公路改擴(kuò)建關(guān)鍵技術(shù)研究——軟土路段沉降觀測(cè)及處治技術(shù)研究論文

1、<p><b>　　鄭州交通職業(yè)學(xué)院</b></p><p>　　畢 業(yè) 論 文</p><p>　　論文題目：公路改擴(kuò)建關(guān)鍵技術(shù)研究</p><p>　　軟土路段沉降觀測(cè)及處治技術(shù)研究</p><p>　　所屬系別：交通工程系</p><p>　　專業(yè)班級(jí)：道路橋梁工

2、程</p><p>　　姓 名：張玉濱</p><p>　　學(xué) 號(hào)：200708050410413</p><p><b>　　指導(dǎo)教師：張新新</b></p><p>　　撰寫(xiě)日期 2010 年 4 月</p><p><b>　　摘要：</b>

3、;</p><p>　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)高速公路的建設(shè)十分迅猛。2007年12月18日交通部副部長(zhǎng)翁孟勇在國(guó)新辦舉行的新聞發(fā)布會(huì)上宣布，經(jīng)過(guò)近15年，特別是“十五”和“十一五”的建設(shè)，總規(guī)模約3.5萬(wàn)公里的“五縱七橫”國(guó)道主干線于07年年底基本貫通，實(shí)現(xiàn)了本屆政府任期內(nèi)的目標(biāo)。高速公路通車?yán)锍?7年年底達(dá)5.3萬(wàn)公里，居世界第二。我國(guó)高速公路建設(shè)起步于1988年的滬嘉高速公路?，F(xiàn)在有相當(dāng)一部分已不能適

4、應(yīng)交通量增長(zhǎng)和社會(huì)發(fā)展的要求，迫切需要擴(kuò)大道路通行能力。從長(zhǎng)遠(yuǎn)和經(jīng)濟(jì)的角度講，高速公路的擴(kuò)建加寬工程，將是本世紀(jì)初我國(guó)公路建設(shè)亟待解決的問(wèn)題。</p><p>　　關(guān)鍵詞：高速公路，建設(shè)，社會(huì)發(fā)展，技術(shù)，里程</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of t

5、he national economy, China's very rapid construction of the highway. December 18, 2007 Weng Yong, vice minister of Ministry of Communications in the Information Office held a press conference announced that after nea

6、rly 15 years, especially "15" and "Eleventh Five-Year" building, with a total size of about 35,000 kilometers of "five vertical cross-seven" national backbone in the basic run through the en

7、d of 2007 to achieve the current government term goals. The tra</p><p>　　Key words：Highway, construction, social development, technology, mileage</p><p><b>　　目 錄</b></p><

8、;p><b>　　1 前  言</b></p><p>　　2 高速公路加寬發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　2.1、國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀3</p><p>　　2.2、國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀4</p><p><b>　　3 主要研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　3.

9、1、高等級(jí)公路加寬病害特征6</p><p>　　3.2、高等級(jí)公路加寬軟土地基段差異沉降6</p><p>　　3.3、高等級(jí)公路加寬軟土地基處理方法6</p><p>　　3.4、軟基加寬主要病害調(diào)查及機(jī)理分析7</p><p>　　3.5、軟基病害機(jī)理分析及處理方法11</p><p>　　3.6、本章

10、小結(jié)14</p><p>　　4 軟土地基差異沉降及控制標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　4.1、軟土地基沉降觀測(cè)及機(jī)理分析15</p><p>　　4.2、加寬工程軟土段沉降控制標(biāo)準(zhǔn)21</p><p>　　4.3、本章小結(jié)24</p><p>　　5 高速公路改擴(kuò)建軟土地基沉降處理方法</p>

11、<p>　　5.1軟土地基處理方法25</p><p>　　5.2、廣佛高速工程實(shí)例31</p><p>　　5.3、軟土地基處理方法比較選擇34</p><p>　　5.4、本章小結(jié)35</p><p>　　6 結(jié)論與展望36</p><p><b>　　7 參考文獻(xiàn)37</b

12、></p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　在我國(guó)尤其是東部沿海已經(jīng)建成使用的高速公路中，有相當(dāng)一部分是修筑在軟土地基上，由于軟土地基具有復(fù)雜的技術(shù)特性，高速公路相應(yīng)的加寬工程也將更加復(fù)雜。以滬寧高速公路為例[1]，沿線軟土成因復(fù)雜，總長(zhǎng)度達(dá)92km，超過(guò)了全線里程的1/3，而且軟土厚度變化大，個(gè)別地段厚度超過(guò)30m?？v觀現(xiàn)有的軟土地基

13、上高速公路加寬工程，一般遇到的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題有新老公路的融合貫通、新老橋臺(tái)的拼接組合、新老路堤的差異沉降、新老路面的拼接等問(wèn)題。雖然我國(guó)已完成的軟基上高速公路加寬工程積累了一些經(jīng)驗(yàn)，但還沒(méi)有成熟的技術(shù)能夠較好地解決這一問(wèn)題，很多加寬工程的處治效果不佳，通車后不久就出現(xiàn)了路面縱向開(kāi)裂等嚴(yán)重病害。同時(shí)由于相關(guān)的成果大都建立在試驗(yàn)路基礎(chǔ)之上，缺乏相應(yīng)的理論支撐，因此深入研究加寬工程中新老路堤變形特性、新老路基結(jié)合部處治及新老路面銜接等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)

14、題和差異沉降控制標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)提高加寬高速公路的使用性能具有重要的理論意義和使用價(jià)值。</p><p>　　2、高速公路加寬發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　2.1、國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　國(guó)外對(duì)于高速公路拓寬工程的理論研究，特別是軟土地基上高速公路拓寬工程起步較早。</p><p>　　1999年美國(guó)普渡大學(xué)的RichardJ.Descha

15、mps[2]等人對(duì)加寬路基進(jìn)行了研究，提出了加寬路基的設(shè)計(jì)指南和施工步驟，并對(duì)相應(yīng)的規(guī)范進(jìn)行了修訂。主要內(nèi)容如下：</p><p>　　1)道路的加寬包括以下兩種類型：a保持邊坡坡度不變的加寬；b保持坡腳位置不變，使邊坡變陡的加寬；</p><p>　　2)報(bào)告對(duì)印第安那州(Indiana)五條加寬的道路進(jìn)行了調(diào)查，其中三條加寬成功，兩條失敗。加寬失敗路段的調(diào)查包括現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和室內(nèi)試驗(yàn)，包括

16、標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗(yàn)(SPT)和錐貫入試驗(yàn)(CPT)、鉆孔試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)密度試驗(yàn)、液塑限試驗(yàn)、壓實(shí)度檢測(cè)和強(qiáng)度試驗(yàn)。調(diào)查表明加寬失敗路段的主要失敗原因是：不合標(biāo)準(zhǔn)的壓實(shí)度；不合適的臺(tái)階開(kāi)挖；道路表面水流的滲透也會(huì)飽和軟化路基土，導(dǎo)致加寬失敗。</p><p>　　3)加寬時(shí)要考慮的問(wèn)題：a臺(tái)階的開(kāi)挖；b壓實(shí)度的控制；c新填土的滲透性應(yīng)與老路基土盡量保持一致；d完善的路表排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和對(duì)地下水的適當(dāng)?shù)目紤]。</p&g

17、t;<p>　　美國(guó)鹽湖城某一公路改擴(kuò)建工程，有27km的道路位于強(qiáng)度較低、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的軟弱地基上，但路基容許施工期限很短(12-18個(gè)月)，為保證路堤施工的穩(wěn)定性并減小工后不協(xié)調(diào)變形，采取了多項(xiàng)工程措施。其中包括：設(shè)置塑料排水板、置換地基、路堤分期施工、輕質(zhì)路堤、加筋擋墻和設(shè)置樁基礎(chǔ)等。</p><p>　　澳大利亞交通部門出于對(duì)環(huán)保的考慮曾在南澳洲一條高速公路拓寬改建時(shí)，對(duì)拓寬部分軟弱地基表層土

18、體，采用專門機(jī)械翻松表層土，再摻加一定比例的生石灰、粉煤灰和液體固化劑進(jìn)行混合攪拌來(lái)進(jìn)行處治。處治后通過(guò)落錘式彎沉儀檢測(cè)路基路面整體抗變形能力滿足設(shè)計(jì)要求。通車2年后道路狀況良好，未發(fā)現(xiàn)相關(guān)病害產(chǎn)生。</p><p>　　日本對(duì)軟土地基上路基不均勻沉降控制方面進(jìn)行了多方面的研究，其中包括針對(duì)半幅拓寬路堤提出了一系列工程措施。公路拓寬時(shí)將原有雙向車道保留，作為拓寬后新路的一個(gè)方向的行車道，而在不遠(yuǎn)處(相距1-3米)

