舊路拓寬改造時新舊路基不均勻沉降的研究

朱濤

摘要 隨著城市快速發展，道路拓寬改造已成為城市建設的重要部分。然而，新舊路基不均勻沉降是舊路拓寬改造中不可避免的問題，嚴重影響道路使用壽命和交通安全?；诖?，文章立足工作實踐，通過分析新舊路基不均勻沉降的機理和影響因素，探討了其相應的控制技術，并提出了相關建議及策略，為我國公路拓寬改造工程建設提供了一定的理論和實踐參考。

關鍵詞 舊路拓寬改造；新舊路基不均勻沉降；病害機理；影響因素；控制技術

中圖分類號 U416.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）05-0123-03

0 引言

隨著城市人口和經濟的快速發展，道路交通壓力日益加大。在城市道路拓寬改造過程中，舊路拓寬改造已成為增加道路通行能力的主要手段。然而，在舊路拓寬改造中，新舊路基不均勻沉降是一個普遍存在的問題，嚴重影響道路使用壽命和交通安全。因此，加深舊路拓寬改造時新舊路基不均勻沉降的研究，已成為舊路拓寬改造中的重要課題。該文旨在探討新舊路基沉降變形特征，研究其產生的原因和解決方案，對我國道路拓寬改造工程的高質量建設具有重要意義。

1 新舊路基不均勻沉降研究與控制的重要意義

1.1 新舊路基不均勻沉降概念

在道路拓寬或改造過程中，新建路基與原有舊路基之間由于地質條件、承載能力、沉降特性等方面的差異，導致沉降速度和程度不一致的現象稱為新舊路基不均勻沉降[1]。不均勻沉降會降低道路的使用壽命和行車安全性。因此，在道路拓寬或改造工程中，需采取一定的措施來處理和預防新舊路基不均勻沉降問題。

1.2 新舊路基不均勻沉降研究與控制的重要意義

我國公路交通量逐年遞增，早期建設的公路已難以滿足城市發展需要，導致公路舒適、快捷的功能難以充分發揮。因此，開展舊路拓寬改造已成為公路建設行業的重要任務之一。但在新舊路基連接中，常出現不均勻沉降問題，導致路基路面發生開裂、滑移等現象。

當前，我國在舊路拓寬改造方面實踐經驗不足，相關的設計及計算理論尚不成熟，導致部分舊路拓寬改造工程建設效果不理想，開通運營一段時間后即出現縱向開裂問題。因此，對新舊路基結構銜接的關鍵技術進行研究，分析新舊路基不均勻沉降機理，制定出可行的解決方案顯得尤為重要。通過開展深入的研究，有助于保證公路改擴建工程的高質高效開展，為類似拓寬改造工程提供更為科學的設計及施工依據[2]。

2 新舊路基不均勻沉降病害及其成因

2.1 新舊路基不均勻沉降常見病害

舊路通過拓寬改造雖能有效提高交通運輸能力，但在運營期間易出現大量病害，如路基失穩、路面結構損壞、邊坡坍塌、新舊路基結合部位邊坡強度不足等病害，給公路正常運營、人民生命財產安全帶來了嚴峻的挑戰。

2.1.1 路基失穩

在舊路拓寬改造過程中，新舊路基銜接是一個重要的環節[3]。然而，新舊路基經常會出現銜接處滑動問題，特別是在地基土質較軟弱、坡勢較陡以及高填方路堤結構地帶。若未得到及時處治，會引發整體坍塌等安全事故。此外，滑動問題會導致路面結構產生縱向裂縫，一旦雨水滲入裂縫，會進一步降低路基結構的整體性和穩定性。

2.1.2 路面結構損壞

新舊路基出現不均勻沉降，會引發路面破損問題，進而影響道路使用壽命。路面材質不同，破損情況不同。例如，水泥路面易出現脫空問題，進而導致板塊斷裂；而瀝青路面的結合料松散，拼接處會出現開裂或面層破碎情況，嚴重影響路面的穩定性和耐久性。

2.1.3 邊坡病害

在公路拓寬改造過程中，新舊路基沉降不均可能導致邊坡結構的穩定性下降。自然水滲入時，會加劇邊坡的病害問題，如淺層滑坡、侵蝕剝落等，嚴重影響公路工程的后期運營穩定性和長期效益。

