旧路拓宽改造时新旧路基不均匀沉降的研究

朱涛

摘要 随着城市快速发展，道路拓宽改造已成为城市建设的重要部分。然而，新旧路基不均匀沉降是旧路拓宽改造中不可避免的问题，严重影响道路使用寿命和交通安全。基于此，文章立足工作实践，通过分析新旧路基不均匀沉降的机理和影响因素，探讨了其相应的控制技术，并提出了相关建议及策略，为我国公路拓宽改造工程建设提供了一定的理论和实践参考。

关键词 旧路拓宽改造；新旧路基不均匀沉降；病害机理；影响因素；控制技术

中图分类号 U416.1文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）05-0123-03

0 引言

随着城市人口和经济的快速发展，道路交通压力日益加大。在城市道路拓宽改造过程中，旧路拓宽改造已成为增加道路通行能力的主要手段。然而，在旧路拓宽改造中，新旧路基不均匀沉降是一个普遍存在的问题，严重影响道路使用寿命和交通安全。因此，加深旧路拓宽改造时新旧路基不均匀沉降的研究，已成为旧路拓宽改造中的重要课题。该文旨在探讨新旧路基沉降变形特征，研究其产生的原因和解决方案，对我国道路拓宽改造工程的高质量建设具有重要意义。

1 新旧路基不均匀沉降研究与控制的重要意义

1.1 新旧路基不均匀沉降概念

在道路拓宽或改造过程中，新建路基与原有旧路基之间由于地质条件、承载能力、沉降特性等方面的差异，导致沉降速度和程度不一致的现象称为新旧路基不均匀沉降[1]。不均匀沉降会降低道路的使用寿命和行车安全性。因此，在道路拓宽或改造工程中，需采取一定的措施来处理和预防新旧路基不均匀沉降问题。

1.2 新旧路基不均匀沉降研究与控制的重要意义

我国公路交通量逐年递增，早期建设的公路已难以满足城市发展需要，导致公路舒适、快捷的功能难以充分发挥。因此，开展旧路拓宽改造已成为公路建设行业的重要任务之一。但在新旧路基连接中，常出现不均匀沉降问题，导致路基路面发生开裂、滑移等现象。

当前，我国在旧路拓宽改造方面实践经验不足，相关的设计及计算理论尚不成熟，导致部分旧路拓宽改造工程建设效果不理想，开通运营一段时间后即出现纵向开裂问题。因此，对新旧路基结构衔接的关键技术进行研究，分析新旧路基不均匀沉降机理，制定出可行的解决方案显得尤为重要。通过开展深入的研究，有助于保证公路改扩建工程的高质高效开展，为类似拓宽改造工程提供更为科学的设计及施工依据[2]。

2 新旧路基不均匀沉降病害及其成因

2.1 新旧路基不均匀沉降常见病害

旧路通过拓宽改造虽能有效提高交通运输能力，但在运营期间易出现大量病害，如路基失稳、路面结构损坏、边坡坍塌、新旧路基结合部位边坡强度不足等病害，给公路正常运营、人民生命财产安全带来了严峻的挑战。

2.1.1 路基失稳

在旧路拓宽改造过程中，新旧路基衔接是一个重要的环节[3]。然而，新旧路基经常会出现衔接处滑动问题，特别是在地基土质较软弱、坡势较陡以及高填方路堤结构地带。若未得到及时处治，会引发整体坍塌等安全事故。此外，滑动问题会导致路面结构产生纵向裂缝，一旦雨水渗入裂缝，会进一步降低路基结构的整体性和稳定性。

2.1.2 路面结构损坏

新旧路基出现不均匀沉降，会引发路面破损问题，进而影响道路使用寿命。路面材质不同，破损情况不同。例如，水泥路面易出现脱空问题，进而导致板块断裂；而沥青路面的结合料松散，拼接处会出现开裂或面层破碎情况，严重影响路面的稳定性和耐久性。

2.1.3 边坡病害

在公路拓宽改造过程中，新旧路基沉降不均可能导致边坡结构的稳定性下降。自然水渗入时，会加剧边坡的病害问题，如浅层滑坡、侵蚀剥落等，严重影响公路工程的后期运营稳定性和长期效益。

2.2 新旧路基不均匀沉降原因分析

2.2.1 路基结构不同

新旧路基结构设计不同，新路基在设计时考虑了更多的加强措施，如较厚的路基层、更密实的压实度等，而旧路基的结构设计则可能较简单。因此，在新旧路基接口处，由于路基结构的差异性，沉降的速度和大小不同，导致新旧路基不均匀沉降[4]。