19、增設(shè)一新路堤作為新路的另一個(gè)方向的行車道。此時(shí)原有修筑的路堤已經(jīng)完成固結(jié)沉降而處于穩(wěn)定，而由于拓寬路堤的影響，老路堤也傾向于新路堤一側(cè)沉降，導(dǎo)致老路堤表面平整度下降，路面開(kāi)裂。推薦采取的措施一般有：通過(guò)在原有路堤外側(cè)路肩處豎向打入一定深度的扳樁，使新拓寬路堤的沉降隔離在板樁處，以起到消除由于新路堤的沉降給老路堤帶來(lái)的連帶沉降影響；或通過(guò)在新路堤地基部分設(shè)置擠實(shí)砂樁、石灰樁等復(fù)合地基來(lái)減小新路堤的沉降量，最終達(dá)到減小老路堤的影響；以及通過(guò)

20、在新填路堤地基處打入預(yù)制樁來(lái)減小新路堤的沉降。</p><p>　　2.2、國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　自1997年8月我國(guó)首條高速公路加寬工程—廣佛高速公路加寬工程動(dòng)工以來(lái)，先后有海南環(huán)島東線、滬杭甫、哈大、沈大、滬寧、南京繞城等高速公路相繼局部或全線擴(kuò)建加寬。</p><p>　　表1我國(guó)主要高速公路改擴(kuò)建工程概況</p><p>

21、<b>　　各個(gè)工程概況</b></p><p>　　(1)廣佛高速公路加寬工程</p><p>　　廣佛高速公路加寬工程從起點(diǎn)至雅瑤立交段，全長(zhǎng)6.864 km，按高速公路八車道標(biāo)準(zhǔn)加寬擴(kuò)建，兩側(cè)各加寬兩條車道，全寬達(dá)41m；雅瑤立交至終點(diǎn)謝邊段，全長(zhǎng)6.971 km，按高速公路六車道標(biāo)準(zhǔn)加寬擴(kuò)建，兩側(cè)各加寬一條車道，全寬達(dá)33.5m。加寬工程從1997年10月開(kāi)工

22、，到1999年12月完工，成為全國(guó)首條高速公路加寬擴(kuò)建工程。</p><p>　　(2)滬杭甫高速公路加寬工程[3]</p><p>　　滬杭雨高速公路浙江段全長(zhǎng)248 km，分三期實(shí)施八車道加寬建設(shè)，總投資55億元。一期紅墾至沽沫段，加寬為設(shè)港池或停車帶的雙向八車道，已于2000年10月開(kāi)工建設(shè)。二期紅墾至楓徑段，全長(zhǎng)120 km，加寬為標(biāo)準(zhǔn)雙向八車道，2003年底開(kāi)工，2005年完成。

23、三期沽沫至寧波段，2004年開(kāi)工，2007年完成。</p><p>　　(3)沈大高速公路加寬工程[4]</p><p>　　2002年5月28日，沈陽(yáng)至大連高速公路加寬改造工程全線開(kāi)工。沈大高速公路原為4車道，路基寬度26m，加寬改造后將為8車道，設(shè)計(jì)時(shí)速120 km，基本沿兩側(cè)加寬，局部單側(cè)加寬，路基寬度42m。加寬改造工程全長(zhǎng)348 km，投資額近79億元，2004年9月建成通車。&

24、lt;/p><p>　　(4)海南環(huán)島東線高速公路加寬工程</p><p>　　海南環(huán)島東線高速公路加寬工程分兩期進(jìn)行，一期工程(?？谝画偤６?86.15 km于1996年11月正式動(dòng)工，1998年3月建成通車。二期工程(瓊海一三亞段)分兩階段進(jìn)行，1998年6月，二期工程(瓊海-陵水段)108 km正式動(dòng)工，2000年1月建成通車；2000年中旬，二期工程(陵水一三亞段)57 km正式動(dòng)工，

25、全部工程于2001年9月建成通車。</p><p>　　前文對(duì)國(guó)內(nèi)外高速公路加寬工程概況進(jìn)行了概括總結(jié)，下面再對(duì)前文總結(jié)的加寬工程涉及到的技術(shù)問(wèn)題及對(duì)策進(jìn)行分析。軟土地基上高速公路加寬工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及到的問(wèn)題很多，由于篇幅所限和根據(jù)本文研究的重點(diǎn)，下面僅對(duì)軟土段加寬工程主要病害及機(jī)理、軟土地基路段差異沉降的機(jī)理、沉降控制標(biāo)準(zhǔn)及加寬方法等技術(shù)對(duì)策進(jìn)行分析。</p><p>　　3 本

26、文主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　3.1、高等級(jí)公路加寬病害特征</p><p>　　高等級(jí)公路路基加寬工程中，原有路基經(jīng)過(guò)多年運(yùn)營(yíng)，地基及路基沉降已基本完成。對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)建加寬時(shí)，由于新舊路基在沉降、永久變形累積、穩(wěn)定性和路基承載力等方面的差異，在新舊路基之間產(chǎn)生相對(duì)過(guò)大的差異沉降，進(jìn)而會(huì)引起既有路基變形，新路基失穩(wěn)，嚴(yán)重時(shí)則出現(xiàn)路基拉裂，下沉過(guò)速等病害，這將會(huì)對(duì)高速公路的正常營(yíng)運(yùn)帶來(lái)難

27、以估量的不良后果。</p><p>　　3.2、高等級(jí)公路加寬軟土地基路段差異沉降</p><p>　　公路路基沉降主要由兩部分組成，即地基在路基自重作用下的固結(jié)壓縮變形以及路基本身的固結(jié)壓縮變形。由于路基是分層施工的，根據(jù)應(yīng)力擴(kuò)散原理，路基土承受壓路機(jī)的輪壓作用最明顯，可以認(rèn)為已經(jīng)得到很大程度的壓實(shí)，而地基的壓實(shí)效果不明顯。路基的工后沉降量主要是由地基土的沉降固結(jié)引起，但也不能排除路基本

28、身的次固結(jié)變形，即土體骨架發(fā)生粘滯蠕變所致。</p><p>　　路基拓寬后的不均勻沉降，主要是由于拓寬工程的工程特點(diǎn)決定的。一般認(rèn)為，在新路基的路肩邊緣處沉降量最大，而舊路基中心線處沉降量最小。由于新舊路基的相互作用與影響，拓寬路基頂面沉降曲線是一條非線性變化的曲線，且最大沉降位置與路基高度，拓寬寬度等邊界條件有關(guān)。</p><p>　　3.3、高等級(jí)公路加寬軟土地基處理方法</p

29、><p>　　要保證軟基路段的加寬工程質(zhì)量，減小新老路基的差異沉降，其下軟土地基處治是最為關(guān)鍵的措施。圍繞減小新老路基差異沉降這個(gè)中心，我們可以從兩個(gè)方面著手考慮：</p><p>　　一、是提高地基承載力，從加固軟土地基入手，提高軟土地基剛度，來(lái)減小差異沉降的發(fā)生。其核心是要找到經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上都可行的地基處治方法。</p><p>　　二、是減小路堤荷載，研發(fā)新型填筑

30、材料，使其既能滿足公路行車安全又具有輕質(zhì)的特點(diǎn)，減小對(duì)軟土地基的附加應(yīng)力，從而達(dá)到減小差異沉降的目的，這些都涉及到軟基處治優(yōu)化選擇的問(wèn)題。</p><p>　　3.4、軟基加寬主要病害調(diào)查及機(jī)理分析</p><p>　　軟土地基上高速公路拓寬工程的病害表現(xiàn)形式多種多樣的。通過(guò)對(duì)寧溧公路、南京繞城公路等幾條拓寬道路縱向裂縫比較嚴(yán)重的典型路段的調(diào)查研究，陳玉良[5] 等提出拓寬路基的病害具有如

31、下特點(diǎn)：（1)裂縫均集中在高路堤拓寬路段（2)出現(xiàn)裂縫的拓寬部位地質(zhì)情況較差，一般均存在軟土層、水塘、低洼地（3)裂縫所在位置均發(fā)生在老路上（4)根據(jù)施工記錄及工后記錄，路基工程一般工期均在三個(gè)月左右，裂縫產(chǎn)生時(shí)間一般在工后3個(gè)月，裂縫穩(wěn)定時(shí)間不一。</p><p>　　按照路基拓寬的損壞機(jī)理錢勁松等[6]提出降拓寬路基的損壞歸結(jié)為二類：拓寬路基穩(wěn)定性不足導(dǎo)致的損壞以及新老路基不協(xié)調(diào)變形引起的損壞。前者是

