吴礼亮 付丽丽

北京市市政六建设工程有限公司 北京 100122

引言

由于老路在长期行车荷载下导致路基沉降基本完成，而新路施工中由于填料种类、施工工艺等等因素无法保证与老路路基保持一致，易导致新老路产生不均匀沉降，影响行车舒适性，严重时甚至将导致路面开裂等病害。

土工材料是一种由高聚物如塑料、合成橡胶为原材料制备的应用于土体内部增强抗剪强度、扩散土体应力、增加土体模量的新型工程材料。目前，国内外针对新旧路搭接工程中常应用土工格栅材料防治差异性沉降，利用该法对路基进行处理可以有效提高路基土的抗剪、抗拉能力，为针对城市道路工程中新旧道路搭接施工中沉降病害防治进行研究，本文主要从沉降机理、材料特性、工程实践方面入手，通过工程检测施工后沉降指标评价处治工程质量，对新旧路搭接施工沉降防治具有很好的效果。

1 不均匀沉降产生机理

地基产生沉降是由于土体在上部结构荷载作用下产生的竖向应变，土一般是由土颗粒、水、空隙空气三部分组成的三相体，沉降发生过程是将土颗粒压缩将空隙与水从土空隙排水的过程[1]。

路基沉降主要是由两部分组成，一方面是地基在路基自重作用下的固结压缩变形；另一方面，外部环境变化导致的沉降，后者沉降变形更大、危害更高。城市已通车道路部分挖除修复搭接时，由于旧路运营时间一般为几年甚至更久，在多年的温度荷载与行车荷载作用下路基已基本完成固结沉降处于稳定状态，而在旧路上进行新路搭接时，虽然会对路基进行预压荷载处理以达到加快其沉降过程，但后期长时间在车辆荷载作用下发生的固结沉降将导致新旧路直接产生差异沉降，据实际工程经验可知，新旧路产生不均匀沉降其主要产生原因如下：

由于旧路搭接工程施工过程通常难以控制施工质量，例如密实度不能满足规范要求、开挖台阶没达到设计要求、旧路边坡处理不完全等。

新旧路搭接施工后由于新旧路基结合部的路基材料、路面结构厚度不一致，另一方面新旧路基的施工质量不同，同时新建路基填料大多是由挖方断面处直接获取，材料本身物理力学品质、矿料粒径等方面控制不严，新旧路基结合处容易出现差异沉降。

新旧路基结合处没有设置土工格栅，或者所设置土工格栅质量较差，不能够充分发挥土工格栅的加筋性能，从而导致路基新旧结合部出现沉降。

路基排水设施不够完善，设置布局不够合理，从而导致地表水下渗，使得路基土受水浸泡变形，强度下降明显，若道路路面发生开裂，雨水从裂缝进入路基，导致路面裂缝扩张，从而引起路基强度的下降。

据已建工程经验可知，当新旧路产生不均匀沉降时将导致路面平整度降低，影响行车舒适性，当病害严重时甚至导致整个路面结构开裂，引发渗水以及后续更大的问题。因此在施工过程中采用措施进行防治是极其必要的。

2 土工材料工程特性

土工材料是一种由高聚物如塑料、合成橡胶为原材料制备的应用于土体内部增强抗剪强度、扩散土体应力、增加土体模量的新型工程材料。在新旧路扩建工程中铺设土工材料进行加筋处理可以有效减少差异沉降产生以增加新旧路协同性。土工材料强度大变形小、寿命较长且造价便宜、施工便捷，其在加筋土中的强度机理主要分为：①铺设土工格栅材料后其表面与土体之间颗粒产生摩擦力；②应用土体之间颗粒对格栅肋条产生被动的阻抗能力；③土工格栅孔眼对土体之间的嵌挤和咬合作用。由于土工格栅与土体之间这三种力学作用能有效约束土体的侧向位移，提高土体整体性并增加其稳定性。添加抗老化材料新型土工合成材料耐久性也较原先有了很大提高，应用广泛。当前使用的单、双向土工格栅材料通常需要加入碳黑这类抗老化材料[2]。