2.2.2 土质条件不同

新旧路基所处的土质条件不同，土质稳定性和可压缩性亦不同[5]。新路基所处的土壤可能较为松散，而旧路基则可能因为经过多年的固结，土质较为紧实。因此，在新旧路基接口处，土质的不同也会导致沉降的速度和大小不同，变形规律如图1所示。

2.2.3 环境因素影响

土壤的含水量、降雨量以及温度等因素，均会对新旧路基的沉降产生影响。例如，当土壤的含水量增加时，土壤吸水膨胀程度增大，引起土壤体积的增大，因而对路基的沉降产生影响。此外，当温度变化时，也会导致土壤体积的变化，进而影响路基的稳定性。

2.2.4 压实度不同

新路基为近期施工，压实度高，土壤颗粒之间结合紧密，承载能力较强，而旧路基由于使用时间较长，压实度会逐漸降低，导致土壤颗粒之间的结合变松散，承载能力下降，造成新旧路基压实度不同，从而导致不均匀沉降的问题。此外，新旧路基不同的施工工艺也会影响压实度的不同。例如，在新路基施工时，可采用先填土再进行压实的工艺，以确保土壤结实紧密，承载能力较强。而旧路基的施工工艺可能较为简单，且缺乏现代化的压实设备和技术，因此压实度较低，容易导致不均匀沉降的问题。

2.2.5 填料不同

填料材料是路基结构的重要组成部分，承担着支撑和分散荷载的功能[6]。然而，不同材料的填料具有不同的力学性能和沉降性能，从而在路基承载能力和沉降性能方面存在差异。新旧路基填筑材料来源广泛，难以确保其一致性，进而导致新旧路基沉降速率和大小不同。

2.2.6 人为因素

人为因素是新旧路基不均匀沉降的原因之一，主要体现在以下几方面：

（1）设计不合理。在旧路拓宽改造过程中，设计方案不合理是导致新旧路基不均匀沉降的主要原因之一[7]。例如，新路基和旧路基之间未进行足够的土质处理和加固，导致新旧路基之间的土质差异过大，从而引起不均匀沉降。

（2）施工质量差。新旧路基在施工过程中，若施工质量不过关，会导致新旧路基不均匀沉降。例如，施工过程中没有按照设计方案进行施工，压实程度不够或者新路基和旧路基之间的衔接处理不当等。

（3）维护不及时。拓宽改造工程投入使用后，若对道路的维护保养不及时，例如雨季路面未及时排水或者路面漏修，均会导致路基受到不同程度的损坏，从而导致新旧路基的不均匀沉降。

3 新旧路基不均匀沉降的防治措施

3.1 做好地基勘察与评估

通过对地基的承载能力、沉降特性和交通荷载等因素的评估，为设计人员提供了重要数据，有助于制定合适的地基处理、加固和施工方案，降低新旧路基的不均匀沉降风险[8]。同时，地基勘察与评估可以发现潜在的地质问题，如软土层、膨胀土层或岩层裂缝等，及时采取相应的处理措施，保证道路建设的安全性和稳定性。此外，地基勘察与评估还有助于合理设计排水系统，防止地基饱和度过高导致沉降风险增加。

3.2 强化地基处理

在道路拓宽改造中，新旧路基交接处存在承载能力不同、地质条件复杂、沉降特性不一等问题，可能导致新旧路基发生不均匀沉降，影响道路使用寿命和行车安全。通过强化地基处理，可以对新旧路基交接处进行针对性加固，提高其承载能力，使其在受到交通荷载作用时更稳定。处理措施包括挖除不稳定土层、换填高强度土、使用地基加固材料如土工布、土工格栅等，以改善地基土的物理和力学性质，提高地基的整体稳定性，减小新旧路基间的沉降差异。

3.3 合理设置过渡段

在道路拓宽改造中，通过合理设置过渡段，可以在新旧路基交接处采取缓和的结构设计和施工方法，使得交通荷载得以逐渐传递，避免应力集中。过渡段的设计应根据地质条件、新旧路基的承载能力和沉降特性等因素进行，确保其长度、结构及材料都能满足工程需求。除了有助于减小新旧路基间的沉降差异以外，过渡段的合理设置还能提高道路的整体稳定性和使用寿命。

3.4 设计合理的排水系统

良好的排水系统能有效减轻地基土的饱和度，降低沉降风险，并有助于保持道路结构的完整性和稳定性[9]。在道路拓宽改造中，新旧路基交接处可能存在地质条件复杂、沉降特性不一致等问题，导致地下水流动不畅，从而引发不均匀沉降。通过设计合理的排水系统，可以确保新旧路基交接处的地下水流动畅通，防止积水对地基土的饱和度过高，减轻沉降风险。排水系统的设计应考虑地形、降雨量、土壤渗透性等因素，以提高排水效率。此外，排水系统可以采用沟渠、管道、透水管等多种形式，以适应不同的工程需求。

