淺談新老路基不均勻沉降處理技術(shù)
摘要：結(jié)合我國(guó)部分高速公路改擴(kuò)建工程對(duì)新舊路基拼接部的不均勻沉降問(wèn)題進(jìn)行分析討論。
關(guān)鍵詞：加寬、拼接、不均勻沉降
1、前言
公路改擴(kuò)建工程中，新舊路堤間的銜接技術(shù)是改擴(kuò)建工程的核心技術(shù)。由于道路的新舊路堤、地基在沉降、變形和剛度等方面的差異，可導(dǎo)致改擴(kuò)建后的路堤、路面產(chǎn)生以縱向裂縫為主的破壞。因此在設(shè)計(jì)中要研究路堤在沉降、變形和剛度方面的差異所產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)，為工程設(shè)計(jì)及施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供控制指標(biāo)。另外在改擴(kuò)建工程中，還存在老路堤壓實(shí)度不夠的問(wèn)題。這些問(wèn)題很大程度上決定著改建后公路的使用壽命。
2、路基加寬方式及特點(diǎn)
路基加寬可采用雙邊對(duì)稱加寬或單邊加寬。采用雙邊加寬時(shí)新老路堤的中心線基本重合，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，路面能夠較多的利用原有道路的基層，但缺點(diǎn)是形成了兩個(gè)新舊路堤的銜接面，特別是對(duì)高路堤，若加寬值不大時(shí)，很容易引起路堤的滑塌。若采用單邊加寬時(shí)，新老路堤的中線不重合，這種方法由于加寬部分是大幅的新填路堤，它的強(qiáng)度難以保證與舊路堤相同。但這種方法加寬路堤的施工比較容易，而且能保證質(zhì)量。無(wú)論采用何種路堤加寬方法，都要保證新舊路堤能很好的銜接，使新舊路堤沉降均勻。如銜接不好，路堤的新填部分就有可能產(chǎn)生下沉或滑移，導(dǎo)致路面變形或開(kāi)裂。
就工程實(shí)踐而言，在廣佛高速公路在加寬時(shí)，針對(duì)加寬工程碰到的難關(guān)之一，即新舊路堤的不均勻沉降和路堤穩(wěn)定性問(wèn)題提出了合理的路堤加寬方案，如采用粉噴樁處理新加寬部分的地基以減小地基的沉降和不均勻沉降，同時(shí)還提出了新老路堤的整體結(jié)合性和穩(wěn)定性等。
表1中一些工程調(diào)研知道，在道路擴(kuò)寬工程中，我國(guó)一般采取如下措施來(lái)解決新老路堤不均勻沉降問(wèn)題：
表1高速公路改擴(kuò)建工程軟基處理方案詳述
處理方案 原理 優(yōu)缺點(diǎn) 工程實(shí)例
隔離墻＋塑料排水板＋預(yù)壓 一種側(cè)向約束方法，通過(guò)在路堤兩側(cè)或一側(cè)堤角附近打入水泥墻，來(lái)限制基地軟土的擠動(dòng)，從而減小邊載對(duì)原路基引發(fā)的附加沉降，塑料排水板＋預(yù)壓可以加速擴(kuò)建部分軟基的固結(jié)。 處理需要降低地下水位的段落時(shí)，效果可靠�？梢愿綦x拓寬荷載對(duì)老路基的影響，但需要堆載預(yù)壓，工期較長(zhǎng)，造價(jià)高。 錫澄－滬寧高速公路分離式拼接工程。
Gcoaynthetic-reinforcedandpilesupperred(GRPS)embankments樁網(wǎng)復(fù)合地基 考慮樁－承臺(tái)－基土－土工織物－路基協(xié)調(diào)作用，大部分荷載由樁基承擔(dān)，同時(shí)充分發(fā)揮樁間土的承載潛力。 為了降低工程造價(jià)，可以配置樁帽，疏化樁間距，可以采取現(xiàn)澆和預(yù)制的方法，施工方便，工期快，處理效果明顯，工后沉降小。 滬寧高速公路擴(kuò)建二期、滬杭甬高速公路（紅墾至沽渚段）擴(kuò)建工程，南京繞城高速擴(kuò)建工程等