32、拓寬路基自身穩(wěn)定性不能充分滿足穩(wěn)定性要求導(dǎo)致的，后者則是新老地基和路基的不均勻變形引發(fā)的。數(shù)值分析表明，路面結(jié)構(gòu)性破壞的模式有四種：結(jié)合部的剪切開(kāi)裂(沿結(jié)合面滑移)、結(jié)合部的彎拉開(kāi)裂(基層頂部或底部)、老路基頂面開(kāi)裂以及新路或老路的基層底面開(kāi)裂。要從根本上解決或減少拓寬路基的病害，必須了解產(chǎn)生拓寬路基病害的原因和損壞機(jī)理。</p><p>　　(一)、高速拓寬拼接方式</p><p>　　

33、考慮到投資、占地以及路網(wǎng)分布等方面的因素，目前我國(guó)高速公路的擴(kuò)建大多采用老路加寬的方案。老路加寬方案就是在已有高速公路的兩側(cè)或一側(cè)加寬幾條車道的建設(shè)方案。此外還可以考慮采用高架（如中央高架或兩側(cè)高架）和中間分隔帶預(yù)留等方案。另外，隨著高速公路網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，高速公路的相交日益增多，新老高速公路的拼接段與高速公路改擴(kuò)建加寬存在類似的問(wèn)題。各種高速公路拓寬與拼接形式如圖2-1——圖2-4所示。</p><p>　　圖2

34、-1高速公路單側(cè)拓寬方式</p><p>　　圖2-2高速公路兩側(cè)拓寬方式</p><p>　　圖2-3高速公路中間預(yù)留方式</p><p>　　圖2-4高速公路的拼接方式</p><p>　　(二)、軟基加寬主要病害</p><p>　　1、經(jīng)過(guò)調(diào)查研究分析高等級(jí)公路加寬后主要存在一下病害[7]：</p>

35、<p>　?。?）新加寬路基失穩(wěn) 新加寬路基失穩(wěn)主要表現(xiàn)為加寬路基沿新老路基結(jié)合面發(fā)生滑移，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生整體坍塌。</p><p>　?。?）路面破壞 高等級(jí)公路改擴(kuò)建瀝青路面損壞主要表現(xiàn)為出現(xiàn)面層破碎、結(jié)合料松散、道路橫坡改變等癥狀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生沿結(jié)合面走向的縱向裂縫。路面破壞是高等級(jí)公路改擴(kuò)建工程中最常見(jiàn)的病害形式。路基的變形不協(xié)調(diào)會(huì)通過(guò)路面結(jié)構(gòu)層反映出來(lái)，所以大多數(shù)路面病害都是路基病害的反映

36、。</p><p>　?。?）路面整體性能下降 隨著路面病害的產(chǎn)生和道路縱橫坡的變化，道路結(jié)構(gòu)性能和服務(wù)性能也隨之下降。</p><p>　　2.而造成這些病害的主要原因有以下兩個(gè)方面：</p><p>　?。?）穩(wěn)定性不足 穩(wěn)定性不足是指加寬路基自身穩(wěn)定性不能滿足穩(wěn)定要求，或者新老路基結(jié)合部結(jié)合強(qiáng)度不足。</p><p>　　（2）變形

37、不協(xié)調(diào) 新老路基變形不協(xié)調(diào)以不均勻沉降為主，是地基和路堤的固結(jié)沉降與壓縮變形的空間差異在路基頂面的反映。</p><p><b>　　2、新加寬路基失穩(wěn)</b></p><p>　　公路路基作為路面的基礎(chǔ)，與路面共同承受交通荷載的作用，它的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性直接影響到路面的使用性能，所以，路基的穩(wěn)定性好壞直接影響到公路使用性能的好壞。新加寬路基失穩(wěn)主要表現(xiàn)為加寬路

38、基沿新老路基結(jié)合面發(fā)生滑移，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生整體坍塌。當(dāng)加寬路基沿結(jié)合面滑移量較小時(shí)，新老路基結(jié)合面會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)，導(dǎo)致新老路基結(jié)合部位的路面開(kāi)裂，雨水由裂縫滲入，結(jié)合面強(qiáng)度急劇降低，給路基穩(wěn)定性留下更大的隱患；當(dāng)路基滑移量較大、甚至整體坍塌時(shí)，會(huì)造成加寬路面整體破壞，甚至使既有路基相繼出現(xiàn)失穩(wěn)，致使既有路面也發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞和使用功能的下降。</p><p>　　下面僅就平原區(qū)的軟土地基進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹[8]：平原區(qū)軟土大多分

39、布在濱海、湖沼、河灘沉積等地區(qū)，其天然含水量高、壓縮性大、抗剪強(qiáng)度低，因此修建在軟土地基上的高速公路路基容易發(fā)生沉陷、坍塌、滑移、開(kāi)裂等病害，導(dǎo)致路基失穩(wěn)。一般對(duì)于軟土區(qū)高路堤、新建路基的穩(wěn)定問(wèn)題都給予足夠的重視，而對(duì)于低矮路堤、水塘地段路基以及新老路基拼接的情況的沉降和穩(wěn)定可能還未有引起充分重視。</p><p>　　1、 淺層軟土地段低矮路堤 淺層軟土(淤泥、泥沼、飽和粉細(xì)砂土及有機(jī)質(zhì)土)指軟土埋深較淺，表

40、層風(fēng)化硬殼層較薄(小于1m) 的軟土地基。處理不當(dāng)容易造成路基沉陷。</p><p>　　2、 水塘地段路基 平原水網(wǎng)地區(qū)水系發(fā)達(dá)，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)豐富，道路時(shí)常穿越水塘。對(duì)于部分在塘范圍的路基，如果處理不當(dāng)容易發(fā)生邊坡穩(wěn)定破壞。</p><p>　　3、 軟土段一側(cè)臨空的路基 平原區(qū)低路堤一般不會(huì)發(fā)生邊坡穩(wěn)定問(wèn)題，這種情況主要因?yàn)殚_(kāi)挖排水溝人為造成脫空臨空面，形成一個(gè)“高路堤”，路基下軟土

41、層充當(dāng)該高路堤的不穩(wěn)定部分，而這種“高路堤”是不能與層層填筑壓實(shí)的路基相提并論的。</p><p>　　4、軟土段新老路基拼接 舊路改擴(kuò)建過(guò)程中新老路堤的拼接會(huì)帶來(lái)兩方面的問(wèn)題。一個(gè)是新路沿與老路的拼接面下滑；另一種由于路基是一個(gè)三維連續(xù)體新路的下沉必然帶動(dòng)老路一起沉降。</p><p><b>　　3、路面破壞</b></p><p>　　

42、路基的差異變形會(huì)通過(guò)路面結(jié)構(gòu)反映到路表上，所以大多數(shù)路面病害都是路基病害的反映.瀝青路面會(huì)產(chǎn)生沿結(jié)合面走向的裂縫，面層破碎、結(jié)合料松散、道路橫坡改變等。</p><p>　　（1）、 高等級(jí)公路改擴(kuò)建瀝青路面損壞主要為面層破碎、結(jié)合料松散、道路橫坡改變等， 嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生沿結(jié)合面走向的縱向裂縫。路面損壞是高等級(jí)公路改擴(kuò)建工程中最常見(jiàn)的病害形式。路基的變形不協(xié)調(diào)會(huì)通過(guò)路面結(jié)構(gòu)層反映出來(lái)， 因此公路改擴(kuò)建工程中大多數(shù)

43、路面病害都是路基病害的反映。</p><p>　?。?）、 水泥混凝土路面損壞主要為唧漿和脫空現(xiàn)象， 進(jìn)一步發(fā)展會(huì)引起結(jié)合面附近出現(xiàn)縱縫、裂縫處板塊斷裂以及裂縫的擴(kuò)展。由于結(jié)合部位兩側(cè)的新老路基沉降速率不一致， 沉降量不同導(dǎo)致結(jié)合部位存在應(yīng)力突變、集中現(xiàn)象。當(dāng)彎拉應(yīng)力大于結(jié)合界面強(qiáng)度時(shí)， 會(huì)在該處產(chǎn)生開(kāi)裂錯(cuò)臺(tái)。另外， 新加寬路基邊坡坡角在填土自重作用下逐漸發(fā)生側(cè)向位移， 進(jìn)一步帶動(dòng)其上的填土產(chǎn)生沉降和側(cè)向位移，

44、 使整個(gè)加寬部分的填土沿結(jié)合部位產(chǎn)生橫向和豎向移動(dòng)。由于這兩方面因素的作用，會(huì)在交界處形成縱向裂縫。</p><p>　?。?）、 新老路基結(jié)合部位施工工藝較復(fù)雜， 施工難度較大， 在此常產(chǎn)生人為的質(zhì)量因素， 如密實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等也是產(chǎn)生縱向裂縫的原因之一。當(dāng)其在軟土地區(qū)進(jìn)行路基加寬改建， 其中原路基底部地基土的沉降固結(jié)狀態(tài)、加寬路基的水文、物理、力學(xué)性能， 加寬路基新增的作用力對(duì)沉降變形的影響等也會(huì)導(dǎo)致路

