摘 要：本文简要阐述出高速公路软基拼宽路段的监测方式及结果，并对其沉降问题进行进一步的控制与研究，旨在为高速公路软基拼宽段所存在的差异沉降问题，能够得以有效控制，做出自己应有的贡献。
关键词：高速公路；软基；拼宽段；沉降控制
一、工程概况
（一）地质工程概况
某高速公路进行新路与老路的拼宽作业，路线全长52.325km，在其中选取出3个具有代表性的路段，进行沉降监测与计算分析。该工程项目所涉及到的土体结构分层情况较为复杂，不仅含有杂填土与粉土，还涉及到淤泥质黏土与粉质粘土等。且在该工程项目所提供出的个土层结构物理力学参数中能够了解到，其各类岩土类型，均具有较为鲜明的特点。其中，杂填土的含水量为32.6%，天然湿密度为1.88g cm-3，黏聚力为22.2kPa；粉土的含水量为30.4%，天然湿密度为1.89g cm-3，黏聚力为32.0kPa；淤泥质黏土的含水量为44.1%，天然湿密度为1.73 g cm-3，黏聚力为18.0kPa；粉质粘土的含水量为24.1%，天然湿密度为1.96 g cm-3，黏聚力为70.9kPa；而处于最下层的土层仍为粉土，其所具备的物理力学参数与上层的粉土力学参数不同，但差异性相对较小。
（二）拼宽路堤横断面样式
该工程项目中，在对路段进行简化后，将选取出拼宽路堤，作为其对称拼宽，且在拼宽后的路堤横断面，可通过文字描述为：老路堤纵向高度为4.0m，坡度为1:1.5，横向宽度为20m，而拼接的新路堤其坡度与老路堤一致，也为1:1.5，横向宽度为8m，并且新老路堤拼宽后，整体横向宽度为34.0m。
二、拼宽路段沉降监测
（一）路基差异性处理方法介绍
在路基处理方法方面，现阶段我国公路施工中所应用到的方式主要有以下四种，即塑料排水板法、预应力管桩法、水泥搅拌法、以及塑料套管桩法。且由于所针对的地质因素差异与设计因素差异等，所设定的参数值与方法也具有明显的差异性[1]。例如：预应力管桩法，所设定的处理参数为：桩长值在8—12m之间，桩径为400—600mm之间，桩间距为1.5—2.5m之间。而塑料排水法中，所限定的板长为5—20m之间，板厚为3—4mm之间，而桩间距则为1.0—1.5m之间。
（二）拼宽路段沉降监测结果
本文选取四个断面：CRK31+348、CK0+415、AK0+226、CRK47+832，进行断面的沉降监测成果分析。在对四个断面进行分析后得出结论：采用塑料排水板法，在施工其期内所产生的沉降速率最高，且峰值趋于6mm/d，同时，此种方式所生成的沉降速率收敛最为缓慢；采用塑料套管桩法进行路基处理后，发现其沉降速率值较小，且峰值仅接近3mm/d，同时，此种方式所生成的沉降速率收敛，变化范围较小；采用水泥搅拌桩法进行路基处理工后，其所产生的沉降速度相对较高，且峰值能够达到5mm/d，在沉降速率方面的比较上，其速率仅略小于塑料排水板法。出现此种状况的原因为：水泥搅拌桩为柔性桩，在与预应力管桩和塑料套管桩进行对比时，对比管桩法均生成刚性桩，这也使得水泥搅拌桩在与对比管桩具备相同荷载作用情况中，较易发生沉降现象，从而导致水泥搅拌桩所出现的沉降速率相对于对比管桩而言，其数值相对较大。然而在沉降速率收敛时间上，此种水泥搅拌桩法较之塑料套管桩及塑料排水板，收敛速度相对较快。
三、沉降控制研究
（一）施工期沉降控制
在拼宽工程中，由于沉降速度的差异，会导致新老路堤所出现的沉降缺乏规律性，进而使老路路面会对新路路面产生出较大的拉应力，对新路的沉降速率会产生更为严重的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，若老路路面达到或超过受拉极限后，更会导致老路生成纵向裂缝。并且，若在进行新路填筑过程中，所进行的填筑速率较快，也会影响到老路路堤的稳定性，从而导致生成滑坡现象[2]。因此，应将新路与老路的沉降速率做更为科学、合理的调整，并以此制定出符合两者的沉降速率规定，即在拼宽路段施工过程中，当由老路路基所产生的差异沉降＜7.0cm时，则老路路基中各层土体的力学指标能够符合实际工程的要求标准，若需对温度、土质含水量等综合数据分析考虑，应将6.5cm作为拼宽路段中，老路路堤差异沉降的限定值。而将路堤沉降速率和剩余沉降量做公式关联，便能够得出两者间的关系公式为：
