及时将雨水排出，那么会有大量水侵入路基，软化路基土，长此以往，也会导致道路沉降。

3 道路沉降段路基路面设计基本原则

3.1 路基设计基本原则

根据岩土勘察报告，全面核实现场情况，避免因资料不准确导致设计偏差。道路选线要尽可能经济合理，同时，兼顾生态性，减少土方开挖工程量，对于一些高度较高的路段，可以设计为桥梁过渡，对于一些挖方边坡深度较深的路段，可以通过隧道设计方案加以解决，这样能够有效减少安全隐患。路基设计要充分结合地形地貌，减少土地占用面积，科学设计边坡坡率和防护形式，做好道路排水和景观绿化，在保证路基稳定的同时，创造一道亮丽的风景线[3]。

3.2 路面设计基本原则

路面设计需要着重关注各连接部位和薄弱部位，防止出现结构性破坏，导致受力不均衡，引起路面沉降。充分考虑气候条件、工程地质、交通通行量、气象水文等综合因素，根据相关规范文件和已有设计经验，不断寻求新的突破点，积极调研材料市场，使用性能更优的工程材料，满足不同区域、不同路段的设计需求，同时兼顾行车舒适度，保证路面平整顺畅，减小局部冲击力，保证道路整体性。

4 道路沉降段路基路面设计要点分析

4.1 完善软土路基处理方案

在道路选线时，应该尽可能避开不良地质区域，减少不确定性因素，降低沉降发生的概率。除此之外，面对容易发生不均匀沉降的地段，必须采取合适的加固处理措施，可以采用表面处理法，利用砂垫层、反压护道、土工聚合物处置等方式，提高路基承载力，也可以对一定范围内的软土进行换填。另外，高填方路基需要一定的沉降时间才能趋于稳定，可以采用重压法、垂直排水固结法、稳定剂处置法、振冲置换等多种方法，改善不良地质条件，降低路基的压缩性，使其获得足够的强度和稳定性[4]。

4.2 选择合适的路基填方材料

由上可知，高填方路基容易出现沉降，主要是由于填方材料具有较强的压缩性，因此，必须选择合适的填方材料，比如，填土路基应该选用级配较好的粗粒土，并且保证同类土、分层填，填石路基一般不容易产生沉降，但也要选用坚硬不易风化的石料。砌石路基需要合理设计顶宽、高度及倾角，在面对地质条件变化时，应该分段设计，科学留设沉降缝。在山坡路段的填方路基，需要做好加固措施，比如，设置护脚，使其能够阻挡填方路基沿斜坡下滑。路基填方材料应该具备良好的水稳定性，不会因水量的增多减少出现较大的变化，保证结构的整体稳定性。

4.3 做好半挖半填路基设计

半挖半填路基通常出现在陡坡上，上部分需要挖方，而下部分需要填方。在地面自然横坡度大于1∶5 的斜坡上修筑路堤时，路堤基底应设计台阶，并且台阶宽度不得小于1 m，台阶底部应设有2°～4°的向内倾斜坡度。在坚硬岩石地段陡山坡的半挖半填路基，如果填方量不大，边坡伸出较远，不易修筑，可以设置护肩作为支撑阻挡结构，护肩应该选用不易风化的片石砌筑，而且高度不宜超过2 m，基底面设置1∶5 坡度的内向倾角，让护肩能够充分发挥作用。

4.4 注重路桥结合部连接处理

路桥结合处应力比较集中，很容易产生不均匀沉降，这个问题必须引起人们足够的重视。一方面，优化道路与桥梁结构，保证地基处理到位，能够为上部结构提供足够的承载力，另一方面，可以在连接处设置桥台搭板，用以防止连接部分的沉降，能够随着填土的沉降而转动，可以起到很好的缓冲作用，即便台背填土沉降，也不至于出现凹凸不平的问题[5]。

4.5 选择合适的路面施工材料

路面主要包括面层、基层、垫层，这3 个层次是路面结构的基本组成结构。垫层位于路基之上，应该满足强度和水稳定性要求，否则在水的作用下，容易产生沉降变形。而基层是主要的路面承载结构，需要满足强度、抗冻性、水稳定性等方面的要求，并且要具备扩散荷载的能力。为了保证荷载的传递和扩散，下层结构应该比上层结构宽出适当距离。根据相关标准，可以将路面划分为高级路面、次高级路面、中级路面、低级路面4 个等级，不同等级路面对面层和基层的用料都有一定限制，需要严格按照规范执行，比如，在基层材料类型中，水泥稳定细粒土、石灰稳定土以及石灰工业废渣稳定细粒土不能用于高级路面，需要在设计时格外注意，在路面面层材料选用上，沥青混凝土和水泥混凝土适用于各级路面，而出于经济角度，主要应用在高级路面，其他的像砾石、碎石、土等简易材料，则主要应用在中低级路面上。

4.6 完善道路防水排水设计

水对于工程建设而言具有很大的危害性，容易使工程的稳定性变差，如果路基路面长时间积水，就会导致沉降的产生。所以，道路的防水排水设计至关重要，选择水稳定性和渗透性较好的路基填料，能够及时将积水排出，对于一些降水量大的区域，可以设置截水和排水沟槽，防止外部雨水流入的同时，及时引导内部积水流出。根据实际情况，科学设计路面横坡，通常情况下，如果处于严寒积雪的地区，或者铺装透水路面道路，横坡可以相对较小，宜设置在1%～1.5%，如果设计为快速路，或者位于降雨量较大的区域，则可以适当增加横坡，宜设置在1.5%～2%，与此同时，路肩的横坡度一般要比路面横坡度大1%左右，这样能够保证积水快速流出，防止影响正常通行。对于桥面铺装，同样要引起足够的重视，桥面横坡一般设置为1.5%～3%左右，桥面排水需设计排水管道，保证直径和数量能够满足实际需求，防水层设置在桥面铺装层下面，透过铺装层渗下来的雨水可以汇集到排水设施流出[6]。

5 结语

综上所述，道路沉降路段很容易发生交通事故，给国家和人民造成一定的生命财产损失。本文首先阐述了沉降路段的易发位置以及产生的具体原因，然后分析了路基路面设计的基本原则，最后从软土路基处理、路基填方材料、半挖半填路基、路桥结合部位、路面施工材料、防水排水设计等方面出发，研究了道路沉降路段路基路面设计要点。希望能够起到积极的现实意义，充分认识沉降路段的危害性，抓住路基路面设计的重难点问题，不断提高设计质量和效率，保证道路交通的安全、高效运行。