城市道路改扩建工程中新旧路基差异沉降控制技术研究

一、引言

（一）研究背景

随着城市化进程的加速，城市交通流量日益增长，原有的城市道路已难以满足交通需求，城市道路改扩建工程成为缓解交通压力、提升道路服务水平的重要手段。然而，在城市道路改扩建过程中，新旧路基的差异沉降问题成为影响道路质量和使用寿命的关键因素。新旧路基由于填土时间、压实度、土体性质等方面的差异，在车辆荷载和自然因素作用下，极易产生不均匀沉降，导致路面开裂、错台等病害，不仅影响行车舒适性和安全性，还会增加道路养护成本，缩短道路使用寿命。因此，研究城市道路改扩建工程中新旧路基差异沉降控制技术具有重要的现实意义。

（二）研究目的与意义

本研究旨在深入分析新旧路基差异沉降产生的原因和影响因素，系统总结和探讨有效的差异沉降控制技术，提出科学合理的控制策略和评估方法，为城市道路改扩建工程提供技术支持和理论依据，从而减少新旧路基差异沉降带来的危害，提高道路工程质量，保障城市道路的安全、稳定运行，降低道路全寿命周期成本。

二、新旧路基差异沉降产生的原因及危害

（一）产生原因

地基条件差异：新旧路基所处的地基土性质可能存在较大差异，如土层厚度、土质类型、压缩性等。新建路基部分可能会遇到软弱地基，而旧路基经过长期运营，地基已基本完成沉降，这种地基条件的不同容易导致新旧路基产生差异沉降。

路基填土性质差异：新旧路基填土的土质、含水量、压实度等存在差异。旧路基填土经过长时间的行车荷载作用和自然压实，土体密实度较高；而新建路基填土在施工过程中，即使按照规范要求进行压实，也难以在短时间内达到与旧路基相同的密实度，从而在后期产生不同程度的沉降。

施工工艺和时间差异：新旧路基施工时间不同，施工工艺也可能存在差异。例如，旧路基施工时的压实设备和工艺可能与新建路基不同，且旧路基经过多年的运营，其土体结构发生了变化。新建路基施工过程中，若施工质量控制不当，如填土分层厚度过大、压实遍数不足等，会加剧新旧路基的差异沉降。

车辆荷载和自然因素影响：车辆荷载的长期作用会使路基产生累积变形，新旧路基承受车辆荷载的时间和程度不同，导致沉降量不一致。此外，自然因素如降雨、温度变化等也会对路基产生影响。降雨会使路基土含水量增加，降低土体强度和稳定性，引起路基沉降；温度变化会导致路基土的热胀冷缩，也可能引发差异沉降。

（二）危害

路面病害：新旧路基差异沉降会导致路面出现裂缝、错台等病害。裂缝的产生会使雨水渗入路基，进一步恶化路基条件，加速路面损坏；错台会影响行车舒适性和安全性，增加车辆轮胎磨损和交通事故发生的概率。

道路使用寿命缩短：差异沉降引起的路面病害会降低道路的承载能力，导致道路过早损坏，需要频繁进行维修和养护，增加了道路养护成本，同时也缩短了道路的使用寿命。

交通通行效率降低：路面病害会影响车辆的行驶速度和通行能力，导致交通拥堵，降低交通通行效率，给城市交通带来不利影响。

三、新旧路基差异沉降控制技术

（一）地基处理技术

换填法：换填法是将路基范围内一定深度的软弱土层挖除，换填强度较高、压缩性较低的材料，如砂砾、碎石、灰土等。通过换填，改善地基土的物理力学性质，提高地基承载力，减少地基沉降。换填法适用于浅层软弱地基处理，施工简单，但工程量较大。

强夯法：强夯法是利用重锤从高处自由落下产生的冲击力，对地基进行强力夯实，以提高地基土的密实度和强度，降低地基压缩性。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土等各类地基土，处理深度较大，但施工过程中会产生较大的振动和噪声，对周边环境有一定影响。

深层搅拌法：深层搅拌法是利用水泥、石灰等固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深部将软土和固化剂强制搅拌，使软土硬结形成具有整体性、水稳定性和一定强度的加固体，从而提高地基承载力，减少沉降。深层搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉质黏土等软土地基，施工时对周边环境影响较小。

（二）路基材料优化技术

选择合适的路基填料：在新建路基施工中，应优先选择级配良好、透水性好、压缩性低的材料作为路基填料，如砂砾、碎石土等。避免使用塑性指数过高、含水量过大的黏性土作为填料。同时，对于旧路基补强或拼接部分，可采用轻质材料，如泡沫混凝土、EPS 颗粒混合土等，减轻路基自重，降低地基附加应力，减少沉降。

改良路基填料性质：通过对路基填料添加改良剂，如石灰、水泥、固化剂等，改善填料的物理力学性质。石灰和水泥可以与土中的水分发生化学反应，使土颗粒团聚，提高土体的强度和稳定性；固化剂能够调节土的含水量，增强土体的抗剪强度和抗变形能力，从而有效控制路基沉降。

（三）路基结构设计优化技术

设置过渡段：在新旧路基拼接处设置过渡段，通过调整过渡段的路基高度、宽度和坡度，使新旧路基的刚度逐渐变化，减小差异沉降对路面的影响。过渡段长度应根据路基填土高度、地基条件、车辆荷载等因素合理确定，一般不宜小于 10m_⨀ 。

加强路基排水设计：完善的路基排水系统能够及时排除路基范围内的积水，防止雨水渗入路基，降低土体含水量，保持路基稳定。在新旧路基拼接处，应设置纵向和横向排水设施，如排水沟、盲沟、渗沟等，并确保排水设施的畅通。

采用土工合成材料：在新旧路基拼接部位铺设土工格栅、土工布等土工合成材料。土工格栅具有较高的抗拉强度和模量，能够限制土体的侧向变形，增强路基的整体性和稳定性；土工布可以起到隔离、排水、过滤的作用，防止不同性质的土体混合，保证路基结构的稳定。

四、结论

本论文对城市道路改扩建工程中新旧路基差异沉降控制技术进行了系统研究。分析了新旧路基差异沉降产生的原因和危害，阐述了地基处理技术、路基材料优化技术、路基结构设计优化技术等主要控制技术，并提出了差异沉降控制效果的评估方法。研究表明，合理选择和应用差异沉降控制技术，能够有效减少新旧路基差异沉降，提高道路工程质量。在实际工程中，应根据工程地质条件、施工条件和经济成本等因素，综合考虑选择合适的控制技术，并加强施工过程中的质量控制和后期的沉降监测，确保城市道路改扩建工程的顺利实施和道路的长期稳定运行。未来，随着新材料、新技术的不断发展，新旧路基差异沉降控制技术将得到进一步完善和创新，为城市道路建设提供更有力的技术保障。

参考文献​

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