高速路改扩建工程路基搭接处差异沉降的处理

高速路改扩建工程路基搭接处差异沉降的处理

李亮勤

广西路桥工程集团有限公司

摘要：路基搭接处的差异沉降是公路改扩建工程的常见问题，由于新旧路堤固结时间的不同，在行车荷载作用下导致不均匀沉降，进而致使道路就够出现裂缝等病害，因此，路基搭接处差异沉降的控制是改扩建工程的应重点关注的问题。本文以广西沿海高速公路改扩建工程为依托，着重分析了路基搭接处差异沉降的产生机理，在此基础上提出防治措施，为公路改扩建工程路基搭接处差异沉降的控制提供了指导作用。

关键词：旧路改扩建；新老路基；差异沉降；防止措施

1、项目概况

广西沿海高速公路是广西公路网主骨架纵向干线桂海高速公路的重要路段，也是广西壮族自治区“四纵六横三支线”高速公路网中“纵4”线南丹至东兴和“横6”线合浦至那坡公路的主要构成路段。我司承建的广西沿海高速公路改扩建项目原有公路为双向六车道，路基宽度为33.50m，采用两侧拼接方式扩建为8车道为主，局部采用新建，整体式路基宽42m（每侧加宽4.25m）。

这种“6改8”模式在国内尚没有改扩建先例，因此在设计之初就对路基拼接处的差异沉降作为主控项目进行控制。本文首先对路基搭接处差异沉降的形成机理进行分析，并结合本工程的特点提出差异沉降的防治措施。

2、差异沉降产生的原因

公路拓宽工程路基搭接处差异沉降产生的主要原因是路基基底施工处理不佳或新旧路基固结沉降不一致造成的。旧路结构在行车荷载作用下的沉降已经基本完成。而新路段即拓宽段路基在施工完成后，一方面会产生后续沉降，在行车荷载作用下沉降不断加剧，造成与旧路结构结合不稳定。另外一方面，拓宽段路面结构层的材料、厚度、施工工艺等与旧路不一致，可能导致路面整体结构有较大的质量差异。改扩建工程完成后，新老路基结合处左右的沉降速率和沉降位移不一致导致路面结构中产生附加拉应力，当拉应力超过路面材料容许强度时，路面便会产生开裂、错台等结构性破坏。特别是高填方路段的后续沉降较大，搭接处的沉降速度更快、沉降量更大。此外，差异沉降产生的原因还包括新旧路基搭接处施工处理不当和水的影响。

3、差异沉降的危害

当路基的搭接处不存在差异沉降的时候，路基与沥青或混凝土面层间贴合紧密，雨水或地表水并不会渗入路基中。但是当路基的搭接处差异沉降明显时，路面下层底部必然存在一定范围的脱空，这样雨水便能通过施工缝、缩缝或胀缝等处进入路基，并在脱空的空间内不断聚集，从而造成路基强度和稳定性的大幅降低。在动载的反复作用下，路基将产生一定的残余变形，引发一系列的衍生病害，如错台、沉陷等，最终导致道路两侧的断板和破坏。并逐步反映到道路的面层结构，直接的表现就是导致路面开裂，而路面裂缝具有传递性，同时，路面一旦开裂，渗水和积水聚集更为严重，加剧了沥青或混凝土面层和道路基层之间的冲刷。造成面层结构整体强度、刚度和稳定性的下降，从而影响道路结构整体的路用性能和使用寿命。

4、差异沉降处理原则和防治措施

4.1处理原则

在新旧路基搭接过程中，最关注的问题是采取措施保证工程的质量。差异沉降处理原则包括以下两点：

1）减少新路基的后续沉降：为了提高新路基的强度、刚度和稳定性，减少后续沉降，采用的主要方法包括控制路基填料的厚度并加强填料的压实度、控制新路基的填料、对路基进行病害处置等。同时保证路基填料的质量。

2）对新旧路基搭接处进行处治：譬如在结合处开挖台阶以增加新旧路基的整体性；在路床顶铺设一定数量土工格栅以增强新旧路基和横纵向连接；在新建路基搭接处采用液压高速夯实机进行补强夯实；加强新旧路基结合处的位移和沉降观测等。

