浅谈新老路基不均匀沉降处理技术
摘要：结合我国部分高速公路改扩建工程对新旧路基拼接部的不均匀沉降问题进行分析讨论。
关键词：加宽、拼接、不均匀沉降
1、前言
公路改扩建工程中，新旧路堤间的衔接技术是改扩建工程的核心技术。由于道路的新旧路堤、地基在沉降、变形和刚度等方面的差异，可导致改扩建后的路堤、路面产生以纵向裂缝为主的破坏。因此在设计中要研究路堤在沉降、变形和刚度方面的差异所产生的内部应力、应变状态，为工程设计及施工技术标准提供控制指标。另外在改扩建工程中，还存在老路堤压实度不够的问题。这些问题很大程度上决定着改建后公路的使用寿命。
2、路基加宽方式及特点
路基加宽可采用双边对称加宽或单边加宽。采用双边加宽时新老路堤的中心线基本重合，这种方法的优点是，路面能够较多的利用原有道路的基层，但缺点是形成了两个新旧路堤的衔接面，特别是对高路堤，若加宽值不大时，很容易引起路堤的滑塌。若采用单边加宽时，新老路堤的中线不重合，这种方法由于加宽部分是大幅的新填路堤，它的强度难以保证与旧路堤相同。但这种方法加宽路堤的施工比较容易，而且能保证质量。无论采用何种路堤加宽方法，都要保证新旧路堤能很好的衔接，使新旧路堤沉降均匀。如衔接不好，路堤的新填部分就有可能产生下沉或滑移，导致路面变形或开裂。
就工程实践而言，在广佛高速公路在加宽时，针对加宽工程碰到的难关之一，即新旧路堤的不均匀沉降和路堤稳定性问题提出了合理的路堤加宽方案，如采用粉喷桩处理新加宽部分的地基以减小地基的沉降和不均匀沉降，同时还提出了新老路堤的整体结合性和稳定性等。
表1中一些工程调研知道，在道路扩宽工程中，我国一般采取如下措施来解决新老路堤不均匀沉降问题：
表1高速公路改扩建工程软基处理方案详述
处理方案 原理 优缺点 工程实例
隔离墙＋塑料排水板＋预压 一种侧向约束方法，通过在路堤两侧或一侧堤角附近打入水泥墙，来限制基地软土的挤动，从而减小边载对原路基引发的附加沉降，塑料排水板＋预压可以加速扩建部分软基的固结。 处理需要降低地下水位的段落时，效果可靠。可以隔离拓宽荷载对老路基的影响，但需要堆载预压，工期较长，造价高。 锡澄－沪宁高速公路分离式拼接工程。
Gcoaynthetic-reinforcedandpilesupperred(GRPS)embankments桩网复合地基 考虑桩－承台－基土－土工织物－路基协调作用，大部分荷载由桩基承担，同时充分发挥桩间土的承载潜力。 为了降低工程造价，可以配置桩帽，疏化桩间距，可以采取现浇和预制的方法，施工方便，工期快，处理效果明显，工后沉降小。 沪宁高速公路扩建二期、沪杭甬高速公路（红垦至沽渚段）扩建工程，南京绕城高速扩建工程等
塑料排水板 增加排水通道，缩短排水距离，加强固结，减少工后沉降。 理论较成熟，设计、施工经验丰富，但是工期较长，对老路影响较大。 沈大高速公路扩建工程，沪杭甬高速公路（红垦至沽渚段）扩建工程等。
水泥搅拌桩（粉喷桩或湿喷桩）复合地基 水泥和土体发生一系列物理和化学作用，改善土体物理力学性质，从而提高地基承载力和降低地基压缩性，减少地基沉降，为半刚性复合地基。 理论较成熟，处理效果明显，需要严格控制施工工程，保证桩体质量，处理深度有限，对20米以上的软土地基处理效果难以保证。 广佛高速公路扩建工程，沪杭甬高速公路（红垦至沽渚段）扩建工程，南京绕城高速扩建工程。
CFG桩复合地基 由水泥、粉煤灰和碎石或石屑形成的一种可变强度桩，与褥垫层形成一种刚性复合地基，可以显著降低地基沉降，提高地基承载力。 具有承载力高，沉降变形小，变形稳定快，工艺性好，灌桩方便，易于控制施工质量，工程造价较低等特点。 南京绕城高速扩建工程等。
轻质路堤（以EPS为例） 填料自身质量轻，明显降低地基中的附加应力，从而明显降低软土地基沉降和不均匀沉降。 稳定性好，持久性好，施工装配简单，易于维修，特殊条件下损坏时，局部维修简单有限。同时采用立板式挡墙，进一步节省用地。 沪宁高速扩建工程试验段等。
2.1新建路基原地面的处理:①塑料排水板法，其原理是通过排水板将地下水引出，使土体固结，加速地基的沉降；②以粉喷桩为代表的复合式地基的处理方法，其原理是通过复合地基增加地基承载力以防止地基的沉降；③抛石填筑，对于软土层较薄的路段常采用这种简便易行的施工方法；④轻质路堤，其原理是减小路堤自重，从而减小地基沉降。