45、面開(kāi)裂。</p><p>　　4、路面整體性能下降</p><p>　　隨著路面病害的產(chǎn)生和道路縱橫坡的變化，道路結(jié)構(gòu)性能和服務(wù)性能也隨之下降，當(dāng)路面狀況指數(shù)(PCI )、結(jié)構(gòu)承載力、平整度等下降到一定程度時(shí)，還將影響行車安全。另外，就新老路基結(jié)合方式而言，在產(chǎn)生相同變形的前提下，雙側(cè)拓寬產(chǎn)生的病害數(shù)量，比單側(cè)拓寬更不利。</p><p><b>　　5、

46、支擋結(jié)構(gòu)損壞</b></p><p>　　支擋結(jié)構(gòu)的損壞主要表現(xiàn)為擋墻墻面開(kāi)裂，墻體整體滑移、傾覆等。而擋墻一般設(shè)置在原地面邊坡較陡的地方。下面就邊坡破壞做一些簡(jiǎn)單的分析[9]。</p><p>　?。?)、 內(nèi)在原因：邊坡在形成過(guò)程中，其內(nèi)部原有的應(yīng)力狀態(tài)將發(fā)生變化，引起應(yīng)力重分布和應(yīng)力集中等效應(yīng)。為適應(yīng)這種應(yīng)力狀態(tài)的變化，邊坡將發(fā)生不同形式和不同規(guī)模的變形與破壞。</

47、p><p>　　（2)、 外部因素：各種自然應(yīng)力和人類工程活動(dòng)也可造成邊坡外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及應(yīng)力狀態(tài)的變化，這些應(yīng)力則是推動(dòng)邊坡演變的外部因素，如降雨，地震，人工加卸載等。</p><p>　?。?)、 坡變形破壞單元的簡(jiǎn)單劃分： a. 拉裂，為拉斷破壞； b. 蠕滑，為剪切變形破壞；c. 彎曲，系指彎曲變形；d. 塑流，系指巖土體中軟弱層(帶) 的壓縮和向臨空或減壓方向的塑性流動(dòng)。</p

48、><p>　　邊坡的變形破壞從而會(huì)導(dǎo)致支擋結(jié)構(gòu)的損壞，從而進(jìn)一步導(dǎo)致道路的破壞，所以保證邊坡的穩(wěn)定性是保證道路發(fā)揮正常功能的一個(gè)重要方面。</p><p>　　3.5、軟基病害機(jī)理分析及處理方法</p><p><b>　　1、機(jī)理分析</b></p><p>　　影響舊路拓寬工程性狀的主要因素有：新老路基間的不協(xié)調(diào)變形、新

49、老路基之間的不良結(jié)合、路基路面整體抗變形能力、路基穩(wěn)定性，以及水紋、地質(zhì)條件等。拓寬工程路基病害的發(fā)生往往不是由單個(gè)因素決定的，而是多種因素共同作用的結(jié)果。</p><p>　?。?）、 新老路基下地基沉降的差異：這是路基拓寬工程容易產(chǎn)生縱向裂縫的最主要原因。新老路基地基壓縮固結(jié)時(shí)間不同，老路地基經(jīng)多年荷載作用，沉降變形已經(jīng)基本穩(wěn)定；而新路地基在施工過(guò)程中以及竣工通車后都將有較大的沉降變形發(fā)生，因此，新老路基下

50、的地基間將產(chǎn)生不均勻變形。同時(shí)，道路拓寬工程工期較短，控制工后差異沉降的難度較大。</p><p>　　（2）、 新老路基強(qiáng)度和剛度的差異：新舊路修筑年代不同，取土地點(diǎn)也不相同，因此加寬路基填筑土料與老路基填筑土料不可能完全相同。填筑材料經(jīng)自身重量、路面和車輛等荷載的作用，老路基已經(jīng)完全被壓實(shí)，而新路基的填料雖經(jīng)嚴(yán)格壓實(shí)，仍有塑性累積變形的存在；同時(shí)，新老路基采用的施工方法和工藝不同，公路等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)也有很大的差

51、異。</p><p>　?。?）、 新老路基結(jié)合部處治措施不當(dāng)：新老路基結(jié)合部是拓寬工程的最薄弱部位，最容易發(fā)生路基病害。如果結(jié)合部表面土體強(qiáng)度不足、臺(tái)階開(kāi)挖不合理以及加筋處治不當(dāng)?shù)?，將?huì)導(dǎo)致拓寬路基沿結(jié)合面產(chǎn)生滑移或蠕滑，在結(jié)合部路面產(chǎn)生縱向裂縫；如果工后路面排水措施不完善，路表水沿裂縫大量下滲，會(huì)加速路基的變形和失穩(wěn)。</p><p>　?。?）、 施工因素的影響：施工因素是導(dǎo)致拓

52、寬路基病害的重要因素，新老路堤結(jié)合部施工過(guò)程中的以下情況會(huì)形成路基病害隱患：</p><p>　　a、 結(jié)合部的表面根植土、松散土層、腐殖土、雜物等清理不徹底，土路肩、硬路肩部位不適宜作填料的材料換填不徹底，填料粒徑偏大、含泥量多，透水性不佳等，使新老路堤結(jié)合部形成薄弱的帶狀結(jié)合面。</p><p>　　b 、邊坡開(kāi)挖面過(guò)大，在已開(kāi)挖的邊坡處沒(méi)有及時(shí)堆放反壓材料，使老的邊坡開(kāi)挖面長(zhǎng)時(shí)間地暴

53、露在外，受到雨水直接沖刷，造成新老路堤虧方，新老路疊合面減少。同時(shí)，地基處理施工、抽水清淤(地下水位降低)及交通荷載等會(huì)對(duì)削坡開(kāi)挖后的老路路基的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。</p><p>　　c 、 路基填料壓實(shí)不到位，引起不均勻沉降，使新老路面結(jié)合部開(kāi)裂。公路拓寬改建通常受地形限制，單幅加寬時(shí)，大型壓實(shí)機(jī)具很難發(fā)揮作用，壓實(shí)難度較大，特別是新老路基結(jié)合部。較低的壓實(shí)度不僅會(huì)使路基塑性累積變形大大增加，而且抗變形能力也大幅

54、下降。</p><p>　　d 、填筑速率過(guò)快，由于拓寬工程工期較緊，過(guò)快的填筑速率使新路基的沉降速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原路基的沉降速率，造成原路基失穩(wěn)或?qū)⒃访胬隽芽p。</p><p>　　e 、 施工中路基排水措施不到位，雨水滲入新老路基，使得結(jié)合部土體的強(qiáng)度降低，影響結(jié)合面的嵌固效果。</p><p><b>　　2、處理方法</b></

55、p><p>　　高速公路拓寬工程的病害的成因是多方面的，但新老路基之間的不良結(jié)合和不均勻變形是最根本的原因，也是路基拓寬工程中的主要控制因素。因此，在高速公路拓寬工程中必須采取切實(shí)有效的工程技術(shù)措施，減小地基的不均勻沉降，保證新老路基的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性，加強(qiáng)新老路基結(jié)合部的處治措施，減少拓寬工程路基的病害發(fā)生。</p><p>　　通?？刹捎密浫醯鼗幚怼⒒浊逵贀Q填、舊路路堤臺(tái)階開(kāi)挖、

56、土工合成材料加筋墊層和加筋土路堤、土工織物防滲和排水、改良土高強(qiáng)路堤和輕質(zhì)路堤、鋪設(shè)土工合成材料防裂層或增大加鋪層厚度等工程技術(shù)措施。</p><p>　　另外對(duì)軟土地基進(jìn)行處治時(shí)，根據(jù)不同的地質(zhì)條件確定合理的處理方法是地基處治效果的關(guān)鍵。軟土地基可以大致分為三種類型： 1）地表軟土厚度小于2m-6m的地基，采用換填法處理或淺層處理即可徹底解決問(wèn)題； 2）軟土厚度在6m-10m時(shí)，或在堤腳存在大片水塘?xí)r，可選擇深

57、層攪拌樁或塑料排水固結(jié)法處理。降水深度大于0.5m者應(yīng)在選擇防滲流措施后方能進(jìn)行后續(xù)方案的施工，具體方案比選后確定，可選用預(yù)應(yīng)力疏樁或深層攪拌樁復(fù)合地基處理； 3）軟土厚度大于8m-l0m時(shí)，首選控沉疏樁、CFG樁或輕質(zhì)填料等方案進(jìn)行比選后確定。不同的處理方法具有各自的局限性，并且新老路軟基不同處理方法組合導(dǎo)致的路堤變形也不同。</p><p>　　表2軟基處理方法比較</p><p>&