VS=SIβ
公式中的VS代表沉降速率，SI则代表剩余沉降量，而β则为与固结有关的参数。
通过上述公式不难看出，剩余沉降量与沉降速率间的关系极为密切，且任意一方的变化，都会对整体的结果产生较大的影响。这不仅能够对沉降速率与剩余沉降量做合理的推演与导出，更能进一步反映出土体固结的特征。且通过对该工程项目的数据参数分析得知，新路堤应将沉降速率合理控制在1-4mm/d范围内，同时，结合该工程的实际情况，能够发现某些断面所出现的沉降速率已经超出4mm/d范围，并会对临近路段的老路中生成出纵向的开裂现象。通过对该工程项目的分析，可得出结论，若将沉降速率限定在3mm/d范围内，则能够更好的确保新老路堤不会因沉降的出现而导致稳定性下降的情况。
（二）路基差异沉降控制
对于路基差异沉降控制而言，最具代表性，也是起到决定性作用的两方面内容，即是路面的功能性与结构性。首先，从路面功能性角度分析，我国已制定出相关的《公路规范》，其中明确指出：“由沉降导致纵坡标准的降低，其降低范围应控制在1%以下”。在对其他众多因素进行综合分析后，应使纵坡该变量控制在0.5%以内，并使其成为纵坡该变量所能够被允许的数值范围；通常情况下，在对高速公路进行设计阶段，多数情况下，均会将路基横坡坡度设定在1.5%，以此既能确保路堤在稳定后，具有良好的排水性，又能将横坡坡度严格限定在2%之内，符合应用标准，由此便可推算出横坡坡度所能允许的改变值是0.5%。其次，从路面结构性角度分析，在新老路段拼宽施工作业中，大多以两侧拼宽方式为主，因此，最大的拉应力，会在新老路面的结合位置产生。从高速公路路面面层的基础数值可知，其允许拉应力应控制在0.35MPa之内，且其对于差异沉降所能够允许的限定值是42mm，由此该工程项目所涉及到的拼宽宽度8m，能够计算出新路横坡该变量要＜0.5%。
（三）工后沉降控制
在高速公路软基拼宽路段投入运营后，若沉降速率变化较大，则会导致老路出现纵向开裂现象，严重影响到老路的稳定性，从而不利于车辆的通行与荷载的增加。高速公路拼宽工程施工中，型心位置是新路出现沉降最为严重的部位，是以，针对该工程项目所涉及到的8m路堤宽度，应对老路的中心点沉降，和新路肩点沉降之间的差异性，当新路拼宽路堤完工后，进行沉降控制的限定标准。而由此也能推算出拼宽路堤在工后允许沉降值所对应的公式：允许工后沉降=老路中心沉降+新老路工后横坡改变量X新路路肩与老路沉降中心点的距离。利用上述公式，并与该工程项目实际的拼宽宽度，能够明确计算出新老路堤应将差异沉降值限定在14cm以下，此数值的设定，能够确保路堤的差异沉降标准得到进一步的控制与限定。
四、结语
综上所述，为逐步满足道路交通拥堵的现状，很多城市均对高速公路进行必要的拓建或新建施工等。但由于拼宽路段所具备的新老路堤会形成差异性的沉降问题，不仅会影响到高速公路的正常使用，更会造成人身安全的威胁与隐患。对此，应对高速公路软基拼宽段的差异沉降现象进行细致的分析与研究，并从中找寻出解决差异沉降的有效控制方法。唯有如此，才能确保高速公路软基拼宽段的差异沉降现象得到有效解决，也才能确保高速公路的使用年限得以相应的提升。
参考文献：
[1]吴跃东，张超，钟光强.高速公路软基拼宽段差异沉降控制研究[J].岩土工程学报，2013，S2:652-655.
[2]李冰.重交通条件下高速公路加宽工程路基差异沉降控制技术研究[D].长安大学，2014.
论文作者:张崇高
论文发表刊物:《科技中国》2017年3期
论文发表时间:2017/5/31
标签：路堤论文; 速率论文; 老路论文; 高速公路论文; 差异论文; 路基论文; 路段论文; 《科技中国》2017年3期论文;