道路工程中的路基处理与沉降控制技术研究

摘要：随着交通量的不断增加和车辆荷载的日益加重，道路工程的路基稳定性和沉降控制问题愈发凸显。本文旨在通过系统分析路基处理与沉降控制技术的原理、方法及应用效果，为道路工程的实践提供理论支持和指导。同时，通过案例分析为道路工程领域的研究者和工程师提供有益的参考和借鉴。

关键词：道路工程；路基处理；沉降控制

引言：道路工程作为城市交通网络的重要组成部分，其质量和稳定性直接关系到交通运输的安全与效率，其稳定性和沉降情况直接影响道路的使用性能和寿命。然而，在实际工程中，由于地质条件复杂、施工难度大、车辆荷载重等因素，道路工程的路基稳定性和沉降控制问题一直备受关注。因此，深入研究路基处理与沉降控制技术，对于提高道路工程的质量和安全性具有重要意义。

一、路基处理技术研究

1. 路基处理的基本概念与原则

（1）路基的定义与功能

路基作为道路工程的基础，位于路面之下，负责承载路面及车辆荷载，并传递至土体或岩层。其主要功能是支撑路面、传递荷载以及确保道路平整和稳定。

（2）路基处理的目标与原则

路基处理旨在提升其承载力和稳定性，减少沉降，保障道路使用和安全。

处理时应遵循：针对性原则，选择适合的处理方法；经济性原则，降低成本；环保性原则，使用环保材料和技术；可持续性原则，确保道路长期稳定和耐久。

2. 路基处理的主要方法

（1）压实技术

压实技术是通过机械或人工方式对路基进行压实，以提高其密实度和承载力。压实设备包括压路机、夯实机等，压实方法包括静压法、振动压实法等。效果分析主要关注压实后路基的密实度、回弹模量等指标。

（2）换填技术

换填技术是将路基中不满足要求的土体挖除，并替换为性能更好的材料。换填材料的选择应考虑材料的承载力、压缩性、透水性等因素。换填层的设计与施工需确保材料的均匀分布和密实度。

（3）排水固结技术

排水固结技术是通过设置排水系统，加速路基土体的排水和固结过程，以减少沉降和提高稳定性。排水系统的设计与施工需考虑土体的透水性、排水路径和排水效率。固结效果的监测与评估主要通过观测沉降量、沉降速率等指标。

（4）化学加固技术

化学加固技术是通过向路基中注入化学材料，形成加固层或加固带，以提高路基的承载力和稳定性。注浆加固是将化学浆液注入土体裂隙或孔隙中，形成固结体；化学稳定化是通过向土体中添加化学稳定剂，改善土体的物理力学性质。

3. 路基处理技术的案例分析

（1）典型工程案例介绍

案例一：京哈高速公路沈山改扩建项目

该项目位于辽河入海口，施工区域水网密布、土壤含水量高，主要土质为软土。24.8公里的软土土层厚度超2米，占项目总长89.3%，是辽宁省高速公路建设史上最长的软土路基处理段。技术团队采用软基换填法和“预应力管桩+桩帽+碎石垫层+土工格室”复合地基处理法。

对于软土土层厚度较小（不大于2米）的路段，采用软基换填法，清除表层腐植土等淤泥后换填石渣等透水性材料，以提高路基的承载力。对于软土土层厚度较大的路段（大于2米），采用“预应力管桩+桩帽+碎石垫层+土工格室”复合地基处理法，通过预应力管桩将荷载传递到更深层次的土壤中，桩帽和上方的“碎石垫层+土工格室”结构能够更均匀地分散荷载，提高路基的承载力和稳定性。

案例二：某公路河塘路段路基处理项目

该项目包括鱼塘、虾塘等河塘路段，由于缺少粉质粘土层，若不处理，会影响路基稳定性和沉降均匀性。传统方法是挖除淤泥，换填土石混合透水性材料，但这种方法不环保且成本高。因此，项目采用淤泥就地固化技术，通过添加固化剂，将淤泥固化，形成人工硬壳层，提高承载力，降低地基沉降。结合柔性桩复合地基处理，提高地基整体性，进一步增强加固体的承载力和压缩模量。

