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陆宁川
身份证号码：330724198306027612 浙江 金华 321000
【摘 要】随着交通量的不断增加，很多地区原有宽度的高速公路已不能满足运输的需求，需在原有道路的基础上进行拓宽，但在道路拓宽的过程中往往出现新旧路基差异沉降的问题，影响施工质量。本文结合拓宽工程路基差异沉降的病害类型，提出了软基处理差异沉降的方法。
【关键词】高速公路；拓宽；差异沉降；控制
我国早期建设的高速公路多为双向四车道形式，随着经济建设的发展，交通量逐年增加，传统形式的高速公路已不能满足运输的要求。为改善通行能力，需结合实际工程将原有路面进行拓宽。然而，在高速公路拓宽的过程中，则暴露出较多的工程问题，其中最为主要的是新旧路基的差异沉降。其不仅将影响道路的安全性能，造成路基路面病害，降低行车舒适感，降低道路的通行能力，而且还阻碍了高速公路经济效益和社会效益的发挥。
1公路病害类型
1.1路基病害
高速公路的路堤位置，在实施拓宽工程后，新旧路面的结合位置出现不同程度的滑移，严重者出现整体坍塌。如果拓宽路基的结合位置出现的滑移量较小，结合位置出现错台现象，雨水沿着错台的缝隙进入路基，严重威胁着路基的稳定性；如果拓宽路基的结合位置出现的滑移量较大甚至整体坍塌时，拓宽路面的整体出现损坏，原有的路基的稳定性受到影响，路面结构受到严重的破坏[1]。
1.2路面病害
高速公路拓宽工程结束后，新旧路基出现的不均匀沉降见导致路面结构中出现一定程度的附加应力。如果路面材料自身承受的强度小于附加应力与车载，将直接降低路面结构的稳定性，路面出现开裂问题，这是在拓宽高速公路的过程中最常见的路基病害。另外，新旧路基的不均匀沉降将会使载荷施加于旧路基的边缘地带，旧路的路拱发生严重变形，在重复作用之后导致道路的结构层开裂，出现路面断裂的严重病害。
2软基处理方法研究
软土地基的处理方式有多种，每种软基处理方式都有一定的局限性，为了更好地解决公路路基沉降和稳定问题，一般都采用两种或两种以上的方法进行综合处理，减少工后差异沉降的主要思路如下：
第一，减轻填土荷载。以容重较小的轻质材料作为填土路基，减轻路堤的自身重量，从降低沉降，提高安全系数。
第二，加强拓宽工程中路基的整体性。可以采用开挖台阶和铺设土工格栅的方法提高路基结合部位的整体强度，减少差异沉降。
第三，提高地基承载力。为了对地基进行就加固，控制差异沉降，可以采用排水固结或者在施工中选用复合地基。
第四，设置合理的分隔墙。设置分隔墙可以避免新建路基产生一定的附加沉降，一般应用于分离式拼接中。
以下是几种常见的改良型软基处理方式。
2.1双向水泥搅拌桩
利用水利材料作为固化剂，通过搅拌机械对软土和固化剂进行 搅拌，固化剂与软土路基之间发生反应，形成整体性较高、稳定性较强的水泥加固结构，提高软土地基的承载力，减少差异沉降，该处理方法具有振动小、工期短的优点，在软土地基处理中得到了广泛的应用。双向水泥搅拌桩符合地基如图1所示。
图1 双向水泥搅拌桩符合地基
双向水泥搅拌桩在常规搅拌桩的基础上改良后，提高了软基处理技术的适用性，路基强度得到提高，在相同的水泥用量下，双向水泥搅拌桩具有更大的承载力，降低了工程造价[2]。
2.2现浇混凝土大直径管桩
桩基在加固软土地基的过程中具有施工快、加固效益高的优点，具有较强的适应性，路基的稳定性大大提高。现浇混凝土大直径管桩在总结预应力管桩、振动沉管桩等技术的基础上，利用振动沉模、自动排土和现场灌注的方式形成稳定的管桩。施工流程如图2所示。
图2 现浇混凝土大直径管桩使用流程
上部锤头利用振动力将内外两层管套形成环形的腔体，及时采用活瓣桩靴进行保护，以设计方案为准，打入到设计深度，再将混凝土灌注到腔体内，振动拔管后形成完整的混凝土管桩。有时也会在管腔中放入环形的钢筋笼，形成钢筋混凝土管桩。在构建复合地基的过程中，一般会在桩顶设置褥垫层，保证桩和土共同承担荷载，对桩和桩间土之间的竖向荷载进行调节，降低基础底面的应力集中。现浇混凝土大直径管桩在软土地基中的应用，大大提高了桩的摩擦力，节约了建设资源，降低了工程造价。施工中采用活瓣桩靴结构，降低工程成本的同时，加快了施工进度，可以有效调节成桩的挤土方向，对桩心和侧壁土进行可靠的保护，提高整体工程的稳定性，同时采用混凝土分流器避免管腔中混凝土浇筑时的离析问题[3]。
