道路拓宽工程路基差异沉降分析与控制技术分析

道路拓宽工程路基差异沉降分析与控制技术分析

胡志强

胡志强

上海市凯达公路工程有限公司上海201699

摘要：公路在拓宽路基时出现差异沉降是很普遍的现象，所以在进行道路拓宽的过程中，一定要对新老路基的沉降差异进行有效控制，在工程施工之前做好设计工作，采用科学合理的方式进行施工，这是道路拓宽工程中较为重要的一点。本文将围绕着道路拓宽的差异沉降机理、影响等进行分析，从而确定新老路基的差异沉降控制指标，并根据这些内容来探讨解决措施，希望能给道路拓宽工程带来一定的帮助。

关键词：道路拓宽；工程；路基差异沉降；控制技术；分析

引言

随着社会经济的发展，人们的物质水平越来越高，私家车的数量也在逐年攀升，加重了道路交通的负担，还有许多公路流通量趋于饱和，给市民的出行带来了很大的不便。所以近几年来不少道路被拓宽，但是说采用的方法还是以前得老路加宽法，新老路基的沉降问题也成了公路拓宽工程的一个难点，采用了众多的控制技术都没能缓解这一问题，所以有必要研究道路拓宽工程路基差异沉降的解决措施，本文将这一问题进行全面分析。

1.拓宽路基差异沉降的机理

现阶段国内的道路拓宽工程一般是采用在公路两侧进行对称拼接的方法，但是新老路基由于施工时间的差异，老路基的沉降基本已经结束，所以地基比较稳定，新路基在建设的过程中仅仅完成初始沉降，固结沉降以及次固结沉降则需要一个漫长的过程，这样新老路基的沉降就显现出来了。此外，新路基属于附加荷载，所以地基中的附加应力不均匀，会再次引起新的差异沉降，这一问题在软土地基中表现最为明显。如果不采取有效的措施进行控制，那么新旧路基差异沉降可能会导致路面的拉裂以及拼接处开裂的问题。所以在解决新旧路基沉降差异这一问题时，应该从应力与变形方面着手，并对影响因素进行全方面的分析，找到有效控制的方法。[1]

2.影响差异沉降的因素

老路基在沉降的过程中，一般表现是中间大边缘小，所以说竖向位移一般是发生在路的中心，与新建路基沉降规律大致相同，但是在进行路基拓宽之后，老路基的沉降方式就会有所改变，一般表现为由小到大，最终形成倒钟形，具体是老路基的右侧沉降变大，新路基下方达到最大值后再减少。在道路被拓宽之后，竖向应力的最大值开始上升，并且向新路基中心移动，而最大剪应力也在老路基的边坡下部出现，并不断上升，这样容易导致边坡坍塌，所以需要不断加强对边坡的稳定。

道路拓宽地基差异成降的因素有许多其中主要包括道路拓展的宽度、新路基的各项指标、路基的高度以及地基弹性等，在进行道路拓建工程中，单侧拓宽的车道数量不等，路基在沉降的过程中也是由大到小的趋势进行变化，并且新路基的沉降情况远远大于老路基，根据拓宽宽度的情况来看，拓宽宽度越大，沉降的最大差异值越大，地基表面的水平位移也随之增大，因此道路拓宽的宽度对路基差异沉降有着很大的影响，一般来说，拓宽的宽度为两个车道最宜。

新路基对差异沉降的影响主要是体现在土体的粘聚力以及摩擦力、重度等，对不同的新路基土体粘聚力进行研究，发现路基沉降的参数大致相同，所以土体黏聚力对路基的差异沉降基本上没有影响，对不同的摩擦角进行研究，路基沉降也没有太大的变化，所以也可以排除摩擦角对路基沉降带来的影响。在研究路基弹性模量对路基沉降的影响时，发现弹性模量越大，老路基顶面沉降基本不变，而新路基的沉降情况则在变小，但是其变化的幅度不大，由此说明弹性模量对路基差异沉降的影响不明显，但是可以通过对地基弹性模量的增加，从而减轻路基表面沉降的现象，从而缩减新老路基之间的差异沉降。但是在对土体重度进行研究的时候，发现它对新老路基的差异沉降影响较大，土体重度增大，沉降的越明显，水平位移也越严重。此外，影响新老路基差异沉降对一个重要因素就是路基的高度，当对2-8cm的路基高度进行分析的时候，发现路基表面沉降的最大值会随着路基高度的增加而增加，所以应该尽量去最小的填土高度减轻对路基差一成降的影响。[2]

