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摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，高速公路工程建设越来越多。借助有限元模拟软件，通过改变加宽宽度、填筑高度、路基模量和地基模量，研究了新旧路基在施工过程中变形特性和加宽路基填筑对旧路基应力和应变特性的影响，并对路基加宽技术中所涉及到的关键内容进行阐述和分析，明确路基加宽技术的核心内容及关键点，希望能够对相关行业工作者关于路基加宽技术的应用提供一些可行性的经验，提高施工的质量与效率。
关键词：数值模拟；加宽路基；差异沉降；影响因素
引言
近年来，我国公路交通量增长迅速，很多早期修建的高速公路出现了拥堵现象，道路的运输能力不足，部分高速公路已经进行了改扩建施工。在进行高速公路改扩建施工时，新旧路基的拼接质量是影响公路施工质量的关键，必须在施工中进行严格的质量控制。然而，在高速公路改扩建施工中，局部路段路基出现了严重的不均匀沉降，造成路基开裂变形破坏，直接影响行车安全。因此，在高速公路改扩建设计与施工中，不仅要做好拼接段施工过程中的质量控制，还要对路基开展沉降监测，对路基拼接两侧新路基、旧路基、新旧路基结合处的沉降情况进行监测，掌握改扩建段路基的沉降情况，以便及时采取措施对路基进行加固，提高施工质量。
1公路路基加宽方式
（1）双侧加宽。这种加宽方式下新旧路基的中心线基本重合，可以使路面始终保留在原始压实基层，后续使用中只需处治路面部分，在低路堤工程中比较适用该方法。高路堤工程中，路基加宽值相对较小而无法保证新旧路基结合处填土紧密，因此需充分压实和加固新填土，避免加宽时出现滑坍等问题。低路堤双侧加宽的情况下，尽量将坡比设置较缓。（2）单侧加宽。这种方式下，新旧路基中心线不重合，其不足就是一部分新路面会落在新填土，一部分则在旧路基，落在新填土的路面难以保证其强度与旧路基相同。由于其修建施工时间较短，填土固结并不完全。（3）分离式路基。分离式路基是将山坡路段行车道分离，分为上行线、下行线，分别设置在不同高度。旧路作为一个行驶方向道路，新路作为另一个行驶方向道路。这种路段在设计中需要保证两个路段间顺畅衔接，其中心线布置要与相接路段线形规律相符。
2沉降板观测注意事项
沉降观测前应布置至少2个观测基点，使用精密水准仪和铟钢尺进行观测。每次进行沉降观测应采用固定的人员和仪器，以避免因不同的观测习惯和仪器差异产生的观测误差。另外，观测方法、观测环境和观测线路应相同，以减少误差。由专人负责测量数据的整理、计算，并由部门负责人负责，同时应做好数据规范工作。
3有限元模型建立
研究依托湖南长株高速公路改扩建项目，长株高速（S21）公路全长41.574公里，全线呈南北走向，主线采用四车道高速公路标准建设，起于长沙县黄花镇，止于与醴潭高速公路相交的龙头铺互通，株洲连接线止于株洲电机厂西北。（1）计算模型建立。本章数值模拟选取一个基本工况，并形成5种对比方案，每种对比方案中包含基本工况在内共有5种工况。在基本工况的模型中，地基土由3种土层组成。（2）边界条件。计算模型近似为半空间无限体，模型底部边界采用xy双向位移约束，侧边界采用法向位移约束，施加重力荷载和施加均布荷载。（3）本构模型及计算参数。老路基、新路基以及地基土均视为服从Mohr-Coulomb屈服准则的理想弹塑性材料。
4改扩建路段路基沉降监测措施
4.1路基沉降监测方案
改扩建路基沉降监测分别在新路基、旧路基和新旧路基结合处三个部分布置测点，其中在旧路基上埋设沉降桩，新旧路基结合处和旧路基上埋设沉降板。
