高速公路路基沉降机理及其控制措施研究

引言：

高速公路是现代交通领域的重要基础设施，其路基的稳定状态直接关联到行车安全与道路的使用寿命。但在使用过程中，路基沉降问题时常出现，这不仅会影响道路的平整程度和行车的舒适感受，还可能引发严重的结构损坏。沉降的形成机制较为复杂，既受到自然地质条件的限制，又与施工技术和交通荷载存在密切联系。深入研究沉降机制并提出切实有效的控制办法，对于保障高速公路的长期稳定运行、减少养护开支具有重要的现实意义。

一、高速公路路基沉降的成因与机理分析

高速公路路基沉降是影响道路质量与安全的关键问题，成因复杂，涉及多种物理与环境因素。系统分析沉降机理有助于制定科学有效的防治方案。

1. 地基土质与压缩特性影响

地基土质是决定路基沉降程度的重要因素。软土、淤泥质土等高压缩性土层在长期荷载作用下易产生较大压缩变形，导致沉降加剧。地基的压缩系数、含水量、孔隙比等物理指标对沉降速率和沉降量有显著影响。土体受力时会发生固结与蠕变，地下水位较高时，固结过程缓慢，沉降持续时间长。施工前未进行充分的地基勘察与加固，运营期内沉降问题会更为突出。地质条件复杂区域，需结合试验数据制定差异化处理方案，确保路基稳定性和长期性能。

2. 施工质量与填筑工艺作用

施工环节的质量控制对路基稳定性具有决定性影响。填筑材料级配不合理、压实度不足或分层厚度超标，会造成路基密实度不均，进而引发不均匀沉降。施工中忽视排水措施，雨水渗入后会降低土体强度，产生次生沉降。施工工期紧张时，常出现碾压遍数不足、监测不到位等情况，导致路基结构存在隐患。未根据不同土质与气候条件合理调整施工工艺，沉降风险将进一步增加。采用科学的填筑方法、分层压实与严格的施工质量检测，结合实时监测反馈优化施工参数，可有效减缓沉降发展并延长道路寿命。

3. 交通荷载与环境变化影响

高速公路长期运营中承受重复的交通荷载作用，尤其是重型车辆的动态荷载，会引发路基土体的累积塑性变形。交通流量增加、车速变化以及轴载超限，均会加速沉降进程。自然环境因素如季节性冻融、温度变化、降雨量波动及地下水位变化，也会改变土体结构和含水状态，促使沉降发生。气候多变地区，环境变化与交通荷载的共同作用往往使沉降问题更为复杂和难以预测。

二、路基沉降的危害与影响评估

路基沉降不单是道路结构性能衰退的显著体现，更直接对行车安全与运营效率构成威胁。对其危害及影响展开科学评估，能为养护决策制定和设计优化提供关键参考。

1. 对行车安全与舒适性的影响

路基沉降会让路面出现纵向凹凸不平、波浪状起伏或台阶式高差，这类缺陷会使车辆行驶时产生剧烈颠簸与震动，削弱行车舒适性。车辆高速行驶时，不均匀沉降有可能引发车辆失控、侧滑乃至翻车，在雨雪天气或夜间行车时危险程度更高。沉降形成的低洼处容易积存雨水，会加大水滑现象出现的可能性，进一步对驾驶安全产生威胁。沉降带来的安全隐患不仅波及驾驶员与乘客，还可能引发交通事故的连锁反应。

2. 对道路结构与使用寿命的影响

持续沉降会破坏路面结构层间的稳固状态，导致沥青面层开裂、脱落以及基层松散，进而影响整体承载能力。一旦路基结构受损，车辆荷载就会集中作用于局部薄弱部位，使损坏程度不断加剧。不均匀沉降会造成桥头跳车、涵洞变形等结构性病害，干扰附属构造物的正常使用。频繁修复病害不仅会增加养护开支，还会缩减道路的设计使用年限，影响道路的长期服务效能。对于交通流量大的高速公路，这种损伤累积产生的影响更为突出。