塑料排水板 增加排水通道，縮短排水距離，加強(qiáng)固結(jié)，減少工后沉降。 理論較成熟，設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)豐富，但是工期較長(zhǎng)，對(duì)老路影響較大。 沈大高速公路擴(kuò)建工程，滬杭甬高速公路（紅墾至沽渚段）擴(kuò)建工程等。
水泥攪拌樁（粉噴樁或濕噴樁）復(fù)合地基 水泥和土體發(fā)生一系列物理和化學(xué)作用，改善土體物理力學(xué)性質(zhì)，從而提高地基承載力和降低地基壓縮性，減少地基沉降，為半剛性復(fù)合地基。 理論較成熟，處理效果明顯，需要嚴(yán)格控制施工工程，保證樁體質(zhì)量，處理深度有限，對(duì)20米以上的軟土地基處理效果難以保證。 廣佛高速公路擴(kuò)建工程，滬杭甬高速公路（紅墾至沽渚段）擴(kuò)建工程，南京繞城高速擴(kuò)建工程。
CFG樁復(fù)合地基 由水泥、粉煤灰和碎石或石屑形成的一種可變強(qiáng)度樁，與褥墊層形成一種剛性復(fù)合地基，可以顯著降低地基沉降，提高地基承載力。 具有承載力高，沉降變形小，變形穩(wěn)定快，工藝性好，灌樁方便，易于控制施工質(zhì)量，工程造價(jià)較低等特點(diǎn)。 南京繞城高速擴(kuò)建工程等。
輕質(zhì)路堤（以EPS為例） 填料自身質(zhì)量輕，明顯降低地基中的附加應(yīng)力，從而明顯降低軟土地基沉降和不均勻沉降。 穩(wěn)定性好，持久性好，施工裝配簡(jiǎn)單，易于維修，特殊條件下?lián)p壞時(shí)，局部維修簡(jiǎn)單有限。同時(shí)采用立板式擋墻，進(jìn)一步節(jié)省用地。 滬寧高速擴(kuò)建工程試驗(yàn)段等。
2.1新建路基原地面的處理:①塑料排水板法，其原理是通過(guò)排水板將地下水引出，使土體固結(jié)，加速地基的沉降；②以粉噴樁為代表的復(fù)合式地基的處理方法，其原理是通過(guò)復(fù)合地基增加地基承載力以防止地基的沉降；③拋石填筑，對(duì)于軟土層較薄的路段常采用這種簡(jiǎn)便易行的施工方法；④輕質(zhì)路堤，其原理是減小路堤自重，從而減小地基沉降。
2.2新建路堤本身沉降的處理：①通過(guò)大噸位振動(dòng)壓路機(jī)、沖擊式壓路機(jī)來(lái)碾壓土體以及增加碾壓遍數(shù)來(lái)減少土體本身孔隙率，增加路堤壓實(shí)度，減小路堤本身沉降。②填筑粗粒材料如碎石土、砂礫等。
2.3對(duì)新修路堤采用超載預(yù)壓3～6個(gè)月時(shí)間加速新修路堤本身的壓縮及其地基的沉降。
3、新老路堤接合部的拼接
新老路堤拼接的處理措施主要有：邊坡削坡和臺(tái)階開(kāi)挖、土工合成材料的應(yīng)用、強(qiáng)夯和沖擊碾壓等的運(yùn)用、路堤的壓實(shí)度控制、采用高強(qiáng)度的路堤填料等等。
3.1原路邊坡削坡和臺(tái)階開(kāi)挖的作用體現(xiàn)在：⑴清除老路邊坡一定深度內(nèi)的表層植被土和壓實(shí)度不足的填土；⑵方便路堤下地基處理；⑶增加新老路堤接合部接觸面積，增強(qiáng)接合部抗剪能力；⑷橫向臺(tái)階面為土工格柵等的使用提供一個(gè)錨固長(zhǎng)度。我國(guó)幾條高速公路改擴(kuò)建工程中具體削坡方式見(jiàn)表2所示。
表2我國(guó)高速公路改擴(kuò)建工程中的削坡及臺(tái)階開(kāi)挖方式
工程項(xiàng)目 削坡方式 備注
廣佛高速公路 粉噴樁處理：第一階段按1：0.8的坡率開(kāi)挖老路邊坡；第二階段施工，按1：0.5的坡率繼續(xù)開(kāi)挖邊坡旋噴樁處理；按1：0.5的坡率開(kāi)挖老路邊坡。
滬杭甬高速公路 挖成臺(tái)階狀，臺(tái)階高度控制在80cm左右，寬度為100～200cm。 老路填料為礦渣，邊緣壓實(shí)度不夠。
沈大高速公路 從土路肩向下挖成1：0.5的坡度，并挖成高度不大于80cm的臺(tái)階，臺(tái)階底面向路中心橫坡3％，臺(tái)階挖至與原地面平齊。
