加宽路基差异沉降控制技术研究
李辉斌
摘 要：随着交通事业的迅速发展，改扩建项目越来越多。为降低加宽路基差异沉降，增强路基强度和稳定性，需采取合理、有效的措施加固路基。铺设土工格栅等材料，可大幅提升新旧路基的衔接能力，减小路基不均匀沉降。该文结合具体案例，采取铺设土工格栅的方法来有效控制路基差异沉降，并结合铺设层数和位置建模分析，以期为提高路基质量提供可靠的依据[1]。
关键词：加宽路基;差异沉降;土工格栅
中图分类号：U416? ? ? ? 文献标志码：A
1 工程概况
某改扩建公路工程地处丘陵地帶，地形复杂，沿线具有丰富的水资源，河流较多。全年降雨量最多月份为8月，最少为2月，汛期为6月～9月，为全年径流量的主要提供对象。根据该次路基加宽情况，决定采用双侧加宽方法。然而，在加宽施工中，时常会遇到新旧路基差异沉降等问题，基于多种因素考虑，认为可采用土工格栅加筋的方法控制路基差异沉降。
2 土工格栅的概述和应用优势
2.1 土工格栅的概述
作为一种常用的土工合成材料，土工格栅相比其他材料，类型较多，有塑料类型、钢塑类型和玻璃纤维类型等，是一种利用高分子聚合物如聚丙烯等，通过热塑、模压等一系列工序构成的网格屏栅，在土木工程施工中多称之为土工格栅。土工格栅力学性能良好，具有良好的拉伸强度，可用于加筋土结构施工[2]。
2.2 土工格栅的应用优势
在公路工程施工中，多采用土工格栅加筋的方法控制路基沉降问题，其应用优势主要包括以下5点。1）摩擦后，往往不会出现静电现象。2）具有良好的阻燃性能。3）抗老化及腐蚀能力优异。4）在施工与运输过程中较为方便，尤其是塑料土工格栅，比重轻，可以大大提升便捷性。5）无论是纵向还是横向，土工格栅均具有较强承载能力[3]。
3 土工格栅控制效果分析
待原路台阶开挖后，便可顺着台阶走向进行土工格栅的铺设，从而增强新旧路基之间的衔接能力，避免加宽路基产生不均匀沉降[4]。该工程采用的格栅型号为EGA2×2（50×50），40 Gpa为土工格栅弹性模量，1.5×10-4m2为横截面面积。
3.1 建立模型
为了解土工格栅铺设情况，该文决定建模分析，即二维有限元模型。选取一维线弹性单元模拟土工格栅，基于路基为两侧对称结构，在模拟时采取路基横截面的一半即可。13 m为原路基宽度，8 m为新建路基宽度，6 m为路基填高。在台阶开挖过程中，仅第一层台阶略高，为1.33 m，其他台阶高度一致，均为0.67 m。所有台阶的宽度均为1 m。根据施工要求，可顺着新建路基宽度方向将土工格栅铺满，具体铺设情况如图1所示。
3.2 差异沉降控制效果
据相关研究表明，在路基铺设土工格栅时，仅可起到改善路基横向位移的作用，在竖向沉降方面作用不大。因此，该文仅对路基横向位移改善效果进行分析。
据试验结果分析可知，当土工格栅只铺设一层时，越靠上铺设，则路基表面的水平向变形值将随之减小，此时，地基顶面水平位移越大。也就是说，越靠上铺设土工格栅，则改善路基顶面水平变形的效果越好，反之，则对地基顶面水平变形影响较大。据相关数据显示，1.94 cm为格栅未铺设时路基路肩位置的水平位移值，1.33 cm为土工格栅未铺设时坡脚位置的水平位移值。经检测，第七层铺设时，1.78 cm为路基路肩位置的水平位移值。第一层铺设时，1.07 cm为坡脚位置的水平向位移值，由此说明通过铺设土工格栅，可有效减小路基的水平位移值[5]。
当铺设土工格栅二层时，在第一、七层铺设的应用效果最好，1.71 cm为路基路肩位置的水平位移值，1.06cm为坡脚位置的水平位移值。