施工中在试验路段选取两个监测断面，分别布设测点，记录监测数据，并对监测结果进行分析。路基沉降采用精密水准仪、铟钢尺进行监测，通过比较前后两次的监测值确定沉降量。根据路基沉降速率确定沉降监测频率，沉降速度越大，监测频率越大，对软基地区应加强监测。施工期间如发现路基沉降速率加快，应加强监测，适当增加监测次数。
4.2原地面清理与基底处理
公路改扩建路基加宽施工中，需要采取人工与机械结合的方式，清理干净表土杂物，控制好清理深度。其中的废弃物要运输到指定位置，避免造成污染等问题。在旧路两侧需设置好排水沟、碎落台等，避免雨水长期侵蚀下导致边沟下部出现软弱缺陷。绿化影响下，平台底端土主要是腐殖土，需铺设好透水性材料。与设计相比，施工操作中路基实际加宽工程基底压实度应适当提高，加强其承载能力，减少新旧路基剪切变形可能性。
4.3不同填筑高度对差异沉降的影响
由于高速公路改扩建工程受地形高低变化的影响，不同断面会出现不同的填挖高度，不同高度的路堤在重力荷载的作用下，产生的变形是不同的。因此，路堤高度是影响路堤及地基变形的最直接的因素，就路基填土高度对新旧路基结合处差异沉降影响的研究是有必要的。拓宽路基不均匀沉降随着路基填土高度的增加而增大，旧路中心的附加沉降越大。即新路基的最大沉降量和新旧路基结合处差异沉降都随着加宽宽度的增加而逐渐的增大。同时可以看出，路基填土高度越小，拓宽路基顶面沉降曲线越接近“～”形。这是因为，填土高度越小，新路基对旧路基的影响越小，从而旧路基的附加沉降变形就越小，所以沉降曲线前段的变化比较平缓；且当填土高度小时旧路基对新路基的沉降影响作用也较小，所以沉降曲线后段的变化也比较平缓。综上，随着路基高度的增加差异沉降和表面水平位移也逐渐的增加，且路基填土高度越小，加宽路基顶面沉降曲线就越接近“～”形。因此，在满足路基得最小填土高度前提下，控制路基填土高度可以有效减小差异沉降。
4.4冲击碾压
为了进一步提高新旧路基的质量，减少裂缝、错台产生问题的出现，需要进行冲击碾压工作。依据设计方案，在每小时12～15km范围内对行驶速度进行控制，压实遍数为20遍，做好防护措施。如果填土高度低于4m，仅仅进行基底的冲击碾压工作即可；当填土高度高于4m，可以使用重型冲击式压路机进行施工作业，以20遍为标准，如果下路床底的填筑达到标高后，也需要进行20遍补压工作，保证施工过程的碾压水平安全距离。
4.5排水技术应用
在路基加宽施工中，路面排水是需重点关注的问题，要能够顺利将积水排出，防止加宽施工范围内积水渗透到旧路基方向，影响到旧路基稳定性。同时有效排水还可避免对拓宽路段边坡造成严重冲刷而影响施工进度。可以在公路合适距离段内设置一个排水口，公路外侧建设拦水地带，确保雨水能够顺利进入流水槽，然后导入排水沟中。
结语
综上所述，随着我国公路网逐渐趋于完善，公路改建工程的任务也越来越重。公路工程作为交通的核心，其有效地发展推动着我国趋于经济的蓬勃发展，然而这一过程中仍存在着一些需要改善的问题，主要问题还是随着交通量越来越大，如何才能减缓交通压力。当下行之有效的方法便是公路改建工程中的路基加宽方法，所以必须将这一问题重视起来，提高路基加宽技术水平，推动公路建设的发展。
参考文献：
[1]端木瑾，陈锐，戴卓志.水官高速扩建工程边坡设计的综合分析[J].公路工程，2014，39（02）：13-15+26.
[2]王建强，杨云峰，习江鹏，郗恩崇.高速公路改扩建时机决策方法[J].交通运输工程学报，2010，10（01）：106-111.
[3]钱劲松，孙力彤，管旭日.老路拓宽差异沉降计算的研究[J].兰州铁道学院学报，2003，22（4）：91-95.