58、lt;b>　　3.6、本章小結(jié)</b></p><p>　　本章通過(guò)對(duì)高等級(jí)公路改擴(kuò)建后軟土地基可能存在的病害類型及其機(jī)理的探討分析，提出了針對(duì)高等級(jí)公路改擴(kuò)建路基加寬病害的技術(shù)對(duì)策。</p><p>　　本著“預(yù)防為主，及時(shí)處置”的原則。在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中通過(guò)合理設(shè)計(jì)， 提高施工工藝和施工質(zhì)量等方法進(jìn)行有效預(yù)防，盡量減少路基的差異沉降， 最大限度地減少和延緩裂縫產(chǎn)生的概

59、率和程度。對(duì)已發(fā)生的裂縫及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處治、控制裂縫的發(fā)展、恢復(fù)路面功能、延長(zhǎng)路面的使用壽命。</p><p>　　4 軟土地基差異沉降及控制標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　軟土地基上高速公路改擴(kuò)建工程的關(guān)鍵問(wèn)題是新老路基之間的差異沉降問(wèn)題。要解決這一問(wèn)題，必須要了解在新路基邊載作用下新老路基的應(yīng)力應(yīng)變特性，在掌握新老路基沉降變形規(guī)律的基礎(chǔ)上，根據(jù)新老路基路面結(jié)構(gòu)路用性能以及變形穩(wěn)定的要求

60、，確定改擴(kuò)建工程新老路基的沉降變形控制標(biāo)準(zhǔn)，提出技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)和施工方法。</p><p>　　首先我們要對(duì)不同時(shí)間和不同條件下的沉降做出分類和界定。原有舊路的路基稱舊路基，拓寬加鋪部分稱新路基，新舊路基合稱拓寬路基。</p><p>　　圖3-1新舊路基示意圖</p><p>　　在拓寬路基中，假定舊路基與地基固結(jié)沉降己經(jīng)全部完成，即若無(wú)外力作用，只在自

61、身重力作用下將不會(huì)發(fā)生沉降，這時(shí)的沉降稱為舊路基第一次沉降，若道路不拓寬，此時(shí)沉降即為舊路最終沉降。路基拓寬后，舊路基在新路基作用下會(huì)再次發(fā)生壓縮變形，直至最終穩(wěn)定，此次沉降過(guò)程稱為舊路第二次沉降。同時(shí)，新路基也會(huì)在拓寬后發(fā)生固結(jié)沉降，而在施工中由于荷載和壓實(shí)作用，瞬時(shí)沉降和主固結(jié)沉降基本完成，此階段的沉降量稱為新路基第一次沉降，在施工結(jié)束后，路基的次固結(jié)沉降開(kāi)始，直至最終沉降完成，此階段沉降稱為新路基第二次沉降，即俗稱的工后沉降。&l

62、t;/p><p>　　舊路基的第一次沉降和第二次沉降的和稱為舊路基最終沉降。同樣，新路基的第一次沉降和第二次沉降的和稱為新路基最終沉降。而新路基施工結(jié)束后，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)時(shí)間固結(jié)平衡后，整個(gè)路基的沉降稱為拓寬路基最終沉降?？梢?jiàn)拓寬路基的最終沉降包括三部分：舊路的第二次沉降和新路基的第一、第二次沉降。我們將新路肩邊緣與舊路基中心線之間的沉降差稱為新舊路基差異沉降，即最大差異沉降；將新路肩邊緣與舊路肩邊緣之間的沉降差稱為新路基

63、差異沉降。</p><p>　　4.1軟土地基沉降觀測(cè)及機(jī)理分析</p><p>　　舊路加寬后，由于新舊路基的固結(jié)沉降時(shí)間不同，或施工壓實(shí)度不同，或新舊路基土質(zhì)土基不同、地下水位差異等原因，致使新舊路基發(fā)生不均勻沉降，這種不均勻沉降將會(huì)在路面結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生一定的附加應(yīng)力，一旦這種附加應(yīng)力與車輛荷載的作用力之和超過(guò)路面材料本身的容許強(qiáng)度，路面便會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞，造成工程質(zhì)量問(wèn)題。</p&

64、gt;<p>　　4.1.1公路不均勻沉降引起的病害及原因[10]</p><p><b>　　1 路面病害：</b></p><p>　?。?） 公路不均勻沉降量過(guò)大會(huì)引起瀝青混凝土路面的不均勻沉降、開(kāi)裂、錯(cuò)臺(tái)，在新舊路面連接處產(chǎn)生路面縱向裂縫。</p><p>　　一般是路堤出現(xiàn)此問(wèn)題，因?yàn)榻Y(jié)合部位兩邊的新舊路基沉降速率不

65、一樣，沉降量不同，導(dǎo)致結(jié)合部位存在應(yīng)力突變、集中現(xiàn)象。彎拉應(yīng)力大而結(jié)合界面強(qiáng)度較低，會(huì)在該處開(kāi)裂錯(cuò)臺(tái)；另外，新拓寬路基邊坡坡角在填土重力作用下逐漸發(fā)生側(cè)向位移，進(jìn)一步帶動(dòng)上面的填土沉降和側(cè)向位移，使整個(gè)拓寬部分的填土沿結(jié)合部位產(chǎn)生橫向和豎向移動(dòng)。由于這兩方面因素的作用，會(huì)在交界處形成縱向裂縫。</p><p>　?。?） 軟土地基沉降引起路面開(kāi)裂：由于地基強(qiáng)度低、壓縮性高，地基的壓縮沉降難以在施工期內(nèi)完成，因而

66、很大部分固結(jié)沉降特別是次固結(jié)沉降將在路基施工甚至在路面施工完成后一段較長(zhǎng)時(shí)期才會(huì)逐漸終止。由于路堤自重引起的路基附加應(yīng)力往往是中間大、兩邊小的分布形態(tài)，因此，地基沉降也將呈現(xiàn)出中間大、兩邊小的盆腔型分布形態(tài)。</p><p>　　由于高速公路的軟基均進(jìn)行了加固處理，并在路基沉降較小情況下進(jìn)行路面施工，所以工后沉降在路基兩側(cè)沉降很小，主要集中于路基中心附近。從路基差異沉降的分布特點(diǎn)看，當(dāng)工后沉降較大，導(dǎo)致行車道路面

67、板下出現(xiàn)局部脫空時(shí)，行車道和超車道之間將會(huì)出現(xiàn)沉陷和錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，而行車道面板的脫空與兩車道間的錯(cuò)臺(tái)、沉陷將使雨水不斷進(jìn)入并積存于基層、底基層或路基填土中，并在重荷作用下形成高壓水反復(fù)沖刷甚至掏空道路面板的基層支撐點(diǎn)，而路基軟化后的殘余變形將使這一現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，并最終導(dǎo)致道路的嚴(yán)重破壞。</p><p>　?。?） 舊路加寬后，由于新修的路堤發(fā)生的沉降量較大，而舊路土基固結(jié)基本形成，制約了舊路基同時(shí)下沉，造成了新舊

68、路之間的不均勻沉降。舊路加寬后，相當(dāng)于在舊路路基邊坡坡面上增加了一個(gè)很大的外加力，這使得舊路堤的右側(cè)產(chǎn)生一個(gè)順時(shí)針的附加應(yīng)力，附加應(yīng)力的作用使舊路路拱變形，結(jié)構(gòu)層開(kāi)裂，并造成路面錯(cuò)臺(tái)、坑洞、裂縫、斷裂等病害。再經(jīng)過(guò)地表水或雨水通過(guò)裂縫不斷下滲，會(huì)使路基翻漿。該現(xiàn)象主要發(fā)生在我國(guó)北方各省及南方季節(jié)性冰凍地區(qū)。另外，沿溪線、越嶺線、林區(qū)道路路段改擴(kuò)建后也易發(fā)生翻漿。</p><p>　　它的產(chǎn)生有自然原因，亦有改擴(kuò)建

69、時(shí)施工的原因。</p><p>　　A自然條件方面的原因：</p><p>　　（1）土質(zhì)：粉性土最易翻漿，且土中水分增多時(shí)強(qiáng)度降低快，易失穩(wěn)；粘性土只有在水源充足且凍結(jié)速度慢時(shí)才可能出現(xiàn)翻漿；砂土一般不翻漿。</p><p>　?。?）溫度：一定溫度與冷量是形成翻漿的重要條件。當(dāng)冰結(jié)線長(zhǎng)期停留在路面下較淺處時(shí)，路基上部易翻漿。</p><p&g