当铺设土工格栅三层时，在第一、四、七层铺设的应用效果最好。1.69 cm为路基路肩位置的水平位移值，1.03 cm为坡脚位置的水平位移值，相比铺设二层，改善效果并不是很显著。
当铺设土工格栅四层时，在第一、三、五、七层的应用效果最好。1.68 cm为路基路肩位置的水平位移值，1.01 cm为坡脚位置的水平位移值。
全铺时，具有良好的改善效果，1.66 cm为路基路肩位置的水平位移值，0.97 cm为坡脚位置的水平位移值[6]。
3.3 不同层数控制效果分析
为确定铺设多少层时改善水平位移效果最佳，该文对不同层数时的铺设效果进行了对比分析，具体如图2、图3所示。
由此可见，当增加土工格栅铺设层数时，则改善水平位移值的效果越明显。基于经济性原则，认为铺设2层效果最好。
4 土工格栅施工要点
4.1 施工准备
土工格栅铺设前，先清理干净杂物，尤其是坚硬凸出物，如碎石、块石等。待检测质量满足施工要求后，才能按照规定测量放线，并将土工格栅铺设位置准确标注出来。
4.2 铺设土工格栅
在指定位置铺设土工格栅，根据设计要求合理控制铺设宽度，通常情况下，需在50 cm以上控制搭接宽度。整个铺设过程中，一定要拉紧，不得出现褶皱等情况，同时还要保证与其他面层紧贴，保证施工质量。
4.3 填筑底基层
铺设土工格栅后，需快速进行路面底基层填筑，不得出现长期暴晒等现象。采取专用设备施工底基层时，必须在土工格栅上摊铺底基层混合料，并保证格栅平整，无褶皱等情况。
4.4 固定格栅
采取“U”型钉固定格栅，“U”型钉长度需控制在10 cm以上。
4.5 工后检测
完成铺设后，在未达到通行标准规定时，不允许碾压，或其他设备通行。该工程完工后一段时间，对加宽路基差异沉降情况进行检测。经检测可知，土工格栅加筋控制后，路基工后总沉降量较小，符合相关规定要求。整体来讲，土工格栅加筋控制路基工后沉降量不大，且路基基底压力、沉降量逐步趋向稳定，路基整体状况良好，路面平整。由此表明，在路基差异沉降处理中土工格栅应用效果良好。
5 结语
综上所述，公路改扩建施工中，极易出现加宽路基不均匀变形现象，或变形后未及时处理，通车运营后，在车辆荷载长期作用下，加宽路基段出现侧向变形的问题，从而引发路面下陷、开裂等病害，严重影响公路使用寿命和行车安全。因此，必须重视加宽路基沉降处理。土工栅格作为一种性能良好的土工合成材料，相比其他材料，具有良好的阻燃性能、抗老化及腐蚀能力，承载能力强及便于施工等特点，将其用于加宽路基差异沉降控制施工，可有效提高地基承载力，减少地基沉降变形。为此，必须重视土工格栅的施工应用，提高施工技术水平，增强工程施工质量。
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.
[2]曲军洋.影响高速公路路基沉降的因素分析及控制措施[J].城市建设理论研究（电子版），2016（14）：875.
[3]邱飞.山区高速公路路基沉降原因分析及控制措施[J].新材料新装饰，2013（7）：152-152，154.
[4]胡恩来.高速公路路基差异沉降特性与控制措施研究[J].四川建材，2018，44（2）：167-168.
[5]张吉昌，孙奇.浅析高速公路路基沉降原因及控制措施[J].房地产导刊，2013（7）：219.
[6]张巍，侯继文，吴自涛，等.旧路加宽沥青路面缓裂结构与材料研究[J].土木工程，2018，7（3）：375-380.
