陈瑞进

摘要：文章主要对公路拓宽工程中差异沉降的控制措施问题进行了探讨。首先概述了路面差异沉降引起的破坏现象，然后分析了路基差异沉降的原因，最后探讨了公路拓宽工程中差异沉降的控制措施。

关键词：公路拓宽工程；差异沉降；路面破坏；路基破坏

中图分类号：TU434文献标识码：A文章编号：1009-2374(2009)13-0159-02

一、路面差异沉降引起的破坏现象

(一)路面破坏

公路拓宽后，由于新老路基的固结沉降时间不同，也有可能由于施工压实度不同、新老路基土质不同等原因，致使新老路基发生不均匀工后沉降，这种不均匀沉降就会在路面结构中产生附加应力。一旦这种附加应力与车辆荷载产生的应力之和超过路面材料本身的容许强度，路面就会产生结构性破坏，引起路面的不均匀沉降、开裂，特别在新老路面连接处，产生的附加应力较大，极易产生路面纵向裂缝。另外，由于新路基附加应力作用，对于老路基不同位置产生附加沉降不同，从而引起老路横坡比的改变，影响路面服务性能，严重时使老路路拱变形，结构层开裂，板底脱空，并造成路面错台、坑洞、裂缝、断裂等病害，经过地表水或雨水通过裂缝不断下渗，在交通荷载反复作用下，会使路基翻浆，导致路面承载力下降，加速路面破损，致使路面平整度差，极大地缩短了维修周期。

(二)路基破坏

路堤整体性滑动破坏主要表现为拓宽路基沿新老路基结合面发生滑移，严重时甚至发生整体坍塌，主要原因是新老路基接触不紧密，导致路基整体性差，容易发生剪切变形破坏；还有软土地基上新建路堤工后沉降远大于老路堤，引起新老路堤变形不一致，这种病害在软弱地基、高填方路堤、山区陡坡地形等拓宽路段较容易发生。当拓宽路基沿结合面滑移量较小时，新老路基结合面会产生错台，导致新老路基结合部位的路面开裂，雨水由裂缝进入，结合面急剧降低，给路基稳定性留下更大的隐患；当滑移量较大甚至整体坍塌时，造成拓宽路面整体破坏，甚至使原有路基相继出现失稳，致使原有路面也发生结构损坏。路基底面沿横向产生盆形沉降曲线，在新路基部分将产生凹形的沉降盆，使横坡坡度变缓或形成反坡，造成路面形成积水区，影响排水。另外，对于桥涵台背回填衔接处易产生双向沉降差，这使得路面更为不平整，车辆高速通过桥堤过渡段时更为颠簸，产生的跳跃和冲击极易使桥面造成破碎，在路面平整度进一步降低时甚至会使车辆撞向桥两侧的栏杆，使得桥两侧栏杆被撞毁，并造成严重的交通事故。

二、路基差异沉降的原因分析

路基拓宽后的不均匀沉降，主要是由于拓宽工程的特点决定的，路基差异沉降的主要原因有：

(一)地基条件的差异

老路基下的地基因在改造时已基本或完全固结沉降到位，地基的物理力学性质有极大改变，特别是软土地基，强度明显提高，即使是还未完全固结稳定，地基土的性质也有较大的改善。在同等荷载的作用下，加上荷载相对位置的影响，相对于拓宽地基，将发生一定的沉降增量，所以新建部分地基工后沉降远大于老路基地基沉降，引起路基不协调变形。

(二)新老路堤修建历史、填料和压实度的差异

新建路堤在自身荷载作用下会发生压缩变形，老路基已经通车运行一段时间，其压缩变形已经完成，而新填筑路堤在施工结束后仍发生部分压缩变形。特别是拓宽路基填料较差，抗风化性能、抗淘蚀性能不足，施工过程中路基填料多半就近从挖方断面上直接获取，对材料粒径、级配及材料的物理力学品质等方面控制不严，填料中含有有机物根茎以及腐蚀性的耕植土的现象较为普遍。相关试验表明，路基压实度从100％下降到85％，其回弹模量(抗变形能力)下降34％，因此压实不够的新路基在工程荷载的作用下极易产生较大的变形。

(三)新老路基结合部位强度不足

新老路基结合部位由于施工工艺较复杂，施工难度大，往往产生人为的质量不合格的因素，如密实度达不到设计标准，开挖台阶没有达到设计要求，老路边坡没有处理完全等，由于各种施工原因造成了结合部的强度不足，新老路堤结合部位出现较大沉降。

(四)排水设施不完善

排水设施不完善，设施布置不合理，导致地表水下渗，形成滞水、积水和渗水，路基土受水浸泡而湿软，强度急剧下降。另外，若道路边沟养护不及时而淤塞，可导致路基上侧雨水漫过路面，从路面渗入路基，若路面已经开裂，雨水自裂缝进入路基，加剧裂缝扩张并导致强度下降。

三、公路拓宽工程中差异沉降的控制措施

由于公路拓宽时新路堤的建设会导致老路堤产生新的沉降变形，并且在新、老路堤之间产生差异沉降，导致路堤拉裂、路面破坏等病害。根据国内路基拼接工程实践经验，减少工后差异沉降的主要措施有以下几点：

