淺談改擴(kuò)建公路不均勻沉降控制技術(shù)現(xiàn)狀

黃海軍

（杭金衢分公司杭紹管理處，浙江 諸暨 311800）

1 概述

據(jù)全國交通運(yùn)輸工作會(huì)議獲悉，自1988年10月31日國內(nèi)第一條高速公路（滬嘉高速）建成通車以來，截至2011年底全國高速公路總里程已達(dá)8.5萬公里。此外，2009年全年經(jīng)濟(jì)增速將達(dá)到8%，2010年GDP高達(dá)10.4%，2011年GDP增速"超九"，專家預(yù)計(jì)2012年 GDP增速"過八"，"十二五"規(guī)劃期間，經(jīng)濟(jì)仍持續(xù)高速發(fā)展。隨著人們的物質(zhì)生活水平越來越高，沿海、中部地區(qū)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，西部地區(qū)發(fā)展日新月異，中國機(jī)動(dòng)車保有量已破2億輛，自駕車出行隨處可見，為滿足各地與日俱增的交通量需求，尤其是國家土地資源相對缺乏，相比新建公路，對已有公路改擴(kuò)建能充分利用原有路基，縮短建設(shè)周期，少占建設(shè)用地，節(jié)約資源。

2 改擴(kuò)建公路存在的問題

公路改擴(kuò)建工后新老路基會(huì)出現(xiàn)差異沉降，常導(dǎo)致路基失去穩(wěn)定、路堤下沉和滑移、路面拉裂造成縱向開裂等問題。公路改擴(kuò)建工程病害現(xiàn)象主要有：

（1）路面裂縫、坑槽、唧泥、車轍、松散、沉陷、橋頭涵頂跳車、表面破損等；

（2）路基的隆起、下陷、沉縮、滑移、坍塌或崩潰、凍害及邊緣溜塌等；

（3）路堤邊坡滑移出現(xiàn)坡面剪切裂縫、崩塌和碎落、沿山坡滑動(dòng)、坍散、坡面護(hù)坡破壞等。

路面、路基、路堤作為構(gòu)成道路系統(tǒng)的骨架，相互密切影響，病害也并非彼此孤立。導(dǎo)致以上病害現(xiàn)象的原因很多，如路基土體整體或一部分不穩(wěn)定、路基以下的地基土體不穩(wěn)定、重復(fù)的行車荷載作用、填土方法不正確或壓實(shí)不足、填土與原地面之間抗滑措施不力、邊坡蠕動(dòng)變形、路堤整體失穩(wěn)、自然因素的作用（含水量變化、溫度變化）以及加寬地基的物理力學(xué)性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、舊路加寬后新增路基土的作用力對沉降變形的影響等。3不均勻沉降控制技術(shù)現(xiàn)狀

在改擴(kuò)建公路時(shí)，可從計(jì)算理論、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)和運(yùn)營管理上五管齊下，使新舊路基土的濕度和溫度變化減至最小，以保證路基具有足夠的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，防止各種病害的產(chǎn)生。

3.1 實(shí)驗(yàn)理論控制技術(shù)研究現(xiàn)狀

根據(jù)公路拓寬改造斷面地基沉降機(jī)理：

（1）可采用地基彈性理論方法以及考慮應(yīng)力歷史影響的沉降計(jì)算方法進(jìn)行定性分析研究。

（2）極限平衡分析法。以極限平衡法為基礎(chǔ)，Gourc(1986)提出的“位移法(displacement method)”。Lemonnier(1998)將變分法引入極限平衡分析中，提出了“變分位移法(variational diaplacement method)”。

（3）極限狀態(tài)法。在極限狀態(tài)法中，一個(gè)特點(diǎn)是同時(shí)考慮強(qiáng)度和變形，即承載力極限狀態(tài)(ultimate limit state)和正常使用極限狀態(tài)(serviceability limit atate)。

（4）有限元法。與極限平衡法相比，有限元法能計(jì)算出土體中各點(diǎn)的位移、應(yīng)力、應(yīng)變和應(yīng)力水平，并且可以模擬施工過程和考慮復(fù)雜的邊界條件，彌補(bǔ)了極限平衡法的不足，但是由于有限元法的參數(shù)需要進(jìn)行復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)來確定，加上難以對破壞進(jìn)行定量的判斷，限制了有限元法在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

3.2 設(shè)計(jì)方法控制技術(shù)現(xiàn)狀

從國內(nèi)外改擴(kuò)建公路工程設(shè)計(jì)來看，在改擴(kuò)建公路時(shí)要綜合地形、線形，并遵循以下八項(xiàng)基本原則：

（1)優(yōu)先考慮改擴(kuò)建干線公路，支線公路次之；（2）充分利用原有公路，以平面為主安排路線，綜合考慮公路較高標(biāo)準(zhǔn)和工程投資；（3）正確掌握和運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；（4）注意與沿線農(nóng)業(yè)配合；（5）重視水文、地質(zhì)情況；（6）處理好公路與城鎮(zhèn)的關(guān)系；（7）綜合考慮公路與橋梁的關(guān)系；（8）樹立科學(xué)發(fā)展觀，注意環(huán)境資源保護(hù)。

改擴(kuò)建公路勘察設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持“環(huán)保優(yōu)先、總體平衡”的總設(shè)計(jì)理念，按全面布局、逐段安排、具體定線的步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.3 施工措施控制技術(shù)現(xiàn)狀

總結(jié)國內(nèi)外擴(kuò)建公路路基有以下3種方式：單邊加寬、雙邊加寬，分幅加寬。路面搭接方式可采用平面搭接，也可用上下跨分離。從施工上控制新舊路基路面不均沉降有以下措施：

（1）為消減新舊路基拼接拓寬的差異變形，可采用沖擊碾壓或強(qiáng)夯等方法進(jìn)行增強(qiáng)補(bǔ)壓。

（2）路堤填筑前原地面處理。路基的施工質(zhì)量，是整個(gè)路線工程的關(guān)鍵。

（3）路堤填料。改建路堤的填料，宜選用與原有路堤相同且符合要求的填料或較原有路堤滲水性強(qiáng)的填料。液限大于50塑性指數(shù)大于26的土，一般不宜作為路基填土。

（4）填土路基壓實(shí)。路基施工應(yīng)嚴(yán)格按現(xiàn)行《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》要求進(jìn)行。

（5）完善排水設(shè)施。應(yīng)注意新舊路基間交接處排水設(shè)計(jì)，可設(shè)置橫向排水盲溝，以排除路基內(nèi)部積水。

（6）特殊地基處理。如軟土中可采用加筋土技術(shù)，通過筋材與填料之間的摩擦、嵌鎖作用及筋材的應(yīng)力擴(kuò)散作用來改善整個(gè)路基系統(tǒng)的力學(xué)性能，使路基的穩(wěn)定性、抗變形能力增強(qiáng)，并限制土體的側(cè)向位移，減小路基的不均勻沉降以及提高地基承載能力。一般按處理的部位可分為地基處理和路堤處理。

結(jié)論

公路改擴(kuò)建是不可避免的，新舊地基不同固結(jié)程度、不同填筑材料、不同施工工藝、不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對差異沉降的影響可以用相應(yīng)的設(shè)計(jì)和施工手段有效解決，路基路面拓寬結(jié)合部處治方法也應(yīng)根據(jù)不同結(jié)構(gòu)、材料形式選用合適方法。

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