公路工程沉降段路基路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

代珊珊

（青海嘉業(yè)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，青海 西寧 810000）

道路沉降問題作為主要影響行車的舒適性和安全性的因素之一，受到廣泛的關(guān)注與重視。道路橋梁沉降可破壞道路結(jié)構(gòu)，引起道路裂縫、橋梁結(jié)構(gòu)體損壞，影響道路橋梁使用壽命，增加行車事故的發(fā)生概率，降低道路橋梁的規(guī)劃使用效果。目前，道路沉降存在設(shè)計(jì)和施工等多方面的原因，隨著施工技術(shù)的進(jìn)步，需要依據(jù)當(dāng)前機(jī)械條件、技術(shù)環(huán)境及工程實(shí)踐，從路基路面設(shè)計(jì)要素進(jìn)行深入分析，設(shè)計(jì)出可行的施工方案，確保工程的科學(xué)合理性，這對(duì)控制道路沉降提高公路工程質(zhì)量具有十分重要的意義。

1 公路工程沉降段位置

1.1 路橋連接處

路基、橋梁作為公路工程中的兩大主要結(jié)構(gòu)，由于兩者之間在剛度、強(qiáng)度和脹縮性等方面存在較大差異，在連接處容易出現(xiàn)應(yīng)力集中。受結(jié)構(gòu)自重、自然環(huán)境和外界行車荷載作用影響，連接處兩側(cè)路面會(huì)表現(xiàn)出沉降錯(cuò)臺(tái)、橋梁伸縮縫脫落損壞等現(xiàn)象，通過該處的車輛極容易發(fā)生跳車；對(duì)于車行速度較快的高速公路，車輛在連接處會(huì)發(fā)生爆胎翻車等危險(xiǎn)性較大的交通事故。連接處的病害如果不及時(shí)采取處治措施，會(huì)引起橋梁受力不均，橋梁支座損壞、梁體結(jié)構(gòu)開裂等一系列危害，誘發(fā)更大的交通安全事故。

1.2 高填方路基段

道路線位線位在設(shè)計(jì)時(shí)盡量避開特殊路基段，但全線不可避免會(huì)有高填方特殊路基段。根據(jù)規(guī)范規(guī)定，回填土方超過20m、石方超過30m的路基稱為高填方路基，高填方路基具有自重大、沉降時(shí)間長(zhǎng)、施工質(zhì)量不易控制等特點(diǎn)，相較原狀路基土，其需要更長(zhǎng)的時(shí)間穩(wěn)定。后期運(yùn)營(yíng)在車輛荷載和路基自重作用下很容易出現(xiàn)不均勻沉降變形，路面出現(xiàn)橫向裂縫，養(yǎng)護(hù)不當(dāng)且在雨水侵入下，路面出現(xiàn)坑槽和路基損壞失穩(wěn)等現(xiàn)象，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮高填方路基段填方材料的選取。

1.3 填挖結(jié)合段

填挖結(jié)合段也是道路容易出現(xiàn)沉降變形的情況之一，尤其對(duì)于高邊坡填挖結(jié)合段路基，一般設(shè)計(jì)都是通過對(duì)高邊坡開挖臺(tái)階回填壓實(shí)的設(shè)計(jì)方案，往往臺(tái)階的設(shè)計(jì)導(dǎo)致填挖接觸的位置不宜壓實(shí)，同時(shí)高邊坡的填方坡腳位置如果設(shè)計(jì)支擋不當(dāng)有可能導(dǎo)致坡腳失穩(wěn)，路面沿行車方向沉降錯(cuò)動(dòng)，甚至滑塌，將會(huì)嚴(yán)重影響行車安全。

1.4 軟土路基段

軟土路基具有含水率高、天然孔隙比大、抗剪強(qiáng)度低及壓縮性高、穩(wěn)定性較差等特點(diǎn)，若處理不好，在車輛荷載的長(zhǎng)期作用下會(huì)引起路面開裂、路面沉陷等病害，嚴(yán)重者會(huì)造成路面塌陷，軟土地基處理不好由此引起的問題會(huì)影響行車安全，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在公路工程建設(shè)中，選擇合理的軟土路基處理方式，加強(qiáng)對(duì)軟土路基處理的質(zhì)量管控，保證軟土路基處理工程質(zhì)量，減少路面病害產(chǎn)生，保證行車安全，是非常有必要的。