海南環(huán)島東線高速公路 從坡腳向上挖成寬100～150cm，內(nèi)頃2～4％的方臺(tái)階。
滬寧高速公路 清除表層30cm壓實(shí)度不夠土，挖成臺(tái)階狀，臺(tái)階高度為50～60cm，寬度為90～100cm。
南京繞城高速 從坡頂向下挖成臺(tái)階狀，臺(tái)階高度控制在80cm左右，寬度為100～120cm。
滬寧－錫澄高速公路直接拼接段 挖成臺(tái)階狀，每個(gè)臺(tái)階高度為80cm，寬度120cm，臺(tái)階底面向路中心橫坡度2％，臺(tái)階挖至與原地面齊平。
3.2土工合成材料的運(yùn)用
為了使加寬部分路堤和既有道路緊密銜接形成整體，擴(kuò)建工程中經(jīng)常采用土工合成材料處理。
在高速公路加寬工程中，常用的土工合成材料是土工格柵。土工格柵對(duì)土的加固機(jī)理存在于格柵與土之間的相互作用。
通常將原有路堤邊坡挖成一定寬度的內(nèi)傾臺(tái)階后，沿道路縱向鋪筑一定幅寬的土工格柵，使得土工格柵一半位于原有路堤上，另一半位于新填路堤上。軟基段填方路堤拼接時(shí)可加大格柵用量，必要時(shí)還可采取向老路堤中植入筋帶的方法加強(qiáng)新老路堤間的銜接。
3.3路基壓實(shí)度及處理方法
為使加寬部分路堤和既有道路緊密銜接形成整體，減少新老路堤的不均勻沉降，防止路面開(kāi)裂，擴(kuò)建工程中要求嚴(yán)格控制壓實(shí)度。
當(dāng)舊路堤的壓實(shí)度達(dá)不到規(guī)范要求時(shí)，采用沖擊碾壓和強(qiáng)夯技術(shù)則不必要開(kāi)挖路堤，可以直接在原路堤上用沖擊壓路機(jī)和強(qiáng)夯進(jìn)行施工，使路堤達(dá)到質(zhì)量要求。
4、加寬路堤允許工后沉降和新老路堤差異沉降的控制標(biāo)準(zhǔn)
通過(guò)以往改擴(kuò)建高速公路的實(shí)踐表明，拼接路堤施工后，原高速公路路堤中心與新路肩的橫坡度增大值應(yīng)小于0.5％，并以此作為該拼接工程的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。
5、新老路基拼接的施工工藝
新老路基拼接的施工工藝研究包括新老路拼接的施工方法、施工工序及流程等。國(guó)外針對(duì)軟土路堤上加寬路堤填筑施工提出了間隙法施工。這是一種二步填筑法，先在距離老路堤一定距離外填筑部分新路堤，新老路堤之間留有一定間隙，待地基固結(jié)一段時(shí)間后再填筑新老路堤之間的間隙。由于在第一階段新路堤填土自重作用下的固結(jié)會(huì)使新老路堤間隙下的軟土強(qiáng)度和水平應(yīng)力提高，因而可以有效減少第二階段填土對(duì)老路堤產(chǎn)生的附加變形，而且這種分布填筑法要比一次性整體填筑對(duì)老路堤產(chǎn)生的變形要小。
6、結(jié)語(yǔ)
總的來(lái)看，國(guó)內(nèi)的高等級(jí)公路加寬工程中，均意識(shí)到差異沉降的問(wèn)題，同時(shí)也提出了諸多技術(shù)措施來(lái)減少差異沉降。但就高等級(jí)公路路堤的沉降計(jì)算方法和容許不均勻沉降指標(biāo)等方面還缺乏合理的評(píng)價(jià)，使加寬路堤的設(shè)計(jì)和施工帶有一定的盲目性。而與高等級(jí)公路加寬工程相比，等級(jí)路的升級(jí)改建有待研究的理論、技術(shù)更多更難，還存在舊路堤的進(jìn)一步壓密問(wèn)題，加強(qiáng)舊路加寬理論、技術(shù)的研究是非常必要的。
參考文獻(xiàn)
[1]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD30-2004)北京.人民交通出版社
[2]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范(JTJ017-96)北京.人民交通出版社