3.对新老路基差异沉降的有效控制

3.1对路基进行加筋处理

根据研究表明，铺设土工格栅可以有效解决软地基的不均匀沉降，减少路基的变形，从而控制新旧路基差异沉降。但是在施工的过程中，由于对工作特性缺乏相关的了解，也没有系统研究加筋的处治方法、位置、范围、层数等，直接采用在新建公路中使用的方法，或者直接凭经验铺设，不能达到很好的效果。无论是在路基的哪一层加筋，都可缓解软土地基成交问题，也能减少新老路基的沉降差异，但是相较于在路基一层加筋，其效果更佳，可分散负载，增强土体的刚度，确保路基的稳定性。同时，土木格栅铺设的越长，加筋的层数越多，越能稳定路基的沉降。[3]

3.2预应力管桩复合地基的优化设计

预应力管桩具有耐久性好、承载力强、运输，起吊方便、施工快，工期短、可工厂化生产、穿透力强等优点，所以它在许多工业活动中被广泛使用，一般是用于承载和控制沉降，用在道路拓宽工程中主要是以控制沉降为主。其应用的效果主要是受两个方面的因素影响，其一是桩本身，包括其间距、长度、模量等等，其二就是桩体与土的相互作用，比如其土工格栅、垫层的刚度等。为了能够使得预应力管庄的效果发挥到最大，可以在桩顶设置桩帽，以防桩体刺入造成破坏。为了能够更好的利用桩土的协作，可以在装冒顶部铺设碎石，从而提升整体刚度，还可在碎石层铺设土木格栅，形成网垫层复合地基。除此之外，桩间距和桩模具对加固效果也有重大的影响，根据实验对不同的桩间距进行研究，发现2.5米的桩间距在道路拓宽工程中对控制差异沉降效果最佳，所以在进行预应力管桩复合地基控制差异沉降时，最好选择桩间距为2.5米，而在桩磨具的研究中，在桩距同样是2.5米的情况下，对不同压强的桩间距进行计算，结果表明桩的模量越大，对差异沉降的控制效果越好，但是出于对工程成本的考虑，桩模量最好是20GPA。同时桩体的长度对沉降控制也有一定影响，实验研究表明，当桩体的长度增长时，差异沉降就有所减少，但是幅度变化不大，最佳长度为8米。[3]

3.3进行粉喷桩处理

粉喷桩的处理技术主要是针对于硬壳层较为薄弱，软土层的厚度小于十厘米的重要路段，将粉喷桩处理平面布置成正方形，间距大约为1.1至1.5米，深度约为6至14米，有效提升软土层的刚度。粉喷桩质量监测与其他桩一样，可采用的方式也多样，但是它相较于混凝土桩强度还是比较低，主要是用作提高复合地基的承载能力。它主要的施工顺序为这里面正平，这利用钻机定位，定好位之后钻杆下沉钻进地面，然后进行充分搅拌、复拌，最后提杆出孔，钻机移位。粉喷桩一般用于办公楼、水坝、铁路、机场、住宅楼等。[4]

结束语

综上所述，在道路拓宽工程中新老路基的差异沉降对道路的使用具有很大的影响，也是道路扩建工程所急需要解决的一大难点，必须要采取有效的措施对差异沉降进行控制，以防道路开裂。文中提到了在道路拓宽中路基差异沉降的影响因素，并根据这些因素提出几点有效控制的方法，首先是对道路的加筋处理，在铺设土木格栅时注意对加筋的研究，在哪里加筋的效果会最好，以及土木格栅的铺设长度，其次是对预应力管桩符合地基的优化设计，怎么处理桩体的间距、长度以及模量为最佳，在考虑工程造价的情况下选择最优的方案，同时采用粉喷桩也可以对硬壳薄弱层、软土地基有一定的控制效果。

参考文献

[1]胡志文.高速公路拓宽工程路基差异沉降分析与控制技术研究[D].重庆交通大学,2017.

[2]陈建中,王蒙,王诚.城市道路路基拓宽处治中土工格栅数值分析[J].城市道桥与防洪,2017,(3):54-56.

[3]刘道成.高速公路拓宽工程路基差异沉降与控制技术分析[J].交通世界（上旬刊）,2016,(9):22-23.

[4]刘权.新旧路基不均匀沉降分析与控制技术研究[D].长安大学,2016.

[5]温小康.复杂条件下高填方路基拓宽差异沉降机理及其控制技术研究[D].山东科技大学,2015.