2.3无砂混凝土小桩
无砂混凝土小桩是一种的新的地基处理方式，在应用过程中先机械成孔，再放入钢筋笼，插入注浆管后加入碎石封口，压浆后形成完整的桩体，提高桩端的承载力，保证周围土体能够及时固化。无砂混凝土小桩施工采用的设备较简单，施工方便，具有较高的经济效益，应用范围广，地基的承载力高，工后沉降量小。
3拓宽工程的可靠度研究
可靠度时确定公路工程结构质量的重要指标，重点包括安全性、耐久性和实用性。将公路拓宽工程的可靠度定义为在拓宽工程规定的时间内，在规定条件下实现预定功能的概率。
在可靠度研究中，通常应用有限元进行分析，ANSYS大型有限元分析软件也获得了广泛的应用，在应用过程中遵循以下规则。
第一，建立有限元模型。对实际工程进行数据采集，主要采集新拓宽路基填土的弹性模量和容重，新拓宽路基下地基软土层土体的弹性模量、内摩擦角和粘聚力，详见表1。
表1 拓宽工程输入变量的随机特性
类型 新拓宽路基下地基软土层土体 新拓宽路基填土
弹性模量
（MPa） 内摩擦角
（°） 粘聚力
（KPa） 弹性模量
（MPa） 容重
（KN/m3）
均值 20 24 20 35 20
变异系数 0.1 0.167 0.1 0.1 0.05
分布形式 正态分布 均匀分布 均匀分布 正态分布 均匀分布
第二，模拟可靠度数值。针对表1中的数据进行抽样采油工蒙特卡罗拉丁超立方法重复模拟300次，采用95%的置信水平分析输入变量和输出变量的随机特性，绘制出随机参与关于差异沉降的离散图。
4结束语
高速公路的拓宽工程中出现新旧路基差异沉降的问题十分普遍，为了提高道路的改造效率，提高社会效益和经济效益，必须对路基沉降导致的各种病害原因进行分析，从而找到合适的施工方法，有效控制差异沉降，提高施工质量。
参考文献：
[1]刘观仕，孔令伟，丁锋等.高速公路扩建工程软基拓宽的沉降监测与分析[J].岩土力学，2012，28（2）：33.
[2]范黎明.高速公路拓宽软土路基差异沉降分析理论与工程实践现状[J].城市道桥与防洪，2015，15（5）：43.
[3]罗兴德，邵圣全.对差异沉降产生的软土路基拉裂缝的分析及处理[J].西部交通科技，2012，26（3）：55.
身份证号码：330724198306027612 浙江 金华 321000
【摘 要】随着交通量的不断增加，很多地区原有宽度的高速公路已不能满足运输的需求，需在原有道路的基础上进行拓宽，但在道路拓宽的过程中往往出现新旧路基差异沉降的问题，影响施工质量。本文结合拓宽工程路基差异沉降的病害类型，提出了软基处理差异沉降的方法。
【关键词】高速公路；拓宽；差异沉降；控制
我国早期建设的高速公路多为双向四车道形式，随着经济建设的发展，交通量逐年增加，传统形式的高速公路已不能满足运输的要求。为改善通行能力，需结合实际工程将原有路面进行拓宽。然而，在高速公路拓宽的过程中，则暴露出较多的工程问题，其中最为主要的是新旧路基的差异沉降。其不仅将影响道路的安全性能，造成路基路面病害，降低行车舒适感，降低道路的通行能力，而且还阻碍了高速公路经济效益和社会效益的发挥。
1公路病害类型
1.1路基病害
高速公路的路堤位置，在实施拓宽工程后，新旧路面的结合位置出现不同程度的滑移，严重者出现整体坍塌。如果拓宽路基的结合位置出现的滑移量较小，结合位置出现错台现象，雨水沿着错台的缝隙进入路基，严重威胁着路基的稳定性；如果拓宽路基的结合位置出现的滑移量较大甚至整体坍塌时，拓宽路面的整体出现损坏，原有的路基的稳定性受到影响，路面结构受到严重的破坏[1]。
1.2路面病害
高速公路拓宽工程结束后，新旧路基出现的不均匀沉降见导致路面结构中出现一定程度的附加应力。如果路面材料自身承受的强度小于附加应力与车载，将直接降低路面结构的稳定性，路面出现开裂问题，这是在拓宽高速公路的过程中最常见的路基病害。另外，新旧路基的不均匀沉降将会使载荷施加于旧路基的边缘地带，旧路的路拱发生严重变形，在重复作用之后导致道路的结构层开裂，出现路面断裂的严重病害。
2软基处理方法研究
软土地基的处理方式有多种，每种软基处理方式都有一定的局限性，为了更好地解决公路路基沉降和稳定问题，一般都采用两种或两种以上的方法进行综合处理，减少工后差异沉降的主要思路如下：
第一，减轻填土荷载。以容重较小的轻质材料作为填土路基，减轻路堤的自身重量，从降低沉降，提高安全系数。