3 工程实践

3.1 工程背景

长安街西延（门头沟段）热力隧道工程，位于北京市长安街西延南侧主路下。隧道初期支护尺寸为5600mm×4350mm。沿线土质不良，注浆质量效果不佳导致长安街西延道路工程一侧车行道路面严重沉陷及开裂，多达到5cm以上。处理方案为开挖沉降的道路结构层后重新施工结构层，由此产生新旧路面搭接处理的问题。

新、旧基层接缝处加铺土工格栅，新、旧路面处加铺玻纤网土工格栅，以接缝为中心，两边各75cm，搭接宽度15cm。如图所示。土工格栅采用双向土工格栅，格栅网孔尺寸为20mm×20mm，形状为正方形玻纤格栅。要求格栅玻璃纤维网抗拉强度≥50kN/m（双向），最大负荷延伸率<4%。卷幅宽度≥1.5m。单位面积质量≥160g/m2。原材料选用聚丙烯、原生料，最小碳含量2%。新路结构设计为如图1所示。

图1 结构设计图（路面下沉5cm以上处理结构图）

3.2 施工工艺流程

3.2.1 原路基处理。为提高土工格栅铺设效果控制路面不均匀沉降，挖到原路基后人工对旧路基进行翻松、掺灰，并针对表面树根、碎石等杂物进行清理，换填后根据《城镇道路工程施工与质量验收规范》要求主干路路基压实度达到95%。

3.2.2 基层处理。新旧路面基层采用台阶式搭接，台阶需延伸到旧路结构处1m，在新老路结合处进行土工格栅材料铺设。

3.2.3 铺设土工格栅。为防止路面开裂并防治路基不均匀沉降产生，在基层中部与上中面层分别设置一层土工格栅，对道路基层进行压实时保证平整度小于15mm，表面严禁含有碎石等凸出硬物。面层铺设土工格栅时，中面层实度满足施工要求，且不低于96%。对中面层涂刷乳化沥青粘层油时，土工格栅要涂膜到位均匀。

为防止基层材料刺穿土工格栅应确保距离土工格栅层18cm的水泥稳定碎石基层料粒径小于6cm，填料摊铺在土工格栅材料上的松铺厚度控制为20cm之内，对破损土工格栅进行及时修补。土工格栅应防阳光直接照射，做好保护。基层填料压实应在最佳含水量时碾压，压实方式、机具、流程符合道路施工规范要求。

3.2.4 交通管制。为保证新旧道路接缝处道路施工质量，防止路面施工完成后因路基不均匀沉降所引起的各种病害，在对新旧道路路基改扩建施工完成后，需要对该路段进行适当的交通管制，在路基自然沉降的过程中，要时刻密切观测路基沉降，且观测周期应不少于1个月[3]。

3.3 施工检测

3.3.1 沉降观测。本修复处理参考《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)，对道路搭接处沉降量进行持续观测，观测结果如表1所示。

表1 道路搭接处沉降量观测结果

由表1可知，施工完成之后，其沉降量明显能够满足规范要求，路基（基层）沉降量小，施工质量良好。

3.3.2 路面平整度。路面平整度是道路施工过程中需要严格控制的重要指标之一，根据《城镇道路工程施工与质量验收规范》（CJJI-2008），采用3m直尺法对施工完成后路面平整度进行检测，检测结果如表2所示。

表2 路面平整度检测结果

由表2可知，路面平整度标准差值检测为1.02mm，规范要求标准差值主干道小于1.5mm，明显满足规范要求，路面施工完成后平整度良好。

4 结束语

本文首先介绍差异沉降机理，并对土工材料特性进行简介，阐述土工格栅处治机理，并基于实际城市道路新旧路搭接工程，通过严格控制施工流程，并监测其施工后路基沉降值用以评价改扩建工程质量，结果表明：土工格栅材料能有效防治道路搭接中不均匀沉降病害，土工格栅材料的质量和施工质量是控制的关键，采用该法进行施工后路基沉降与路面平整度均符合规范要求，对新旧路搭接施工沉降防治具有很好的效果。