摘 要：高速公路旧路基拓宽施工常采用半幅填方施工方案，但拓宽后的路基易出现差异沉降，导致道路结构破坏，路用性能下降，引发道路交通安全问题。为解决以上问题，以某高速公路半幅填方路基施工实践为例，从填方高度、填料重度、路基拼接方式、拓宽宽度等方面对半幅填方路基差异沉降特性进行了研究。结果表明，差异沉降与路基宽度成正比，一侧拓宽方式下的差异沉降明显大于两侧拓宽方式，据此总结出高速公路路基拓宽施工优化措施，以减少公路改扩建半幅填方路基差异沉降。

关键词：公路工程;半幅填方路基;拓宽填方;差异沉降;

作者简介：杨斌（1992—），男，河北涞水人，从事公路建设管理及养护工作。;

我国早期建设的高速公路已接近或超过设计寿命[1]，需要尽快加以修复或扩建，以保证道路行车安全。路基拓宽是旧公路改造升级的主要方式之一，但改造后的新旧路基容易出现差异沉降，影响施工质量，也是导致道路路基路面病害的主要原因，不仅会影响道路通行能力和服务水平，还会降低道路行车安全性、舒适性。高速公路路基拓宽施工的关键环节是有效控制新旧路基间的不均匀沉降。路基拼接方式、设计宽度、填方高度、填料重度等是路基拓宽施工需要重点考虑的主要因素[2,3]，在高速公路路基拓宽施工中应予以充分考虑。

高速公路路基拓宽常采用半幅填方路基施工工艺，但由于未对路基填方进行压实固结，土体结构强度不足，内部黏结力不符合要求，容易导致填方施工后的路基沉降出现较为明显的不均匀沉降，产生路基沉降差值，且水平位移超出合理范围[4,5]。

施工过程中，半幅填方路基压实度与时间成正比，土体变形程度随时间的延长而逐渐增大，路基沉降量也逐渐增加。在荷载作用下，路基土体孔隙中的水压降低，固结度增加。随着路基土体固结的不断发展，孔隙率逐渐减小，土体有效应力增大，最终发生压缩变形[6]。

本文基于某高速工程改扩建工程实践，对路基拓宽施工中路基差异沉降各种影响因素进行研究。某路基土体主要为粉质壤土、黏性土和粉砂岩。路基拓宽施工时，由于荷载的作用，旧路基土体在持续应力影响下经过长时间的压实和固结，其结构稳定，沉降较小，而新拓宽的路基会产生应力，导致原有路基沉降加大[7]。

利用沉降仪对路基沉降量进行检测。根据现场监测数据，分析各因素对半幅填方施工中路基沉降差异的影响，进而制定有效的沉降控制方案。采用水平移动桩或边桩控制路基水平位移幅值，有效确保路基路堤结构的稳定性。

新旧路基沉降差异是指拓宽后的新路肩边沿与原有路堤中线之间的沉降差异。本研究结合某条高速公路的施工实践，选取K17 150—K17 650段作为试验段，研究沉降差异的影响因素，具体将沉降板置于新路肩边沿与原有路堤中线位置，将侧桩布设于路基坡脚外侧1～2cm,10～12cm位置。

本文根据某高速公路实际情况选用极坐标法测量侧桩位移，基于全站仪测量侧桩坐标。结合该高速公路改扩建工程实践，取第一次边桩坐标测量数据作为研究依据，求得边桩位移和坐标差[8]。

地质、地形、路基拓宽方案、路基填方高度、路基填料重度等因素都会影响路基拓宽施工中的新旧路基沉降[9,10]。

不同类型路基填方材料的重度不同，产生的附加应力不同，对路基差异沉降的影响也存在差异。

(1）明确填料重度与路基沉降之间的关系是研究路基拓宽施工中差异沉降问题的关键，本文以3种重度的填料为研究对象，即粉煤灰土（重度4kN/m3）、一般填土（重度10kN/m3）、泡沫轻质土（重度17kN/m3），进行路基填方试验，找出填料重度与路基差异沉降之间的关系。

(2）填料重度与路基沉降成正比，且路基沉降差值呈线性变化。

(3）当采用重度为4kN/m3的填料进行填方施工时，路基差异沉降最大值为1.2cm；当路基填料重度为10kN/m3时，路基差异沉降最大值为2.4cm；当路基填料重度为17kN/m3时，路基差异沉降最大值为3.8cm。前两个沉降值相差1.2cm，后两个沉降值相差1.4cm。显然，重度小的填料可以有效降低填方施工带来的路基沉降差值。可见，半幅路基拓宽施工可以采用轻质泡沫填料以减轻新建路基的重量，降低施工后路基表面的沉降差异。

工程实践中，高速公路路基拓宽有两种常见方式：一侧拓宽和两侧拓宽。在典型横断面设置测点，结合各种拓宽方法和工程实例分析半幅路基的沉降变化规律。路基高4m，坡度为1:1.5，回填土为普通回填土，分别通过设置沉降板和侧桩来控制土体沉降和土体水平位移。

在一侧路基拓宽试验段设置测点，通过沉降值测定仪测得4m,8m,12m,16m共4种拓宽宽度下的路基沉降和一侧拓宽不同宽度时路基顶面最大差异沉降变化，分别如图1、图2所示，路基土体水平位移如图3所示。

图1 一侧拓宽不同宽度时路基竖向沉降曲线 下载原图

图2 一侧拓宽不同宽度时路基顶面最大差异沉降变化 下载原图