1.5 積水路段

水是道路病害產(chǎn)生的主要原因，侵入路基能夠軟化路基土，降低基礎(chǔ)強(qiáng)度和承載能力。公路工程運(yùn)營(yíng)中經(jīng)常因過水涵洞設(shè)計(jì)不合理、路面縱坡最低點(diǎn)在深路塹處、塹頂截水溝水流不能及時(shí)排出等，導(dǎo)致水排不出道路紅線外侵入路基，降低路基強(qiáng)度，引起道路沉降失穩(wěn)等現(xiàn)象。

2 公路工程路基路面沉降段設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素

2.1 路基路面設(shè)計(jì)原則

（1）涵洞、橋臺(tái)、擋墻、路橋過渡段等施工的薄弱位置，易發(fā)生變性破壞，為保證路基的使用性能，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮這些因素以保證道路路基穩(wěn)定性。

（2）軟土路基和高填方路基要控制其沉降變形量，對(duì)于剩余沉降量一般路段控制在30cm，橋頭段控制在10cm，在保證其充分沉降變形后再修筑其他上部構(gòu)筑物，避免因基礎(chǔ)沉降過快引起上部結(jié)構(gòu)變形破壞。

（3）對(duì)于不良地質(zhì)地段或軟土層較厚需要較長(zhǎng)沉降時(shí)間段的，可以考慮路橋結(jié)合并進(jìn)行比選，選擇更合理的設(shè)計(jì)方案。

（4）重視高填方路基的設(shè)計(jì)，以保證公路工程整體設(shè)計(jì)效果。高填方路基意味著工程量大、結(jié)構(gòu)物穩(wěn)定性不易控制、安全風(fēng)險(xiǎn)大、占用土地多、環(huán)境破壞大，而公路工程設(shè)計(jì)時(shí)必須以人為本，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)理念。因此，對(duì)于高填方路基的設(shè)計(jì)必須引起重視。

2.2 道路路基設(shè)計(jì)因素

在道路選線時(shí)應(yīng)整體考慮，使設(shè)計(jì)線位方案更合理，如果不可避免路基的高填、深挖，需結(jié)合橋梁和隧道等結(jié)構(gòu)物，進(jìn)行合理的方案設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)比選。對(duì)于設(shè)計(jì)高度超過20m的高填方不可避開路段，采用橋梁跨越的方式；挖方邊坡高度超過40m的路段，可以選擇短隧道等方式穿越，避免了高填深挖增加的安全隱患和后期運(yùn)營(yíng)困難度。

路基邊坡結(jié)合地形地貌，在少占土地的同時(shí)，合理選擇邊坡坡率和邊坡防護(hù)形式，保證路基的穩(wěn)定性，同時(shí)還應(yīng)結(jié)合道路排水及景觀綠化設(shè)施，使路基設(shè)計(jì)得更為安全、合理。

2.3 路面設(shè)計(jì)因素

路面設(shè)計(jì)應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、氣象水文、交通量和其他外界環(huán)境條件，合理地選擇路面結(jié)合、行車荷載，確定路面等級(jí)，在借鑒其他項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)上，探索更科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)新理念，廣泛調(diào)查主材等路用材料，并通過實(shí)驗(yàn)確定合理的設(shè)計(jì)參數(shù)。

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)氣候環(huán)境條件及工藝技術(shù)水平，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)和材料的選用上，根據(jù)線位上的不同情況和不同位置，分別設(shè)計(jì)，做到與環(huán)境、交通量和行車舒適性等多方面的適應(yīng)，同時(shí)加強(qiáng)施工的監(jiān)理和監(jiān)督。

3 沉降段路基路面設(shè)計(jì)處理措施

公路工程建設(shè)質(zhì)量受設(shè)計(jì)、施工等多方面因素影響，在后期運(yùn)營(yíng)過程中路基路面出現(xiàn)沉降，引起跳車、路面損壞、路基失穩(wěn)等影響行車舒適性和行車安全的情況，運(yùn)用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，可以避免道路沉降不均造成的病害發(fā)生，有助于全面提高道路建設(shè)質(zhì)量水平。

3.1 科學(xué)合理的路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠提高沉降路段路基與路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和承載力及穩(wěn)定性，保證道路行車的安全性。道路沉降段多處于高邊坡填方路基、軟基段和路橋連接處等位置，路橋連接處段多采用鋪設(shè)土工格柵和混凝土搭板過等實(shí)現(xiàn)柔性到剛性的過渡，搭板所處的基礎(chǔ)穩(wěn)定和平整性不足都會(huì)造成路基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足而失穩(wěn)，引起路基路面的沉降。因此，搭板內(nèi)作加筋，置于一個(gè)穩(wěn)定、平順的水平面上確保搭板的處治效果；對(duì)于軟基段根據(jù)軟土的物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)和基礎(chǔ)處理深度選擇換填、固化和樁基礎(chǔ)等加固措施，提高基礎(chǔ)的承載能力，減少因基礎(chǔ)不穩(wěn)而導(dǎo)致的道路沉降。