2.2 新舊路基不均勻沉降原因分析

2.2.1 路基結構不同

新舊路基結構設計不同，新路基在設計時考慮了更多的加強措施，如較厚的路基層、更密實的壓實度等，而舊路基的結構設計則可能較簡單。因此，在新舊路基接口處，由于路基結構的差異性，沉降的速度和大小不同，導致新舊路基不均勻沉降[4]。

2.2.2 土質條件不同

新舊路基所處的土質條件不同，土質穩定性和可壓縮性亦不同[5]。新路基所處的土壤可能較為松散，而舊路基則可能因為經過多年的固結，土質較為緊實。因此，在新舊路基接口處，土質的不同也會導致沉降的速度和大小不同，變形規律如圖1所示。

2.2.3 環境因素影響

土壤的含水量、降雨量以及溫度等因素，均會對新舊路基的沉降產生影響。例如，當土壤的含水量增加時，土壤吸水膨脹程度增大，引起土壤體積的增大，因而對路基的沉降產生影響。此外，當溫度變化時，也會導致土壤體積的變化，進而影響路基的穩定性。

2.2.4 壓實度不同

新路基為近期施工，壓實度高，土壤顆粒之間結合緊密，承載能力較強，而舊路基由于使用時間較長，壓實度會逐漸降低，導致土壤顆粒之間的結合變松散，承載能力下降，造成新舊路基壓實度不同，從而導致不均勻沉降的問題。此外，新舊路基不同的施工工藝也會影響壓實度的不同。例如，在新路基施工時，可采用先填土再進行壓實的工藝，以確保土壤結實緊密，承載能力較強。而舊路基的施工工藝可能較為簡單，且缺乏現代化的壓實設備和技術，因此壓實度較低，容易導致不均勻沉降的問題。

2.2.5 填料不同

填料材料是路基結構的重要組成部分，承擔著支撐和分散荷載的功能[6]。然而，不同材料的填料具有不同的力學性能和沉降性能，從而在路基承載能力和沉降性能方面存在差異。新舊路基填筑材料來源廣泛，難以確保其一致性，進而導致新舊路基沉降速率和大小不同。

2.2.6 人為因素

人為因素是新舊路基不均勻沉降的原因之一，主要體現在以下幾方面：

（1）設計不合理。在舊路拓寬改造過程中，設計方案不合理是導致新舊路基不均勻沉降的主要原因之一[7]。例如，新路基和舊路基之間未進行足夠的土質處理和加固，導致新舊路基之間的土質差異過大，從而引起不均勻沉降。

（2）施工質量差。新舊路基在施工過程中，若施工質量不過關，會導致新舊路基不均勻沉降。例如，施工過程中沒有按照設計方案進行施工，壓實程度不夠或者新路基和舊路基之間的銜接處理不當等。

（3）維護不及時。拓寬改造工程投入使用后，若對道路的維護保養不及時，例如雨季路面未及時排水或者路面漏修，均會導致路基受到不同程度的損壞，從而導致新舊路基的不均勻沉降。

3 新舊路基不均勻沉降的防治措施

3.1 做好地基勘察與評估

通過對地基的承載能力、沉降特性和交通荷載等因素的評估，為設計人員提供了重要數據，有助于制定合適的地基處理、加固和施工方案，降低新舊路基的不均勻沉降風險[8]。同時，地基勘察與評估可以發現潛在的地質問題，如軟土層、膨脹土層或巖層裂縫等，及時采取相應的處理措施，保證道路建設的安全性和穩定性。此外，地基勘察與評估還有助于合理設計排水系統，防止地基飽和度過高導致沉降風險增加。

3.2 強化地基處理

在道路拓寬改造中，新舊路基交接處存在承載能力不同、地質條件復雜、沉降特性不一等問題，可能導致新舊路基發生不均勻沉降，影響道路使用壽命和行車安全。通過強化地基處理，可以對新舊路基交接處進行針對性加固，提高其承載能力，使其在受到交通荷載作用時更穩定。處理措施包括挖除不穩定土層、換填高強度土、使用地基加固材料如土工布、土工格柵等，以改善地基土的物理和力學性質，提高地基的整體穩定性，減小新舊路基間的沉降差異。