4.2防治措施

为了保证道路结构的质量和使用性能，采取措施确保新旧路基不发生超过限值的差异沉降是极为重要的。我司主要采取以下措施控制广西沿海高速公路改扩建工程路基搭接处差异沉降。

1）开挖台阶

为加强新旧路基的整体稳定性，并保证新旧路基搭接处承载能力的平缓过渡，避免或减少纵向裂缝和横向错台的发生，在填筑加宽路基前，先对老路基边坡进行清坡处理，清坡均为厚度30厘米，并在新老路面结构之间和新建路面靠近接缝区域采用台阶式拼接，台阶作垂直切缝处理，每级台阶宽不小于2.5cm。在整体铺筑水稳基层前，切除台阶切面以外35cm宽度的水稳底基层，回填C15混凝土以解决此处的压实及连接不良的状况。

2）在路床顶铺设一定数量的高强度土工格栅

为防止路面结构拼接范围内的反射裂缝，在中、下面层底部和水稳基层底部铺设一定宽度的玻纤格栅和土工格栅。新老路基拼接应对原路堤路肩范围路床进行超挖0.8米，宽度≥3.0米，同时铺设两层土工格栅以增强两者的整体性及均匀性。

3）控制新填路基填料

为减少新旧路基的沉降差，新填路基采用粗粒土或风化岩进行填筑，对挖方细粒土，与风化岩混合起来一起填筑，混合后的粗粒含量超过50%。为尽量减少新老路基的差异沉降，保证路基的稳定，本工程充分利用旧路废弃材料，对于加宽部分路基的路床顶部30cm采用旧路面结构层废弃料进行换填，材料及施工技术指标符合路基填料相关要求。

4）加强路堤压实

采用“薄层多遍”的施工方法，确保新旧路基结合部位的压实度标准满足要求。路基压实度按大于设计值2%进行控制。同时，在施工过程中增加路基压实度的检测频率，新旧路基搭接部位5m以内为压实度的重要控制区域，间隔20m抽检一处，搭接部位大型机械压实困难的位置采用小型机械压实，以保证搭接部位压实度满足设计规范要求，新旧路基结合紧密。

5）加强旧路基病害处理

针对本项目的特点和处理路基病害的经验，采用注浆法处理旧路路基的病害，包括一般路基沉陷、路基土蠕变滑移、桥头、涵背路基下沉等。注浆孔采用等边三角形布置，孔距2.5m，处理范围主要为行车道范围，处理深度视地质条件及填土高度取路面底标高以下3.5～7.0m。

6）检测措施

该措施重要是在新旧路基搭接处设置位移和沉降观测桩，对旧路基和加宽部分进行监测。为了保证路基搭接处检测的全面和准确，在施工中采取了沉降观测和压实度检测相结合方法检查、控制搭接处的差异沉降。同时，对路基施工实行动态观测以便于预测差异沉降的趋势，及时发现问题和解决问题。主要的方法为在路基土回填前预先在有代表性的位置埋设沉降管。检测频率为路基填筑完成后第一个月每层1次/4d，第二个月每层1次/15d。其后通过观察沉降趋势，根据沉降量大小和速率调整检测频率。同时并要求现场施工人员每天路基是否有纵向裂缝的产生。检测数据应及时反馈给施工，超过预警值时及时汇报，以便采取相关的措施。

5、结论

1）旧路加宽处不均匀沉降的控制直接影响公路的使用性能和寿命，对道路质量影响很大，新旧路基固结时间的不同和搭接处施工处理不当是导致差异沉降的主要原因。

2）路基搭接处差异沉降明显时，路面底部存在一定范围的脱空，在动载的作用下，逐步反映到面层结构，直接的表现就是导致路面开裂，造成面层结构整体强度、刚度和稳定性的下降。

3）广西沿海高速公路旧路改扩建工程主要采用了开挖台阶、铺设土工格栅、控制填料、加强压实和监测等方法控制路基搭接处差异沉降，取得了较好的效果，提高了施工质量。

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