3.2 合理的路用材料設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)前做好規(guī)劃線位范圍內(nèi)的地調(diào)工作，搜集和整理氣象、水文、地質(zhì)條件，分析工程所在地的地理位置和地質(zhì)結(jié)構(gòu)，充分利用開挖土石方，合理調(diào)配，選擇合適的道路材料，保證道路的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。路基路面用材料首選水穩(wěn)定性好、級(jí)配良好的填料，確保水分的蒸發(fā)不致使填料內(nèi)部出現(xiàn)空隙而沉陷，同時(shí)保證填筑壓實(shí)材料的含水率，保證結(jié)構(gòu)的壓實(shí)度，提高路基路面結(jié)構(gòu)的承載能力。路基路面很容易由于結(jié)構(gòu)層的性能不足出現(xiàn)沉降，砂、石等作為應(yīng)用廣泛的路用材料，高性能及輕質(zhì)填料更容易保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。合理地選擇路用材料，科學(xué)把控材料質(zhì)量，能夠減少路面沉降，保證道路行車安全。

3.3 工藝方案的合理設(shè)計(jì)

高等級(jí)的公路應(yīng)嚴(yán)格控制路基的剩余沉降量，對(duì)于高填方及軟土地基段需要經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間沉降才能穩(wěn)定的地段，需要設(shè)計(jì)合理的施工進(jìn)度計(jì)劃，提前施做。合理選擇填挖方路基高度，堅(jiān)持以人文本，持續(xù)發(fā)展，整體考慮工程成本、工期等因素，避免出現(xiàn)較大的高填和深挖現(xiàn)象，尤其在選線階段，需要充分考慮線位上的結(jié)構(gòu)，不宜修建填土高度大于20m的路基。高填方路段要求路基沉降時(shí)間較長(zhǎng)，施工時(shí)往往在路堤沉降達(dá)不到要求進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)的施工，道路質(zhì)量無法保證，因此需要同時(shí)考慮橋梁、隧道和路基方案的比選；經(jīng)濟(jì)合理的軟基處理方案對(duì)保證路基穩(wěn)定是很有必要的，傳統(tǒng)的換填不僅破壞了原狀土狀態(tài)，增加了工程量和工程成本和工期成本，道路質(zhì)量也無法完全保證。目前，強(qiáng)夯、粉或漿噴樁、剛性樁等多種成熟的技術(shù)方案被工程實(shí)踐所檢驗(yàn)，在設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)實(shí)際情況選擇經(jīng)濟(jì)合理的軟基處治方案，以提高基礎(chǔ)承載能力，減少沉降帶來的行車隱患。

3.4 優(yōu)化排水設(shè)計(jì)

水作為道路病害產(chǎn)生的主要影響因素之一，大多數(shù)是由于設(shè)計(jì)得不合理導(dǎo)致道路積水，水無法排出道路紅線范圍外，道路兩側(cè)路基積水，長(zhǎng)期排不出去或過水涵洞設(shè)置位置不對(duì)引起積水難排，使路面和路基積水滲入或侵入路面以下的承重層，承重層在水的軟化下穩(wěn)定性變差。由于高等級(jí)道路對(duì)道路質(zhì)量要求更高，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做好線位上的實(shí)地勘察，對(duì)可能的積水路段如縱向最低點(diǎn)出水口、過水涵洞的位置和高程以及其他截、排水構(gòu)筑物等匯水處經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)排查，避免出現(xiàn)在需要設(shè)過水涵洞的地方而沒有設(shè)置、道路其他排水設(shè)施設(shè)計(jì)不合理造成的排水不暢等現(xiàn)象。同時(shí)，對(duì)于降雨量較大的地區(qū)選擇防水性較好或滲透性好的的路基填料，使路基無積水等現(xiàn)象，提高道路設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少水害引起的道路沉降。

4 結(jié)語

公路工程路基路面沉降作為影響行車安全和舒適的重要因素之一，需要全面掌握可能出現(xiàn)沉降狀況的路基路面段，分析設(shè)計(jì)時(shí)考慮的因素，結(jié)合路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、路用材料選用、工藝方案設(shè)計(jì)和排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)措施，綜合地對(duì)可能引起路基路面沉降的路段進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，降低沉降段事故發(fā)生的概率，堅(jiān)持設(shè)計(jì)的安全可靠性和可持續(xù)發(fā)展理念，實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)效益。