山区高速公路路基差异沉降特性与控制对策探讨.docx

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山区高速公路路基差异沉降特性与控制对策探讨

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摘要：路基差异沉降是高速公路扩建时非常容易出现的一个问题。本文对高速公路路基差异沉降的特性以及出现差异沉降的原因进行了分析，并对路基差异沉降的技术控制措施进行了探讨。

关键词：高速公路；路基沉降；治理措施

引言

目前高速公路的扩建工程一般是通过对老路进行加宽的方式来进行的，而这样的施工方式非常容易导致路基差异沉降的问题出现，对公路的施工和运营造成了一定的影响。因此，如何针对路基差异沉降采取有效的措施进行控制成为了高速公路扩建工程中必须关注的一个问题。

1.高速公路路基差异沉降特性

1.1高速公路路基差异沉降的机理

一般高速公路的拓宽作业会选择两侧对称加宽的方式来进行，但是由于新、老路基之间大多存在着十几年甚至几十年以上的施工时间差距，在进行新路基施工时，旧路基基本已经固结沉降和次固结沉降完成，地基相对稳定，因此很少会再次出现变化。但是相较于老路基，新路基在建设后仍然需要一个较长的过程完成固结沉降和次固结沉降，这个过程会一直延续到高速公路的运营期内。再加上新路基的附加荷载会结合老路基产生差异附加应力，从而造成了高速公路差异沉降的现象。差异沉降会对高速公路的施工和运营产生非常大的影响，如果没有及时采取措施进行处理，就可能会导致差异沉降进一步扩大，甚至出现新、老路基的拼接处开裂或者老路基出现拉裂等情况。

1.2高速公路路基差异沉降的特性

高速公路路基的差异沉降的特性主要表现在以下几个方面：

（1）竖向位移。在对高速公路进行拓宽作业后，通过对其竖向位移进行比对后可以发现：在拓宽道路之前，老路基的沉降具有中间打、边缘小的特点，即在老路基的中心线位置出现竖向位移最大，这种沉降规律与新路基的沉降分布表现相一致；在拓宽路基之后，在老路基的右侧会出现沉降不断增加的现象，此时在新路基下方的一定深度出最大的沉降值，并且在不断的降低。如果将其绘制成图像，可以发现图像的形状为钟形。

（2）水平位移。通过对道路拓宽后新老路基的水平位移进行对比后可以发现：在宽道路之前，在老路基的下方出现了最大的水平位移，但路基中心线上却几乎没有发生水平位移；在拓宽路基之后，可以发现在新路基上出现了最大的水平位移，并且当新、老路基的拼接位置左侧以及老路基的中心处，水平位移逐渐减少，在新、老路基拼接处的右侧，水平位移逐渐增大。

（3）竖向应力。在进行拓宽路基的施工时，在路基的顶面的竖向应力最大，同时随着地基深度的不断加深，路基顶面的竖向应力会呈现出减小的趋势；若竖向应力的最大值增加，则其会向着新路基中心的位置不断靠近。

（4）剪应力。通过对道路拓宽作业的剪应力进行对比后可以发现，在拓宽作业前后，会在老路基的坡下出现最大剪应力。这一现象的产生主要是由于滑坡坍塌所致。因此，就需要对边坡进行加固，使边坡的稳定性得到保障。

2.路基沉降原因分析

2.1填料质量

路基填料的质量会对路基的差异沉降造成较大程度的影响。由于填料的种类不同，其所具有的性质也会存在着较大的差异，使得路堤地面产生的附加应力有着较大的区别，继而导致了地基的变形量不同，造成了路基的差异沉降。因此，只有提高路基填料的均匀性和强度才能够使路基差异沉降得到减小。

2.2土体自重

对于山区高速公路来说，路基的施工具有工程量大、填方高等特点。整个高速公路的荷载会将路堤填土所造成荷载包含进来，从而导致地基出现天然的沉降变形。同时，沉降变形的大小还会受到路堤填土的高度和土质等因素的影响，路堤填土越高，就会对地基产生更大的应力，从而增加了地基的沉降量。

2.3路基压实度

路基填土本身的沉降量与路基填料的压实度有着非常密切的联系，压实度越高，沉降量就越小。因此，路基压实度的提高是减少高填方路基沉降的有效方式。特别是对于山区高速公路来说，如果路基填料不合格，施工机械和填筑方法不合理，就会导致路基的压实度大大降低，再加上公路运营后的车辆荷载，就会使公路出现沉降变形，使公路的使用寿命大大缩短。

3.路基差异沉降的技术治理措施

3.1确定桩间距

在设计复合地基的过程中，桩间距是最需要考虑的因素之一。通过对不同桩间距的地基沉降数值进行计算并对比预应力管桩的数据，可以得出对地基沉降进行控制的最佳的桩间距，详见表1。

表1不同桩间距的地基沉降值计算结果

通过对表1数据进行分析可以发现，桩间距会有效的影响复合地基的沉降效果。当桩间距从2m增加到3m时，可以发现其沉降峰值分别降低了14.65%、19.42%、11.13%，地面峰值也出现了降低。并且通过对以上几种桩间距的沉降数值进行对比后可以发现，当采用2.5m的桩间距时，会对沉降产生最佳的控制效果。

3.2确定桩模量

在设计高速公路地基的过程中，需要考虑桩体刚度对地基所产生的影响。根据上述的最佳桩间距，通过对2.5m桩间距下的不同桩体