70、t;　?。?）水：路基附近的地面積水及較高的地下水位提供的充足水源也是翻漿的重要條件</p><p><b>　　B施工方面的原因：</b></p><p>　?。?）在翻漿多發(fā)地段沒(méi)有考慮防凍影響，未設(shè)防凍層，抗凍防水性能差。</p><p>　?。?）路基標(biāo)高設(shè)計(jì)低，填土高度小，地下水位高，路基常處于潮濕狀態(tài)。</p><

71、;p>　　（3）改擴(kuò)建時(shí)樹(shù)根、草皮等未清除徹底。</p><p>　?。?）分層壓實(shí)不夠。</p><p>　?。?）施工中排水不暢，路基被水滲泡，凍結(jié)時(shí)聚冰嚴(yán)重。</p><p>　?。?）施工土層用了大量粉質(zhì)土、腐殖土、鹽漬土、大塊凍土等。</p><p><b>　　2 路基病害：</b></p>

72、;<p>　?。?） 在舊路加寬路段，新舊路基結(jié)合部位未挖臺(tái)階，或臺(tái)階寬度不足。致使新舊路基結(jié)合不緊密，導(dǎo)致路基整體性差，容易發(fā)生剪切變形破壞。當(dāng)新路基沿結(jié)合面滑移量較小時(shí)，新舊路基結(jié)合面會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)，導(dǎo)致新舊路基結(jié)合部位的路面開(kāi)裂，雨水由裂縫進(jìn)入，結(jié)合面強(qiáng)度急劇降低，給路基的穩(wěn)定性留下很大的隱患；當(dāng)滑移量較大時(shí)，會(huì)造成公路整體性破壞甚至坍塌，使原有路基出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。</p><p>　　（2）

73、加寬部分填料不均勻，路基壓實(shí)不均勻或壓實(shí)度不足，使路基底面沿橫向產(chǎn)生盆形沉降，導(dǎo)致路面橫坡坡度變緩，形成積水區(qū)，影響路面排水，形成公路病害。</p><p>　　3 提高路堤病害：</p><p>　　為提高舊路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用了提高路基高度的辦法。但高路堤造成施工困難、占地過(guò)多、行車不安全、路基穩(wěn)定性變差、變形嚴(yán)重等現(xiàn)象。提高路基高度，在穩(wěn)定凍土路段可以減少路基路面的不均勻變形，但有增

74、加縱向裂縫的可能性；而對(duì)于不穩(wěn)定凍土地區(qū)，提高路堤高度不僅不能減少波浪、沉陷等變形類病害，反而會(huì)加劇縱向裂縫及邊坡沖蝕等，路基縱向裂縫隨路基增高而嚴(yán)重。</p><p>　　產(chǎn)生此病害的原因：（1）填筑高路堤，路堤自重增大，引起地基沉降、側(cè)移增大；（2）路基抬高使邊坡面積增大，雨水匯水面積加大，受雨水沖刷，水對(duì)路基侵蝕作用影響明顯；（3）填土不均勻，壓實(shí)指標(biāo)難以確定，導(dǎo)致施工壓實(shí)不勻，造成路基沉降不均勻。<

75、/p><p>　　綜上所述我們可以知道影響路基沉降的因素很多，如荷載大小、土的性質(zhì)、地下水位、土層分布及土的應(yīng)力歷史等。大量的調(diào)查研究表明，路基不均勻沉降是多方面因素綜合作用的結(jié)果。</p><p>　　4.1.2填方對(duì)于路基的不均勻沉降的分析</p><p>　　填方路基不均勻沉降[11]模式及成因：</p><p>　?。?）路基填土壓實(shí)度不

76、足：由于壓實(shí)度不足，往往導(dǎo)致填方路基的不均勻沉降變形，路基兩側(cè)出現(xiàn)縱向裂縫。路基土體壓實(shí)度不足的主要原因有以下幾點(diǎn)：</p><p>　　A) 施工受實(shí)際條件的限制。</p><p>　　B) 考慮到施工安全和進(jìn)度，使得壓實(shí)或壓實(shí)作用時(shí)間不足。路基壓實(shí)不充分，致使路基壓實(shí)度達(dá)不到要求。</p><p>　　C) 由于填方土體的最佳含水量控制不力，壓實(shí)效果達(dá)不到。&l

77、t;/p><p>　　D) 在填方路堤施工中，當(dāng)路堤施工到一定高度以后，路堤邊緣土體往往存在壓實(shí)度不足問(wèn)題。</p><p>　?。?）地基中存在軟弱土層或巖溶：</p><p>　　A) 軟弱土層本身力學(xué)性能差，在附加應(yīng)力作用下，會(huì)發(fā)生固結(jié)沉降、次固結(jié)沉降和側(cè)向塑性擠出，導(dǎo)致明顯的沉降變形。</p><p>　　B) 有些河谷、水塘地段雖作了清

78、淤處理，但是處理不徹底或回填材料控制得不好，從而形成人為的相對(duì)軟弱土層。在高填方填筑后，地基出現(xiàn)不均勻沉降，造成路基的不均勻沉降，甚至路面開(kāi)裂。</p><p>　　C) 在一些地表水和地下水自然排泄困難的地方，地基土中軟弱土層固結(jié)過(guò)程中的較大沉降變形是產(chǎn)生過(guò)大沉降和沉降差的重要原因。有些路段所處地基不屬于軟土地基，但處于低洼、河谷處，長(zhǎng)期受水沖蝕，天然含水量較高，在設(shè)計(jì)時(shí)未發(fā)現(xiàn)或未作特殊處理，在施工時(shí)也未作等載

79、或超載預(yù)壓，也會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降。</p><p>　　一般說(shuō)來(lái)，土層的天然含水量越高、天然孔隙比越大，則壓縮系數(shù)越大、承載力越低，則路基的沉降量和沉降差越大；抗剪強(qiáng)度和承載力越低，則側(cè)向塑性擠出甚至局部坍滑的可能性越大。故地基中存在軟弱土層或巖溶容易導(dǎo)致路基不均勻沉降。</p><p>　?。?）路基剛度差異顯著：路基綜合剛度是指沉降變形有效深度范圍內(nèi)綜合的抗變形能力。由于路基表面并非總是

80、水平，公路構(gòu)筑物與路基土體剛度差異明顯，在相同外力的反復(fù)作用下，變形量不同，一般會(huì)出現(xiàn)兩種情況：</p><p>　　A）出現(xiàn)明顯的差異沉降，導(dǎo)致路基路面裂縫破損。</p><p>　　B）雖然沒(méi)有明顯的差異沉降，但在每次外力作用時(shí)，路面結(jié)構(gòu)和路基表層內(nèi)由于差異變形而出現(xiàn)不利的附加拉力或剪力，路面結(jié)構(gòu)和路基表層在這個(gè)力的多次循環(huán)作用下，必然產(chǎn)生疲勞破壞，導(dǎo)致路面或路基病害。</p&g

81、t;<p>　　很多情況下，單從施工控制角度來(lái)說(shuō)，地基處理滿足要求，路堤壓實(shí)度也能夠滿足設(shè)計(jì)要求，在路基及地基均勻時(shí)，路基沉降滿足規(guī)范要求，而且也不會(huì)導(dǎo)致路面開(kāi)裂。但是，如果沿路基縱向或橫向路基綜合剛度相差過(guò)大，在車輛動(dòng)載等作用下，也會(huì)引起明顯的差異沉降，導(dǎo)致路面裂縫。屬于這種情況的有：橋頭與路基交接處，挖填交接處，填土厚度明顯變化處，路基中埋設(shè)構(gòu)筑物如：涵洞處，地基性質(zhì)差別較大處。</p><p>

82、;　　（4）路堤填料不均勻：在公路施工過(guò)程中，對(duì)填料、級(jí)配很難得到有效的控制，填料常常是路塹的挖方、隧道掘進(jìn)產(chǎn)生的廢方。這些填料性質(zhì)差異大、級(jí)配也相差很遠(yuǎn)。</p><p>　　A）在施工過(guò)程中，如果分層碾壓厚度過(guò)大，小顆粒填料和軟弱物質(zhì)很難得到有效壓實(shí)，在荷載的長(zhǎng)期作用下，回填料會(huì)產(chǎn)生不協(xié)調(diào)沉降變形。路面會(huì)產(chǎn)生局部沉陷，剛性路面還可能產(chǎn)生裂紋或縫隙。</p><p>　　B）由于回填料的

83、性質(zhì)不一樣，特別是有的回填料具有膨脹性，在路基排水系統(tǒng)局部失效后，水的滲入會(huì)使路面局部隆起，影響行車舒適度，嚴(yán)重的會(huì)使路面破壞。</p><p>　　路基不均勻沉降的發(fā)生，并非上述某一單方面原因，而可能包括設(shè)計(jì)、施工及其各種荷載作用。典型的如路面整體性能下降造成的路基路面病害，就是多種原因共同作用的結(jié)果。</p><p>　　4.1.3地下水位對(duì)于路基的不均勻沉降的分析</p>