（2）路基处理技术的具体应用与效果分析

1）软基换填法

适用于土层薄、上覆土层较薄的路段。通过换填石渣、砂砾等材料，提升路基承载力。显著增强路基强度和稳定性，减少沉降。在沈山改扩建项目中，有效解决软土路基问题。

2）复合地基处理法

适用于土层厚、要求高承载力和稳定性的路段。结合预应力管桩、桩帽等，形成复合地基。提高承载力和稳定性，减少沉降。施工快，环境影响小。在沈山改扩建项目中有效提升路基性能。

3）淤泥就地固化技术

适用于无硬壳层的河塘、明暗浜路段。通过添加固化剂，就地固化淤泥，形成人工硬壳层。解决河塘路段路基稳定性和沉降问题。技术简便、成本低、环保，可就地取材，减少资源开采破坏。

二、沉降控制技术研究

1. 沉降的基本概念与类型

（1）沉降的定义与分类

沉降是地基或路基在荷载作用下随时间发生的垂直位移。它包括均匀沉降和不均匀沉降等类型。均匀沉降对道路影响较小，而不均匀沉降可能导致道路损坏，影响使用和安全。

（2）沉降对道路工程的影响

道路损坏：不均匀沉降引发裂缝、坑洼，影响道路平整度和舒适性。

行车安全：沉降降低道路抗滑性和稳定性，提升行车风险。

维护成本：沉降病害需定期维修加固，增加道路维护成本。

使用寿命：沉降加速道路老化损坏，缩短使用寿命。

2. 沉降控制技术的主要方法

（1）地基预处理

地基预处理是沉降控制的重要手段之一，主要包括地基加固和预压等方法。地基加固可以通过注浆、深层搅拌、强夯等方法提高地基的承载力和稳定性；预压则是通过在地基上施加预压荷载，加速地基的固结过程，减少后期沉降。

（2）施工过程控制

施工过程控制是关键环节，通过优化工艺、合理安排顺序、加强监测等措施，有效控制沉降。例如，分层填筑、逐层压实确保路基密实均匀；合理安排避免在软弱地基上集中堆放重物，减少附加应力，降低沉降风险。

（3）后期维护与监测

后期维护与监测是持续保障，定期进行沉降监测，及时发现病害并维修加固。加强道路维护管理，保持道路平整稳定，有效延长使用寿命。

3. 沉降控制技术的案例分析

（1）典型沉降控制工程案例介绍

在实际工程中，沉降控制技术得到了广泛应用。例如，在某高速公路扩建工程中，由于新旧路基之间存在沉降差异，采用了地基加固和预压等方法进行沉降控制。通过注浆加固地基、设置预压荷载等措施，有效减少了新旧路基之间的沉降差异，确保了道路的稳定性和安全性。

（2）沉降控制技术的具体应用与效果评估

地基加固：通过注浆加固地基，提高了地基的承载力和稳定性，减少了地基的沉降量。

预压处理：通过设置预压荷载，加速了地基的固结过程，进一步减少了后期沉降。

施工监测：在施工过程中加强监测，及时发现并处理了潜在的沉降病害，确保了道路的施工质量和安全性。

沉降控制技术对道路工程至关重要，通过地基预处理、施工控制及后期维护监测，能有效减少道路沉降，提升使用性能和安全。

结束语

综上所述，有效的路基处理和沉降控制技术对提升道路工程的承载力、稳定性、减少沉降、延长使用寿命及降低维护成本至关重要。这些技术的应用需根据工程条件、地质状况和施工要求灵活调整。未来应持续研究和创新路基处理与沉降控制技术，寻求更高效、环保、经济的方法。同时，加强施工监测和管理，确保技术措施有效实施和工程质量控制。

参考文献

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