3.5 使用土工合成材料

土工合成材料，如土工布、土工格栅、土工膜等，具有高强度、抗拉、耐腐蚀、抗老化等优点。通过使用土工合成材料，可以加强新旧路基交接处的地基土，提高其承载能力和抗变形能力。土工合成材料在地基处理中起到筛分、加固、隔离、排水等作用，有助于减轻新旧路基间的沉降差异，提高道路的整体稳定性和使用寿命。

此外，使用土工合成材料还能节约资源，降低工程成本。相较于传统的地基处理方法，土工合成材料能更有效地改善土层性能，减少填土厚度、挖掘范围及施工时间，从而降低工程成本。

3.6 加强施工质量控制

高质量的施工可以确保地基处理、加固和道路结构的稳定性，降低新旧路基间的沉降差异。在整个施工过程中，通过加强施工质量控制，严格按照设计方案和施工规范进行操作，确保地基处理和加固措施得到有效执行。同时，通过对施工过程中的关键环节进行监控和检测，包括土方开挖、填土压实、排水系统安装、土工合成材料铺设等，可确保施工质量符合要求。此外，通过加强施工质量控制，对施工过程进行严密监测，可以在问题出现时及时采取相应的纠正措施，防止问题进一步扩大，影响道路质量。

3.7 设置伸缩缝

伸缩缝作为一种特殊的道路结构设计，可设置在新旧路基交接处，以容纳沉降引起的位移。通过设置伸缩缝，将应力集中进行分散，避免道路结构受到过大的应力，减轻道路结构的损坏风险。伸缩缝的设计中，应考虑道路材料、交通荷载、气候条件、沉降预测等因素，以保证其尺寸、位置和形式能够满足实际需求。

3.8 维护与监测

道路拓宽改造投入使用后，应定期对道路结构、排水系统、伸缩缝等关键部位进行检查、维修和更新，确保道路结构的完整性和安全性[10]。主要体现在以下几方面：

（1）通过后期维护，及时发现和修复因不均匀沉降导致的损坏，如裂缝、变形等，防止问题扩大，影响道路功能。定期对道路进行养护，包括清理排水系统、修补裂缝和更换损坏的伸缩缝材料等，有助于延长道路使用寿命，提高道路质量。

（2）通过对新旧路基交接处的沉降、应力等参数进行定期监测、测量，及时发现潜在的不均匀沉降问题，为采取进一步的处理措施提供依据。此外，监测数据可以帮助工程师评估道路结构的稳定性，指导后期维护和修复工作。

4 结语

综上所述，随着我国公路建设的不断推进，公路拓宽改造项目越来越多。在公路拓宽改造过程中，新旧路基不均匀沉降问题一直困扰着广大工程建设者，也关系着拓宽改造项目建设的成败，必须采取行之有效的控制措施。该文深入剖析了新旧路基不均匀沉降的原因及其影响因素，提出了切实可行的处治技术及建议，对我国公路拓宽改造工程的实施具有一定的参考价值。

参考文献

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[3]唐德， 何云升， 王凌云. 高速公路旧路拓宽改造时新旧路基沉降差异的原因分析[J]. 公路， 2012（2）： 72-76.

[4]范庆民， 李泽宏. 高速公路拓宽改造工程路基沉降控制技术[J]. 公路交通科技， 2013（3）： 111-114.

[5]杨旭， 任建民， 潘金龙. 高速公路新旧路基沉降分析與处理[J]. 现代交通技术， 2015（1）： 47-50.

[6]刘英才， 王鹏， 谢顺江. 高速公路旧路拓宽改造新旧路基沉降差异研究[J]. 交通标准化， 2014（4）： 101-103.

[7]沈震， 胡凤， 潘洁. 高速公路拓宽改造工程路基沉降控制技术研究[J]. 道路与铁道建设， 2016（11）： 38-41.

[8]余华英， 周云峰， 黄海彬. 高速公路路基新旧交界处路面沉降处理方法研究[J]. 交通技术与装备， 2013（9）： 72-74.

[9]张荣， 张华. 高速公路新旧路基不均匀沉降病害控制技术研究[J]. 高速公路与交通， 2015（4）： 54-57.

[10]邱鹏， 郭振东， 张春慧. 高速公路旧路拓宽改造时新旧路基沉降不均匀的原因分析[J]. 建筑技术开发， 2014（18）： 39-42.