第二，加强拓宽工程中路基的整体性。可以采用开挖台阶和铺设土工格栅的方法提高路基结合部位的整体强度，减少差异沉降。
第三，提高地基承载力。为了对地基进行就加固，控制差异沉降，可以采用排水固结或者在施工中选用复合地基。
第四，设置合理的分隔墙。设置分隔墙可以避免新建路基产生一定的附加沉降，一般应用于分离式拼接中。
以下是几种常见的改良型软基处理方式。
2.1双向水泥搅拌桩
利用水利材料作为固化剂，通过搅拌机械对软土和固化剂进行 搅拌，固化剂与软土路基之间发生反应，形成整体性较高、稳定性较强的水泥加固结构，提高软土地基的承载力，减少差异沉降，该处理方法具有振动小、工期短的优点，在软土地基处理中得到了广泛的应用。双向水泥搅拌桩符合地基如图1所示。
图1 双向水泥搅拌桩符合地基
双向水泥搅拌桩在常规搅拌桩的基础上改良后，提高了软基处理技术的适用性，路基强度得到提高，在相同的水泥用量下，双向水泥搅拌桩具有更大的承载力，降低了工程造价[2]。
2.2现浇混凝土大直径管桩
桩基在加固软土地基的过程中具有施工快、加固效益高的优点，具有较强的适应性，路基的稳定性大大提高。现浇混凝土大直径管桩在总结预应力管桩、振动沉管桩等技术的基础上，利用振动沉模、自动排土和现场灌注的方式形成稳定的管桩。施工流程如图2所示。
图2 现浇混凝土大直径管桩使用流程
上部锤头利用振动力将内外两层管套形成环形的腔体，及时采用活瓣桩靴进行保护，以设计方案为准，打入到设计深度，再将混凝土灌注到腔体内，振动拔管后形成完整的混凝土管桩。有时也会在管腔中放入环形的钢筋笼，形成钢筋混凝土管桩。在构建复合地基的过程中，一般会在桩顶设置褥垫层，保证桩和土共同承担荷载，对桩和桩间土之间的竖向荷载进行调节，降低基础底面的应力集中。现浇混凝土大直径管桩在软土地基中的应用，大大提高了桩的摩擦力，节约了建设资源，降低了工程造价。施工中采用活瓣桩靴结构，降低工程成本的同时，加快了施工进度，可以有效调节成桩的挤土方向，对桩心和侧壁土进行可靠的保护，提高整体工程的稳定性，同时采用混凝土分流器避免管腔中混凝土浇筑时的离析问题[3]。
2.3无砂混凝土小桩
无砂混凝土小桩是一种的新的地基处理方式，在应用过程中先机械成孔，再放入钢筋笼，插入注浆管后加入碎石封口，压浆后形成完整的桩体，提高桩端的承载力，保证周围土体能够及时固化。无砂混凝土小桩施工采用的设备较简单，施工方便，具有较高的经济效益，应用范围广，地基的承载力高，工后沉降量小。
3拓宽工程的可靠度研究
可靠度时确定公路工程结构质量的重要指标，重点包括安全性、耐久性和实用性。将公路拓宽工程的可靠度定义为在拓宽工程规定的时间内，在规定条件下实现预定功能的概率。
在可靠度研究中，通常应用有限元进行分析，ANSYS大型有限元分析软件也获得了广泛的应用，在应用过程中遵循以下规则。
第一，建立有限元模型。对实际工程进行数据采集，主要采集新拓宽路基填土的弹性模量和容重，新拓宽路基下地基软土层土体的弹性模量、内摩擦角和粘聚力，详见表1。
表1 拓宽工程输入变量的随机特性
类型 新拓宽路基下地基软土层土体 新拓宽路基填土
弹性模量
（MPa） 内摩擦角
（°） 粘聚力
（KPa） 弹性模量
（MPa） 容重
（KN/m3）
均值 20 24 20 35 20
变异系数 0.1 0.167 0.1 0.1 0.05
分布形式 正态分布 均匀分布 均匀分布 正态分布 均匀分布
第二，模拟可靠度数值。针对表1中的数据进行抽样采油工蒙特卡罗拉丁超立方法重复模拟300次，采用95%的置信水平分析输入变量和输出变量的随机特性，绘制出随机参与关于差异沉降的离散图。
4结束语
高速公路的拓宽工程中出现新旧路基差异沉降的问题十分普遍，为了提高道路的改造效率，提高社会效益和经济效益，必须对路基沉降导致的各种病害原因进行分析，从而找到合适的施工方法，有效控制差异沉降，提高施工质量。
参考文献：
[1]刘观仕，孔令伟，丁锋等.高速公路扩建工程软基拓宽的沉降监测与分析[J].岩土力学，2012，28（2）：33.
[2]范黎明.高速公路拓宽软土路基差异沉降分析理论与工程实践现状[J].城市道桥与防洪，2015，15（5）：43.
[3]罗兴德，邵圣全.对差异沉降产生的软土路基拉裂缝的分析及处理[J].西部交通科技，2012，26（3）：55.