3.3 合理設置過渡段

在道路拓寬改造中，通過合理設置過渡段，可以在新舊路基交接處采取緩和的結構設計和施工方法，使得交通荷載得以逐漸傳遞，避免應力集中。過渡段的設計應根據地質條件、新舊路基的承載能力和沉降特性等因素進行，確保其長度、結構及材料都能滿足工程需求。除了有助于減小新舊路基間的沉降差異以外，過渡段的合理設置還能提高道路的整體穩定性和使用壽命。

3.4 設計合理的排水系統

良好的排水系統能有效減輕地基土的飽和度，降低沉降風險，并有助于保持道路結構的完整性和穩定性[9]。在道路拓寬改造中，新舊路基交接處可能存在地質條件復雜、沉降特性不一致等問題，導致地下水流動不暢，從而引發不均勻沉降。通過設計合理的排水系統，可以確保新舊路基交接處的地下水流動暢通，防止積水對地基土的飽和度過高，減輕沉降風險。排水系統的設計應考慮地形、降雨量、土壤滲透性等因素，以提高排水效率。此外，排水系統可以采用溝渠、管道、透水管等多種形式，以適應不同的工程需求。

3.5 使用土工合成材料

土工合成材料，如土工布、土工格柵、土工膜等，具有高強度、抗拉、耐腐蝕、抗老化等優點。通過使用土工合成材料，可以加強新舊路基交接處的地基土，提高其承載能力和抗變形能力。土工合成材料在地基處理中起到篩分、加固、隔離、排水等作用，有助于減輕新舊路基間的沉降差異，提高道路的整體穩定性和使用壽命。

此外，使用土工合成材料還能節約資源，降低工程成本。相較于傳統的地基處理方法，土工合成材料能更有效地改善土層性能，減少填土厚度、挖掘范圍及施工時間，從而降低工程成本。

3.6 加強施工質量控制

高質量的施工可以確保地基處理、加固和道路結構的穩定性，降低新舊路基間的沉降差異。在整個施工過程中，通過加強施工質量控制，嚴格按照設計方案和施工規范進行操作，確保地基處理和加固措施得到有效執行。同時，通過對施工過程中的關鍵環節進行監控和檢測，包括土方開挖、填土壓實、排水系統安裝、土工合成材料鋪設等，可確保施工質量符合要求。此外，通過加強施工質量控制，對施工過程進行嚴密監測，可以在問題出現時及時采取相應的糾正措施，防止問題進一步擴大，影響道路質量。

3.7 設置伸縮縫

伸縮縫作為一種特殊的道路結構設計，可設置在新舊路基交接處，以容納沉降引起的位移。通過設置伸縮縫，將應力集中進行分散，避免道路結構受到過大的應力，減輕道路結構的損壞風險。伸縮縫的設計中，應考慮道路材料、交通荷載、氣候條件、沉降預測等因素，以保證其尺寸、位置和形式能夠滿足實際需求。

3.8 維護與監測

道路拓寬改造投入使用后，應定期對道路結構、排水系統、伸縮縫等關鍵部位進行檢查、維修和更新，確保道路結構的完整性和安全性[10]。主要體現在以下幾方面：

（1）通過后期維護，及時發現和修復因不均勻沉降導致的損壞，如裂縫、變形等，防止問題擴大，影響道路功能。定期對道路進行養護，包括清理排水系統、修補裂縫和更換損壞的伸縮縫材料等，有助于延長道路使用壽命，提高道路質量。

（2）通過對新舊路基交接處的沉降、應力等參數進行定期監測、測量，及時發現潛在的不均勻沉降問題，為采取進一步的處理措施提供依據。此外，監測數據可以幫助工程師評估道路結構的穩定性，指導后期維護和修復工作。

4 結語

綜上所述，隨著我國公路建設的不斷推進，公路拓寬改造項目越來越多。在公路拓寬改造過程中，新舊路基不均勻沉降問題一直困擾著廣大工程建設者，也關系著拓寬改造項目建設的成敗，必須采取行之有效的控制措施。該文深入剖析了新舊路基不均勻沉降的原因及其影響因素，提出了切實可行的處治技術及建議，對我國公路拓寬改造工程的實施具有一定的參考價值。

參考文獻

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