3. 对运营效率与经济效益的影响

路基沉降引发的路面病害和安全隐患，常常需要采取限速、封闭或分流等交通管制手段，这会降低道路的通行能力和服务质量。频繁的养护维修会耗费大量人力物力，加重道路运营和养护单位的经济压力。沉降还会间接导致运输效率降低，使运输成本增加，对区域经济和物流行业产生不利作用。在情况严重时，沉降引发的事故或交通中断会造成巨大的直接经济损失和社会影响。

三、高速公路路基沉降的控制与防治措施

针对高速公路路基沉降问题，运用科学、系统的控制与防治手段，是保障道路长期稳定、安全运营的重要方式。

1. 地基处理与施工工艺优化

施工前要开展详细的地质勘察，准确掌握地基土质、承载力及地下水情况，结合沉降预测结果选择合适的地基处理方法。常用技术有换填垫层、砂石垫层、强夯、预压加载、真空预压以及高压喷射注浆等，目的是提高地基承载力和稳定性。施工过程中需严格把控填筑材料的级配和含水量，分层碾压厚度要符合规范要求，确保压实度均匀。施工工序应科学规划，防止因填筑过快导致土体

固结不充分，从源头减少沉降隐患。

2. 排水系统与环境适应性设计

完善的排水系统是控制沉降的重要支撑。沿路基两侧设置边沟、截水沟、渗沟等设施，及时排走地表水和地下水，避免雨水或融雪水长期浸泡路基。对地下水位较高的区域，可采用盲沟或管道排水，降低孔隙水压力，减少土体软化与固结沉降。对于季节性冻融明显或降雨集中的地区，设计中要考虑气候适应性，比如采用防冻层、隔水层或透水性良好的结构材料，提升路基对环境变化的适应能力，降低因温湿度变化引发的沉降风险。设计阶段要进行水文分析与气候评估，合理布置排水设施，运营期定期清理与维护，确保排水系统持续高效运行，最大程度减少环境因素对路基稳定性的影响。

3. 运营期监测与养护管理

高速公路投入运营后，要建立长期沉降监测体系，通过布设沉降观测点、安装自动监测设备，定期获取路基变形数据，实现动态评估与预警。当监测数据显示沉降出现异常趋势时，要立即采取措施，如路面铣刨加铺、注浆加固或增设支护结构，防止沉降进一步加剧。养护过程中要结合交通荷载变化与环境条件，合理安排维修时间与方式，避免因频繁修复造成资源浪费。对于特殊路段，可结合 BIM、物联网等技术实现智能化监测与预测，提高养护决策的科学性与精准度。

结语：

高速公路路基沉降是影响道路安全性与耐久性的关键问题，其成因包含地基土质、施工质量、交通荷载及环境变化等多方面因素。沉降不仅危害行车安全和舒适性，还会缩短道路使用寿命、增加养护成本，甚至影响交通效率与经济效益。借助科学的地基处理、完善的排水系统以及严格的施工与养护管理，能够有效控制沉降发展。结合长期监测与预防性维护，可实现路基结构的稳定与耐久，为高速公路安全、高效运行提供坚实保障。

参考文献：

[1] 赵帅磊 ， 李鸿哲 . 山区高速公路路基差异沉降分析及其控制措 施 [J]. 工 程 建 设 与 设 计 ，2019，（24）：75-76.DOI：10.13616/j.cnki.gcjsysj.2019.12.233.

[2] 黄达伦 . 高速公路项目建设中路基沉降诱因及其控制措施 [J]. 交通世界 ，2020，（29）：78-79.DOI：10.16248/j.cnki.11-3723/u.2020.29.032.

[3] 路海云 . 高速公路软土路基沉降变形规律及控制措施研究 [J]. 建设科技 ，2023，（10）：110-112.DOI：10.16116/j.cnki.jskj.2023.10.028.