84、<p>　　前面的分析表明，路基不均勻沉降的發(fā)生是多種因素綜合作用的結(jié)果。其中，內(nèi)因在于路基及地基本身，外因則是車載、地下水及自重等作用。</p><p>　　在地下水的交替作用下，路基土體內(nèi)含水量反復(fù)變化。土體容重在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，更為重要的是，由毛細(xì)管張力引起的負(fù)孔隙水壓力可以達(dá)到相當(dāng)?shù)臄?shù)值，再加上水的軟化、潤(rùn)滑效應(yīng)，使土體產(chǎn)生沉降變形。路基或地基中地下水的動(dòng)態(tài)特征對(duì)路基不均勻沉降影響很大。路堤

85、及其地基中的地下水主要補(bǔ)給來(lái)源有三種類型，即地下水側(cè)向補(bǔ)給、降雨補(bǔ)給、地表水側(cè)向補(bǔ)給（見(jiàn)下圖）。其動(dòng)態(tài)變化及潛蝕作用影響到土體中的有效應(yīng)力分布、土體的結(jié)構(gòu)特征和土體強(qiáng)度，從而導(dǎo)致路基的不均勻沉降。[11]</p><p>　　圖3-5路基浸水沉降</p><p>　　地基中軟土層一般總為飽和軟土層，位于地下水位以下，而飽和軟土層沉降變形總是以滲透固結(jié)和次固結(jié)沉降為主，并需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能

86、基本完成。路基填土及車載等在軟土層中產(chǎn)生附加應(yīng)力，這個(gè)附加應(yīng)力首先被軟土層中的水承擔(dān)，稱為超孔隙水壓力。如果對(duì)軟土層沒(méi)有采取強(qiáng)化排水措施或較長(zhǎng)時(shí)間的超載預(yù)壓，軟土層中的超孔隙水壓力消散時(shí)間就很長(zhǎng)，有效應(yīng)力增長(zhǎng)緩慢，沉降變形就會(huì)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)進(jìn)行。</p><p>　　不均勻沉降路段下如果存在軟土層，通常都沒(méi)有采取強(qiáng)化排水措施或足夠時(shí)間的超載預(yù)壓。此外，由于路基為條形，軟土層中附加應(yīng)力的分布沿水平向是不同的，會(huì)破壞軟土

87、層原有水平方向的平衡。所以，軟土層在發(fā)生豎向沉降的同時(shí)，也會(huì)在水平方向上產(chǎn)生側(cè)向塑流變形。滲透固結(jié)沉降完成后，超孔隙水壓力基本消散，但是粘粒之間并沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，這種粘粒之間為平衡而進(jìn)行的調(diào)整，稱為次固結(jié)沉降。</p><p>　　填方路堤及其地基中高于地下常水位部分，其中的地下水主要來(lái)自降雨補(bǔ)給，其中的含水量變化于飽和和非飽和狀態(tài)，處于非飽和狀態(tài)的時(shí)間一般多于處于飽和狀態(tài)的時(shí)間。當(dāng)然，受到氣候條件(干旱、半干

88、旱、潮濕)的影響，其中含水量變化的速率不同。在含水量變化的過(guò)程中，土體中的有效應(yīng)力也會(huì)發(fā)生變化。研究表明，路基中含水量變化，其中的有效應(yīng)力相應(yīng)改變，同時(shí)土體容重也會(huì)發(fā)生變化。這樣的變化是經(jīng)常的、反復(fù)的，它的交替作用引起土體的沉降變形。</p><p>　　4.2加寬工程軟土段沉降控制標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　4.2.1沉降控制標(biāo)準(zhǔn)方法</p><p>　　沉降控制標(biāo)

89、準(zhǔn)是軟土地基上修建高速公路的關(guān)鍵問(wèn)題。標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低將會(huì)影響工程的路用性能；而標(biāo)準(zhǔn)過(guò)高，又會(huì)提高工程造價(jià)。因此要科學(xué)地考慮工程的路用性能和工程造價(jià)，選擇合理的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于高速公路沉降控制標(biāo)準(zhǔn)，目前采用的方法有固結(jié)度法，沉降速率法以及工后沉降量法三種[12]：</p><p>　　1 固結(jié)度法是指路堤修筑后，地基的固結(jié)度達(dá)80%~90%后再修筑路面，從理論上講，此時(shí)絕大部分的沉降量已發(fā)生，殘余沉降不會(huì)很大，但當(dāng)總

90、沉降量很大時(shí)，即使尚有10%~20%固結(jié)度未完成，今后在使用期仍有可觀的沉降量發(fā)生，這是此法的缺點(diǎn)。</p><p>　　2 沉降速率法是在路堤修筑以后觀測(cè)沉降變化過(guò)程，當(dāng)沉降速率小于某一數(shù)值(如4~6mm/月)后再鋪設(shè)路面，根據(jù)觀測(cè)到的沉降變化過(guò)程還可推算出今后可能發(fā)生的沉降量，此法較為合理，但需建立現(xiàn)場(chǎng)沉降觀測(cè)資料，施工期限也較難預(yù)估。</p><p>　　3 工后沉降法是以公路在

91、整個(gè)運(yùn)營(yíng)期可能發(fā)生的沉降量大小進(jìn)行控制，一般認(rèn)為高速公路運(yùn)行15~20年后即需進(jìn)行大修。工后沉降的時(shí)間范圍有的從鋪設(shè)路面時(shí)開(kāi)始，也有從鋪完路面后算起的。由于鋪設(shè)路面所增加的荷載，對(duì)軟土地基有時(shí)會(huì)產(chǎn)生可觀的沉降量，一般認(rèn)為還是以鋪設(shè)路面開(kāi)始算為好，因鋪上路面以后所發(fā)生的沉降必然影響到路面的質(zhì)量。</p><p>　　沉降控制標(biāo)準(zhǔn)一般分為施工期的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)和工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際工程中，施工期的沉降穩(wěn)定控制標(biāo)準(zhǔn)一

92、般采用沉降速率法，而工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)采用工后沉降法。對(duì)于新建高速公路，施工期的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)一般設(shè)定路基中心線每晝夜地面沉降速率和坡腳水平位移速率的容許值，以控制填筑速率的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)，只要能滿足工后沉降的要求，對(duì)于填筑期的沉降量沒(méi)有明確要求。</p><p>　　4.2.2控制標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查</p><p><b>　　1 國(guó)外調(diào)查</b></p><p

93、>　　拓寬公路，尤其是高等級(jí)公路拓寬帶來(lái)的最大問(wèn)題就是路基的差異沉降，而差異沉降會(huì)使路面產(chǎn)生附加拉應(yīng)力，導(dǎo)致路面開(kāi)裂。因此必須將路基工后差異沉降控制在一定范圍內(nèi)，才能保證路面良好的使用性能。差異沉降控制標(biāo)準(zhǔn)涉及到的問(wèn)題比較多，它的取值直接影響到工程造價(jià)及道路的使用性能。</p><p>　　在聯(lián)邦德國(guó)公路代表團(tuán)來(lái)滬交流時(shí)，介紹控制路堤的工后沉降有兩個(gè)指標(biāo)：相對(duì)沉降(工后沉降與總沉降量之比)為5%~15%，絕

94、對(duì)沉降為3 ~5cm，特殊情況下為10cm，且要求兩個(gè)指標(biāo)同時(shí)滿足。例如：對(duì)路基作分段處理時(shí)，要注意相鄰路段間的沉降差不能過(guò)大，必要時(shí)應(yīng)設(shè)置沉降差過(guò)渡段。</p><p>　　1967年日本道路協(xié)會(huì)《道路土工指針》曾規(guī)定：當(dāng)土方工程結(jié)束后立即鋪筑高等級(jí)路面時(shí)，路堤中心處剩余沉降量的限值，對(duì)一般路段為10cm~30cm；與橋梁等鄰接的填土部位為5cm ~l0cm 。</p><p>　　在法

95、國(guó)一些工程要求橋頭引道部分的容許工后沉降為3cm~5cm，在一般路段為l0cm，對(duì)應(yīng)的地基固結(jié)度為85%~95%。</p><p>　　美國(guó)的研究報(bào)告中指出：路面的容許總沉降或差異沉降不做規(guī)定。除了對(duì)橋頭引道，通常規(guī)定為1.27~2.54cm外，一條公路的工后沉降為30~60mm通常是允許的，在某些管理部門還容許1.7‰的差異沉降。</p><p><b>　　國(guó)內(nèi)調(diào)查</

