市政道路工程沉降原因分析及预防控制措施
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【摘 要】随着大同市城市的高速发展，既有市政道路逐渐不能满足交通要求，需要进行道路的新建与原有道路的改造，但在道路建设、改造过程中易产生道路沉降与纵向裂缝。
【关键词】市政道路工程建设 道路沉降 沉降防治措施 纵向裂缝
随着大同市政道路事业的发展和市民经济水平的快速增长，原有市政道路逐渐不能满足交通要求，需要新建道路并且对旧路进行拓宽改造，扩大交通能力。市政道路的新建与旧路的改造，由于新建市政道路没有沉降观测期和管线施工回填速度较快等诸多因素，可能造成主路与辅路路面沉降路面、塌陷，从而使路面结构开裂。为改变路面结构的这种不利受力状态，通常可从以下方面进行考虑：一是采取可靠而有效的地基和路基处治措施，以减小路基的沉降和变形差异；二是加强路面基层与管线施工回填质量的控制，以改善路面结构的不利受力状态。
1、产生纵向裂缝的原因
导致市政工程路面出现纵向开裂的原因很多，其中原路基底部地基土的沉降固结状态、拓宽处土基的水文物理力学性能、路基拓宽后土基新增的作用力对沉降变形的影响等为主要因素。这些因素间的作用也比较复杂。通过定性分析可知，原市政道路因增设补强层和铺筑新面层，增加了下部土基的压力，拓宽部分地基相应外加的压力分别使地基沿路基横断面发生不均匀沉降，其中拓宽部分的沉降量大于下部土基，当路基压力大于地基极限承载力时还会使路基坡脚附近（可能在坡脚内，也可能在坡脚外）发生沉降，若路基压力大于土基极限承载力，还会引起路基坡脚附近区外的拓宽区地基隆起，这时路堤将因沉降变形过大使市政道路发生严重的损坏。通过对纵向裂缝的调查观察和定性分析，可知新老路基出现差异沉降是最终使路面产生纵向裂缝的根本原因，具体而言，产生纵向裂缝的可能因素包括以下几个方面：
1.1 由于土基地质差，导致新老路基底部土基因荷载的增加发生沉降。但原路基下的地基因在改造时已基本固结沉降到位并且所增加的荷载远小于新拓宽部分，其沉降量大大小于新拓宽部分地基。
1.2 新路基本身所用的填筑材料、压实度等设计施工中存在一定问题，造成新路堤本身出现沉降。
1.3 因施工工期短，土基及新路基的固结下沉未到位，工后沉降大。
1.4 施工后新老路基出现差异沉降，路基失去稳定，表现为路堤内的破裂面（顶部破裂面在老路范围内）外的土体下沉侧移，将路面拉裂造成纵向开裂。
2、纵向裂缝的防治措施
纵向裂缝作为市政道路拓宽改造的质量通病，防治应遵循“预防为主，及时处治”的原则，在设计和施工过程中通过合理设计，提高施工工艺和施工质量等方法进行有效预防，努力减少路基的差异沉降，最大限度地减少和延缓裂缝产生的概率和程度，对已发生的裂缝及时采取有效措施进行处治、控制裂缝的发展、恢复路面功能、延长路面的使用寿命。
2.1 市政道路拓宽改造路基是关键
路基是路面的基础，并承受由路面传递下来的各种荷载，因此，路基的坚实和稳定是保证路面强度与稳定性的重要条件之一。充分认识路基的重要作用，是市政道路建设的治本之道。旧路改建工程对路基施工的技术要求高，是因为旧路改建都必须进行加宽和加高及旧路原排水系统的处理。任何施工不当的措施和土方工程的弊病都难以在今后的养护中改正，因此在改建工程中，处理好旧排水沟和旧砌体、新老路路基结合部的界面的处理、路基加宽及加高是整个改建工程质量好坏的关键。
2.1.1 旧路排水沟和旧砌体的处理。
2.1.1.1 旧水沟：在路基加宽的过程中，原旧路排水沟将被挖掉或覆盖，对于填方路段的水沟，首先要将旧排水沟上的砌体及杂物挖除掉，然后用与其相同的土壤或砂性土填平，再用机械夯实，其压实度不能低于老路基土壤的压实度，新填土壤的压实系数应力求达到98%以上，只有具备这个条件才可能在路基加宽和边沟回填的地方防止形成沉陷。
