道路材料失效与路基沉降的协同治理对策研究

引言

道路材料的失效与路基沉降问题是影响道路工程质量的两大核心因素，直接关系到道路的使用寿命与安全性。随着交通负荷的增加以及气候变化的加剧，道路的性能和结构面临着前所未有的挑战。材料失效通常源于其物理特性与环境适应性的不匹配，路基沉降则是由土壤性质、交通荷载及地下水位波动等多重因素引起的。针对这些问题的治理，单一的技术措施无法达到理想的效果，因此需要采取协同治理策略，综合考虑材料、设计、施工以及监测技术等多个因素，以实现道路的长期稳定运行。

一、道路材料失效的影响因素分析

（一）材料组成与物理特性对失效的影响

道路材料的失效主要与其组成成分和物理特性密切相关。不同的矿物成分、化学配比以及粒度分布决定材料的强度、耐磨性和抗压性能，而这些特性直接影响道路在长期使用中的稳定性与可靠性。路面材料的耐久性不仅与其初期性能相关，还与在特定环境条件下，材料如何抵抗疲劳和磨损密切相关。砂石骨料、沥青等基础性成分在高强度交通荷载下会发生微观结构的破坏，而细小颗粒的形态与排列方式会进一步加剧材料的松动与退化。材料的抗水性、温度敏感性及其与地基土壤的黏结性亦是导致道路失效的重要因素，影响其抵抗外界压力的能力，影响道路的使用寿命。

（二）气候变化与环境因素在材料失效中的作用

气候变化及其带来的极端天气事件对道路材料的性能起着深远影响。高温、高湿或寒冷等极端气候条件下，材料的热膨胀和收缩引发的疲劳效应往往会加速其老化过程。温度波动和湿度变化导致的材料水合作用及其膨胀收缩效应，会在路面上形成裂缝，影响材料的结构完整性与承载能力[1]。雨水、冰雪以及湿气渗透在材料内部的加剧会促使冻融破坏等现象的出现，特别是在那些湿润气候条件下，材料容易发生膨胀、裂解等劣化现象，进一步加速道路材料的退化过程，增加维修与重建的经济成本。

（三）施工质量与材料老化对道路性能的影响

施工质量直接影响道路材料的最终性能。施工过程中的不规范操作，如混合比例不准确、铺设厚度不均、养护时间不足等，往往会导致材料本身的性能无法充分发挥。在施工初期材料应充分经历必要的硬化与压实过程，才能保证其结构的稳定性。过早投入使用或不合适的施工条件会导致材料在使用过程中提前出现疲劳、裂缝等问题。随着时间的推移，材料的老化现象也逐渐加剧，路面材料在长期暴露于氧化、紫外线辐射、化学污染等环境条件下，随着分子结构的降解，导致其强度降低，失去最初的功能。施工质量与老化过程共同作用，成为影响道路性能的关键因素。

二、路基沉降的机理与影响因素

（一）土壤类型与路基结构对沉降的影响

土壤类型和路基结构的设计在道路沉降过程中扮演着至关重要的角色。不同类型的土壤，特别是软土和膨胀土，其物理力学性质差异直接影响路基的稳定性。软土由于其低密度和高压缩性，容易在重载条件下发生过度沉降。而膨胀土则因水分变化引起体积膨胀或收缩，导致路基不均匀沉降。路基结构的设计和建设质量，尤其是基础层与上层材料的过渡性设计，直接决定路基承载能力及沉降行为。若设计不当，导致土壤的承载力不足或支撑不均，便会加速沉降现象的发生，最终影响路面平整度及使用性能。

（二）交通荷载与动态变化对路基沉降的作用

交通荷载尤其是重型车辆的通行是引发路基沉降的关键因素之一。随着车辆的通过，荷载会逐步压缩路基土壤，导致其发生垂直变形，尤其在高频繁通行的区域，沉降问题更加显著。动态荷载与静态荷载的交替作用，使得土壤的结构不断受到扰动，加速路基的沉降过程。车辆的速度与通行频率、车辆重量等因素，都会对土壤的压实与变形产生不同的影响，会造成沉降的不均匀性。随着路面荷载的增加，路基内部的土壤颗粒也会发生流动或挤压，最终导致更为严重的沉降现象。

（三）水文地质条件与沉降过程的关联性

水文地质条件，特别是地下水的变化，对路基沉降的发生与发展具有显著影响。地下水位的升降、渗透水流以及土壤的吸水性，直接关系到路基土壤的稳定性。水的渗透作用可改变土壤的密实程度和强度，尤其在水土交替变化的地区，路基沉降现象更加严重 [2]。雨水的渗透使土壤颗粒发生重排，水位的波动则使地基土壤的压缩性加剧。特定地质条件下如土壤含水量过高易出现土壤液化或沉降过度现象，对路基结构造成威胁。

三、协同治理对策的构建与实施

（一）道路材料优化与沉降控制的综合策略

在道路建设与维护过程中优化道路材料与控制路基沉降应当采取综合策略。材料优化需要注重道路材料的耐久性与环境适应性，选择合适的抗压、抗水性强的材料，以提升其抗沉降能力。结合沉降监测技术，及时掌握路基沉降的实时动态，能为路面材料的选择与施工提供科学依据。在材料的选择与路基的设计上应进行协同，路基土壤的性质、结构的支撑功能与路面材料的特性应形成合理配比，以避免过度沉降的发生。综合考虑各种因素，确保材料与路基设计的优化，达到延长道路使用寿命的目的。

（二）基于信息化技术的道路监测与管理体系

信息化技术在道路监测与管理中起到至关重要的作用。通过构建道路沉降监测系统，利用传感器、无人机、遥感技术等现代技术手段，对路面与路基的沉降情况进行实时监控与数据分析能及时发现道路沉降的隐患。在数据采集与处理的基础上，能对道路状况进行智能化预测，优化维护策略 [3]。进一步结合大数据、云计算等技术，建立高效的道路管理体系，实现道路运行状态的全面掌握，确保沉降现象能得到及时的控制与修复，避免对交通安全产生重大影响。

（三）政策支持与公众参与在治理中的作用

协同治理的成功离不开政策支持与公众参与的共同推动。政府应当通过完善道路建设与维护的法规政策，加强对道路材料的质量监管与沉降控制的实施力度。通过法律手段促使建设单位与施工单位遵循规范，确保道路建设质量。公众的参与也在道路治理中发挥着日益重要的作用。通过普及道路沉降与材料失效的相关知识，激发公众对道路安全的关注与参与，政府与公众可共同推动治理措施的落实。公众在日常使用中的反馈与政府的政策支持相结合，形成良性互动，为道路管理与维护提供更多的社会资源。

结论

本研究通过对道路材料失效与路基沉降的深度剖析，揭示二者之间的相互关系及其对道路工程性能的影响。材料的老化与失效主要受其组成、施工质量和外部环境的影响，而路基沉降则由土壤特性、交通荷载和水文条件决定。综合治理策略的实施，有助于从根本上解决道路建设中的失效与沉降问题。特别是优化材料、改进施工工艺、加强路基设计，以及引入信息化监控系统，能有效减少道路沉降与材料退化的发生频率。

参考文献

[1] 张强 ， 邹悦 . 新老路基差异沉降处理的计算及措施 [J]. 四川水泥 ，2023（4）：259-261.

[2] 曹瑞 . 市政道路施工中沉降段路基施工要点思考 [J]. 工程设计与施工 ， 2023， 5（6）：96-98.

[3] 罗世和 . 高速公路原材料及道路路基试验检测方法 [J]. 江苏建材 ，2024（3）：48-49.