96、b></p><p>　　近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路交通量日益增大，國(guó)內(nèi)不少高速公路相繼進(jìn)行了拓寬，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)高等級(jí)公路的工后沉降以及差異沉降的研究逐步深入，提出了一系列結(jié)論。</p><p>　　運(yùn)用彈性應(yīng)變有限元方法對(duì)老路拓寬下路基在自重作用下的不均勻沉降規(guī)律進(jìn)行分析[13]，指出拓寬路面在界面處開(kāi)裂的原因在于應(yīng)力集中和界面強(qiáng)度的不足。因此，必須對(duì)新老路基路面交界部位的

97、銜接提出一些具體的設(shè)計(jì)要求和施工要點(diǎn)，以保證它們具有足夠的界面強(qiáng)度。文中沒(méi)有全面反映軟土地基的情況，且沒(méi)有考慮新老路基施工時(shí)間的差異和土體固結(jié)對(duì)沉降計(jì)算的影響，沒(méi)有建立加寬工程的控制指標(biāo)及其標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　對(duì)于填挖路基的差異沉降，提出一種使瀝青路面產(chǎn)生貫穿性破壞的臨界差異沉降計(jì)算方法，認(rèn)為當(dāng)挖方與填方路基土的固結(jié)沉降差達(dá)1.8cm時(shí)，在瀝青路面填挖交界處lm范圍內(nèi)出現(xiàn)貫穿整個(gè)路面的破壞區(qū)，定義這個(gè)沉降

98、差為臨界差異沉降。</p><p>　　對(duì)于高速公路拼接工程中不均勻沉降對(duì)半剛性基層路面結(jié)構(gòu)的影響[14]，認(rèn)為路面結(jié)構(gòu)性能允許的不均勻沉降的坡比為0.4，路面功能性要求允許的不均勻沉降的坡比為0.15，應(yīng)適當(dāng)提高新路堤的工后沉降標(biāo)準(zhǔn)，建議一般路堤匝道不超過(guò)20cm，橋頭段不超過(guò)10 cm。</p><p>　　對(duì)于路面結(jié)構(gòu)的功能性要求和結(jié)構(gòu)性要求研究發(fā)現(xiàn)[15]，軟土地基上高速公路加寬工

99、程中半剛性基層瀝青路面容許的差異沉降中 0.4%的坡差對(duì)于路面結(jié)構(gòu)性要求和功能性要求都是合適的。</p><p>　　劉漢清[16]等通過(guò)對(duì)一條二級(jí)公路加寬工程計(jì)算后認(rèn)為，0.6cm的新老路基工后不均勻沉降值和0.3%的沉降坡差是容許的。</p><p>　　結(jié)合國(guó)內(nèi)高等級(jí)公路工后不均勻沉降指標(biāo)邢啟軍提出，從縱坡、橫坡、平整度三方面出發(fā)，認(rèn)為平整度對(duì)不均勻沉降指標(biāo)要求最嚴(yán)，因此，把較嚴(yán)格的

100、限值作為路面功能性指標(biāo)要求。考慮到地基的復(fù)雜性，取0.4%的不均勻沉降坡差作為高等級(jí)公路路面功能性要求，即在不影響路面功能的條件下，可以容許0.4%的沉降坡差。</p><p>　　3 有的加寬工程也根據(jù)試驗(yàn)路建立了相應(yīng)的控制指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　沈大高速公路改擴(kuò)建工程路堤加寬技術(shù)研究課題組提出了新加寬路堤工后沉降量不大于8cm的控制標(biāo)準(zhǔn)。</p><p&

101、gt;　　河海大學(xué)在滬寧高速公路加寬工程試驗(yàn)段的地基處理中期報(bào)告[17]中指出：拼接路基施工后，原高速公路路堤中心與新路肩的橫坡度增大值應(yīng)小于0.5，與原公路橫坡相比不得出現(xiàn)反坡。</p><p>　　錫澄與滬寧高速公路拼接段設(shè)計(jì)[18]要求：工后沉降控制年限為15年，對(duì)一般路段工后容許沉降量≤30cm，橋頭段≤10 cm，過(guò)渡段≤20cm，拼接路堤施工引起的橫坡改變值小于0.5%。</p><

102、;p>　　綜上所述，對(duì)理論分析成果和實(shí)體加寬工程分析后發(fā)現(xiàn)，不但控制指標(biāo)沒(méi)能很好體現(xiàn)軟基上加寬工程的特殊性，而且已有的控制標(biāo)準(zhǔn)差異較大，在0.15%~0.5%之間變化。因此，深入研究加寬工程中新老路基的變形特性、找出加寬工程沉降變形規(guī)律、建立加寬工程的控制指標(biāo)并提出相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于我國(guó)的高速公路建設(shè)具有重要意義。</p><p>　　4.2.3控制標(biāo)準(zhǔn)提出</p><p>　　由

103、于我國(guó)高速公路大部分分布于沿海和東部平原地區(qū)，而改擴(kuò)建工程也主要時(shí)針對(duì)這些已建工程。這部分地區(qū)以平原軟土為主而且南方多雨濕潤(rùn)，多河流湖泊和池塘，相對(duì)的地址狀況也很復(fù)雜。</p><p>　　基于以上考慮，軟土地基上高速公路擴(kuò)建工程的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包含以下三個(gè)方面的內(nèi)容：(1) 新老路基的工后差異沉降控制標(biāo)準(zhǔn)；(2) 新路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)；(3) 新路基的施工期沉降穩(wěn)定控制標(biāo)準(zhǔn)。</p><p

104、>　　針對(duì)我國(guó)改擴(kuò)建特點(diǎn)我們提出沉降控制標(biāo)準(zhǔn)的幾條總結(jié)：</p><p>　　1） 無(wú)論新建道路還是改建道路，采用沉降速率法在路堤修筑以后觀測(cè)沉降變化過(guò)程，當(dāng)沉降速率小于4~6mm/月后再鋪設(shè)路面。</p><p>　　2） 鋪筑高等級(jí)路面時(shí)，路堤中心處剩余沉降量應(yīng)滿足一定的要求，對(duì)一般路段為10cm~30cm；路堤匝道不超過(guò)20cm；與橋梁等鄰接的填土部位為5cm ~l0cm。&l

105、t;/p><p>　　3） 挖方與填方路基土的固結(jié)沉降差應(yīng)≤1.2cm，以保證瀝青路面填挖交界處的穩(wěn)定性。</p><p>　　4）軟土地基上高速公路加寬工程中的差異沉降的坡差應(yīng)≤0.4%。這對(duì)于路面結(jié)構(gòu)性要求和功能性要求都是合適的。</p><p>　　另外對(duì)于一些特殊的改擴(kuò)建工程我們不能一味的參照標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況制定相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)。可是適當(dāng)放寬和減小一些控制

106、參數(shù)。</p><p><b>　　4.3本章小結(jié)</b></p><p>　　本章通過(guò)對(duì)改擴(kuò)建高速公路軟土段差異沉降的病害和其機(jī)理分析，并參照國(guó)內(nèi)外關(guān)于沉降控制的一些標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我國(guó)改擴(kuò)建工程實(shí)際情況。提出了關(guān)于軟土地基改擴(kuò)建的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　通過(guò)以上的各個(gè)方面的分析我們可以知道影響路基沉降的因素有很多，如荷載大小、土的性質(zhì)

107、、地下水位、土層分布及土的應(yīng)力歷史等等。研究的結(jié)果表明，路基不均勻沉降的原因不是某一個(gè)因素引起的。造成路基不均勻沉降的原因往往是多個(gè)方面因素共同作用的結(jié)果。不能一味的依照標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)椴煌牡刭|(zhì)情況有很大的差異。我們要根據(jù)不同的地質(zhì)、氣候、水紋情況并結(jié)合道路的實(shí)際情況具體分析。從而做出適合的軟基控制標(biāo)準(zhǔn)和合適的處理方法。</p><p>　　5 高速公路改擴(kuò)建軟土地基沉降處理方法</p><p&

108、gt;　　高速公路加寬工程中的軟土地基處理，應(yīng)將減小新老路堤的差異沉降作為設(shè)計(jì)原則，并針對(duì)不同的軟基深度、填筑高度、路段位置及結(jié)構(gòu)物類型等因素確定相應(yīng)的處理方法。高速公路軟基處理方法很多，但對(duì)于加寬工程而言，由于工期緊、施工場(chǎng)地狹窄，同時(shí)還要維持既有道路交通正常運(yùn)營(yíng)等原因，軟基處理較新建高速公路具有更高的要求。目前，在加寬工程中最常用的軟基處理方法有塑料排水板法、粉噴樁復(fù)合地基、復(fù)合地基等方法。從機(jī)理上來(lái)說(shuō)，大致可以分為加快軟土固結(jié)的排