2.2新建路堤本身沉降的处理：①通过大吨位振动压路机、冲击式压路机来碾压土体以及增加碾压遍数来减少土体本身孔隙率，增加路堤压实度，减小路堤本身沉降。②填筑粗粒材料如碎石土、砂砾等。
2.3对新修路堤采用超载预压3～6个月时间加速新修路堤本身的压缩及其地基的沉降。
3、新老路堤接合部的拼接
新老路堤拼接的处理措施主要有：边坡削坡和台阶开挖、土工合成材料的应用、强夯和冲击碾压等的运用、路堤的压实度控制、采用高强度的路堤填料等等。
3.1原路边坡削坡和台阶开挖的作用体现在：⑴清除老路边坡一定深度内的表层植被土和压实度不足的填土；⑵方便路堤下地基处理；⑶增加新老路堤接合部接触面积，增强接合部抗剪能力；⑷横向台阶面为土工格栅等的使用提供一个锚固长度。我国几条高速公路改扩建工程中具体削坡方式见表2所示。
表2我国高速公路改扩建工程中的削坡及台阶开挖方式
工程项目 削坡方式 备注
广佛高速公路 粉喷桩处理：第一阶段按1：0.8的坡率开挖老路边坡；第二阶段施工，按1：0.5的坡率继续开挖边坡旋喷桩处理；按1：0.5的坡率开挖老路边坡。
沪杭甬高速公路 挖成台阶状，台阶高度控制在80cm左右，宽度为100～200cm。 老路填料为矿渣，边缘压实度不够。
沈大高速公路 从土路肩向下挖成1：0.5的坡度，并挖成高度不大于80cm的台阶，台阶底面向路中心横坡3％，台阶挖至与原地面平齐。
海南环岛东线高速公路 从坡脚向上挖成宽100～150cm，内顷2～4％的方台阶。
沪宁高速公路 清除表层30cm压实度不够土，挖成台阶状，台阶高度为50～60cm，宽度为90～100cm。
南京绕城高速 从坡顶向下挖成台阶状，台阶高度控制在80cm左右，宽度为100～120cm。
沪宁－锡澄高速公路直接拼接段 挖成台阶状，每个台阶高度为80cm，宽度120cm，台阶底面向路中心横坡度2％，台阶挖至与原地面齐平。
3.2土工合成材料的运用
为了使加宽部分路堤和既有道路紧密衔接形成整体，扩建工程中经常采用土工合成材料处理。
在高速公路加宽工程中，常用的土工合成材料是土工格栅。土工格栅对土的加固机理存在于格栅与土之间的相互作用。
通常将原有路堤边坡挖成一定宽度的内倾台阶后，沿道路纵向铺筑一定幅宽的土工格栅，使得土工格栅一半位于原有路堤上，另一半位于新填路堤上。软基段填方路堤拼接时可加大格栅用量，必要时还可采取向老路堤中植入筋带的方法加强新老路堤间的衔接。
3.3路基压实度及处理方法
为使加宽部分路堤和既有道路紧密衔接形成整体，减少新老路堤的不均匀沉降，防止路面开裂，扩建工程中要求严格控制压实度。
当旧路堤的压实度达不到规范要求时，采用冲击碾压和强夯技术则不必要开挖路堤，可以直接在原路堤上用冲击压路机和强夯进行施工，使路堤达到质量要求。
4、加宽路堤允许工后沉降和新老路堤差异沉降的控制标准
通过以往改扩建高速公路的实践表明，拼接路堤施工后，原高速公路路堤中心与新路肩的横坡度增大值应小于0.5％，并以此作为该拼接工程的沉降控制标准。
5、新老路基拼接的施工工艺
新老路基拼接的施工工艺研究包括新老路拼接的施工方法、施工工序及流程等。国外针对软土路堤上加宽路堤填筑施工提出了间隙法施工。这是一种二步填筑法，先在距离老路堤一定距离外填筑部分新路堤，新老路堤之间留有一定间隙，待地基固结一段时间后再填筑新老路堤之间的间隙。由于在第一阶段新路堤填土自重作用下的固结会使新老路堤间隙下的软土强度和水平应力提高，因而可以有效减少第二阶段填土对老路堤产生的附加变形，而且这种分布填筑法要比一次性整体填筑对老路堤产生的变形要小。
6、结语
总的来看，国内的高等级公路加宽工程中，均意识到差异沉降的问题，同时也提出了诸多技术措施来减少差异沉降。但就高等级公路路堤的沉降计算方法和容许不均匀沉降指标等方面还缺乏合理的评价，使加宽路堤的设计和施工带有一定的盲目性。而与高等级公路加宽工程相比，等级路的升级改建有待研究的理论、技术更多更难，还存在旧路堤的进一步压密问题，加强旧路加宽理论、技术的研究是非常必要的。
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准.公路路基设计规范(JTGD30-2004)北京.人民交通出版社
[2]中华人民共和国行业标准.公路软土地基路堤设计与施工技术规范(JTJ017-96)北京.人民交通出版社