(一)采用轻质路基填料

一般路堤填料主要是填土，容重一般为19kN／m，路堤轻质填料主要有粉煤灰、EPS、SLM等。

1粉煤灰轻质路堤：粉煤灰是电厂燃烧煤所排出的灰色粉末灰渣，其压实干重度为10.7～11.0kN／m，比土轻1／3～1／5，属轻质材料。用粉煤灰代替土填筑路堤，可减轻路堤自重，在减小沉降量的同时可满足路堤稳定性的要求，国内外软基路堤的工程实践证明粉煤灰是一种可行的减轻路堤自重的填料。

2EPS轻质泡沫塑料：EPS是一种新的超轻质填料一聚苯乙烯泡沫，EPs材料具有超轻性，其密度常为20kg／m3，仅为普通填料的1／50～1／100,抗压强度可达100kPa，以及较强的化学稳定性和水稳定性、良好的力学性能目施工方便简单等优点。理论分析和工程验证均表明，采用EPS填筑拓宽部分路堤，对下卧土体的影响深度要明显浅于常规填土路堤，可显著减小拓宽路堤下卧地基土层的侧向位移，大幅度降低新路基的总沉降量，从而大大减小新老路基不协调变形，有效地解决了软基过渡段的沉降和不均匀沉降、路堤与桥台相接处的差异沉降等问题。

3气泡混合轻质土：气泡混合轻质土是由一定比例在原料土中，添加固化剂、水和气泡，经过充分混合、搅拌后形成的轻型填土材料，具有容重(通常容重5～12kN／m，)小，流动性好，固化后的自立性等特性。这种材料运用在高速公路道路加宽时，主要有以下一些优点：可垂直填土，节省用地、减少拆迁，节省投资，在旧路基础上加宽几乎不需要重新征地，以5m高的填土路堤为例，假设路堤坡度1：1.7，那么单侧可以加宽8.5m。即使不征地，单幅可增加两个车道；在软基路段进行扩幅填土时，可大幅度降低填土荷重减少差异沉降；施工时不需要震捣和碾压，避免对老路基的破坏。

(二)提高路基的强度和整体性

1提高新填土压实度标准。提高新填土的压实度标准，与有些工程中采用碎石土、砂砾土的作用机理基本一样，都是通过提高路基的强度和整体性，增强其抗压变形的能力，减小由

地基传递到路基顶部的沉降值和沉降差异。另外，压实标准的提高，还可以减小路基本身的工后压缩变形。因此要清除原路基边坡上草皮、树根及腐植土等杂物，原有路肩质量较差，将土路肩翻晒重新碾压，使达到质量要求。必要时可采用冲击碾压或强夯等进行增强补压以消除新老路基拼接拓宽的差异沉降，冲击碾压一般根据实验段，冲击碾压20后的平均沉降若小于30mm，则不需要进行冲击增强补压。

2在老路基边坡上开挖台阶，老路基边坡上开挖台阶有如下作用：开挖台阶前挖除边坡上一定深度内的表层土和压实不足的填土，清坡后填土压实；新老路基结合部始终是一个薄弱环节，台阶的开挖使得结合部有较多的接触面积，抗剪能力增强；横向台阶面可为铺设土工格栅加筋提供—个锚固位置或平台。

3铺设土工格栅加筋，公路拓宽改造工程中新旧路面接合处的不均匀沉降问题可以通过加铺土工格栅的方法解决，《路基设计规范》中规定：“除符合本规范6，3，4规定外，当路堤填土高度超过3m，可在新老路基间横向铺设土工格栅，以提高路基的整体性”，通过对土工格栅在新旧土体结合处的联结作用，增大了土体内摩擦角，使新旧土体和土工格栅形成一个承重板体，提高了路面的整体强度和平整度，防止了反射裂缝的出现。

(三)其他控制措施

1设置分隔墙，设置分隔墙对新老路竖向沉降改善作用明显，设置隔离墙，可使路中心线至离路中心线15m范围内地表附加沉降减少50％左右；使加宽部分地表附加沉降减少20％左右。未设置隔离墙时，加宽部分填筑将会以前老路中心部分地基发生上抬，隔离墙的设置可以减缓老路中心的上抬。设置隔离墙后可以减少加宽工程对老路横坡比改变，未设置隔离墙时，加宽使得老路横坡比变化1.0％左右，设置隔离墙后仅为0.40％。因此《公路路基设计规范》规定“新老路基分离设置，且距离较近(小于20m)时，可采用设置隔离措施或对新建路基地基予以处理，减小新建路基对原有路基的沉降影响。”

2设置排水系统，拼接路基在老路基渗水和地下水作用下极易受到损害而产生变形，设置地下排水沟管、底面排水沟渠及泄水构造物等排水措施，可有效地减少路基湿化、渗透及干湿裂缝的产生。

3提高地基的承载力，根据前面土基压缩模量对差异沉降影响的分析，可知要提高软基的承载力，就必须进行地基处理。根据软土层的厚度、填筑高度、路段位置、结构物类型、新老路基的差异沉降控制标准等因素，选取不同的方法，常用的有以下几种：换填法、堆载预压法、排水固结法、粉湿喷桩、预应力管桩、强夯法等。

参考文献

[1]傅珍，高速公路拓宽差异沉降对路面结构的影响，长安大学学报(自然科学版)，2008，(3)

[2]崔颖超，高速公路拓宽拼接处差异沉降机理与控制综述公路工程，2007，(5)

[3]曾庆军，基于路面应力分析高速公路拓宽工程差异沉降控制标准，广东交通职业技术学院学报，2006，(1)