2.1.1.2 拆除旧砌体：改建工程中填土高度一般都不大，旧砌体应该拆除，因为旧砌体和新填筑的路基材料的各项性能指标相差很大，特别是对水的浸润和吸收量不同，而土的含水量又是影响路基压实度的重要因素，因此施工过程中，先拆除旧路缘石，然后把旧路挖成宽度不小于1m的台阶；同理，也必须拆除旧路肩和路堤上的挡土墙，避免引起不均匀的沉降。
2.1.2 路基加宽施工工艺。路网改建工程中，要求尽量使用合格的老路基，这就存在不同程度的加宽。路基加宽的方式有单侧加宽和双侧加宽两种形式。在不受地形地物限制的情况下，选择单侧加宽，这种加宽方式的路基只需一侧加宽，便于施工，加宽较双侧的大，压实度也容易保证，且基底处理一系列施工工序都在一侧进行，施工进度也快。但这种方案也有缺点，当路面加宽较大时，路面结构的一部分位于旧路基上，而另一部分则可能在新建的路基上。由于新旧路基的强度和密实程度不同，新旧路基会产生不同的沉降，因而会引起路面沿接缝出现纵向裂缝，针对这一缺点，我们对新旧路的衔接采取如下措施：
2.1.2.1 拓宽路堤地基的处理：拓宽路堤地基情况良好时，清除表土碾压密实后，进行路堤的填筑。当地基为不良的地基时，出现厚度小于3m的不良土，挖除采用换填处理，分层碾压密实，分层厚度为0.2～0.3m，出现淤泥或软弱土层厚度小于3m时，采用抛石挤淤方法处理，石料采用没有风化的开山片石，片石不小于30cm。出现厚度大于3m时不良土、淤泥或软弱土层时，根据不同的情况，可采用排水固结法、粒料桩、粉喷桩、加筋土法处理。
2.1.2.2 路堑的拓宽：首先在上边坡设计排水沟的位置做好临时排水沟，然后自上而下挖土运走，最后修整边坡，按前面已述方式处理旧水沟，并对已拓宽的土基路肩进行干燥处理。
3 市政道路改造拓宽路面结构的施工关键技术
3.1 确保原材料质量加强对原材料的试验检测工作，确保使用合格的材料。
3.2 材料级配符合规范要求。
3.3 优化施工组织，严格现场管理。
对路面基层而言，要保证混合料拌和均匀性，必须采用厂拌，摊铺时最好采用摊铺机摊铺，可以减少粒料离析现象，有利于控制平整度和压实度。对于路面沥青下封层，采用乳化沥青，采用专用机械（稀浆封层机）铺筑；如采用人工配合撒布机，必须分层铺筑，不能以单层式施工，否则不能保证封层厚度，至于选择两层还是两层以上的施工方法，要根据封层厚度特点。经过实践，还是采用热沥青石屑（中、粗砂）封层效果较好。对于沥青混合料面层，从拌和、运输、摊铺各个环节上都应严格按施工规范的要求进行，尤其要控制好混合料的温度，避免油温过高，造成沥青老化；保证摊铺和碾压的最低温度，同时控制碾压遍数及压实度。处理好碎石级配等方面的要求外，还应注意摊铺的均匀性，避免出现大、小粒料离析现象。只有我们严格的控制施工质量，使其各种材料充分发挥效果，才能有效的控制加宽段裂缝的产生。
4 路面纵向裂缝的养护维修
通车后路面出现纵向开裂应及时进行处治，防止因路表水渗入路面而造成结构层更严重的损坏，使路面功能得到及时恢复，并延长面层的使用寿命。
4.1 加强观察，裂缝出现后，及时用热沥青等灌缝材料封闭裂缝，防止雨雪水下渗。
4.2 对缝宽大于4mm且已稳定的纵向裂缝，沥青路面则铣去原沥青面层（宽度一般在50～100cm），将基层顶面的裂缝进行灌缝处理洒黏层油后恢复面层，混凝土路面则可采用条带修补或更换混凝土板的方法，同沥青路面一样，需对基层的纵向裂缝处理后恢复混凝土面层。
参考文献
[1]《公路路面基层施工技术规范》JTJ 034—2000
[2]《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ 1—2008
[3]《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041—2000
作者僮介：
李国强 男 1983、2、8 大专 助理工程师
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