目前我国地域广阔，山区、山丘区面积约占全国总面积的70%。在山区高等级公路建设过程中，由于地形起伏大、地质构造复杂，路堤填筑较高，路基工程竣工后容易发生差异沉降。过大的路基差异沉降使得路面结构产生较大附加应力，当附加应力大于材料的抗拉强度时路面结构将发生开裂破坏，形成裂缝、错台等病害，直接影响路面结构的使用性和耐久性。因此，路基差异沉降控制是山区高等级公路工程建设过程中的重要内容。本文以某高等级公路工程为依托，分析了山区高等级公路路基高填方涵洞构造物处差异沉降的处治。
1山区高等级公路路基沉降原因及影响因素分析
1.1路基土变形机理分析
（1）路基土体变形特性。①非线性与非弹性。普通材料受轴向压力作用时，应力一应变关系表现出明显的弹性变形阶段与塑性变形阶段。应力较小时，材料处于线弹性状态，应力达到某一临界值时应力应变关系转为曲线，材料同时存在弹性变形与塑性变形。土体受力后线弹性变形阶段不明显，非线性变形是其主要形式。土体由松散颗粒构成，受力后颗粒之间的孔隙改变在荷载卸除后不能恢复，形成较大的塑性变形。因此，土体在各种应力状态下均存在塑性变形，非线性与非弹性是土体变形主要特征。②各向异性。路基土为层状分布，同一层内土体性质差异性较小，但各层之间土体性质存在明显差异。在水平方向路基土可认为是各向同性，而竖直方向上由于土质不同，土体各项参数，如容重、模量、渗透性各不相同，因此在竖直方向路基土为各向异性。③剪缩与剪胀特性。土体在压力作用下会发生塑性变形，在剪切作用下也会引起塑性体积变形。在三轴试验中，对土样施加侧向压力的同时减少围压，并保持法向应力不变，土样仍存在体积应变，这种体积应变由剪切引起。由剪切引起的体积收缩称为剪缩，剪切引起的膨胀称为剪胀，剪缩与剪胀是土体变形的特性之一。
（2）路基土体压缩特性。路基土体是由固相、液相和气相组成的三相体，土体受力后的压缩变形包括土颗粒及水的压缩、土体中孔隙水和气体排出引起的体积变化。工程实践表明，一般情况下土颗粒和水的压缩量极小，不及土体压缩量的1/400，气体的压缩量较大，但只有在密闭环境中气体体积才能产生压缩，路基土处于开放环境中，土体孔隙中的气体在压力作用下只能被挤出，而不产生压缩变形。因此，土体孔隙中水分和气体受压排出是引起路基土体压缩变形的主要原因。土体压缩变形特性与水和气体的排出速度有关，随着土颗粒接触点的增加，压缩逐渐减弱。
（3）路基土体压实特性。公路建设过程中，为了提高路基土体的承载能力，需要对土体进行压实处理。在压实过程中土颗粒重新排列，气体排出，密实度增强，土体工程性质得到改善。土体压实特性同土体的含水量有密切关系。含水量偏低时，土颗粒间不能形成水膜，对土颗粒的重新排列起不到润滑作用，尽管此时土体孔隙较大，但压实效果较差。随着含水量逐渐增加，土颗粒间水膜变厚，土颗粒在外部压实功能作用下排列紧密，压实效果得以改善。土体在最佳含水量附近时，最有利于土土颗粒压实。
1.2路基差异沉降产生原因分析
（1）地形与地质条件。地形与地质条件是影响路基工程质量的主要因素之一。当工程地质条件不良，原地基存在软弱夹层，或地基土性质差异性较大时，在路基填筑过程中如果不对其进行特殊处理，填筑完成后，地基在附加应力作用下发生排水固结，产生较大的沉降变形或差异沉降。在山区修建高等级公路时路线经常穿越沟谷地带，使得路基在横断面、纵断面都呈不规则分布，同一断面路基填筑高度不同，造成地基所受附加应力大小不一，路堤自重在同一断面处存在差异，随着时间延续，路基逐渐产生横向或纵向差异沉降，严重影响路基路面结构的使用性能。
（2）水文气候条件。水是引起路基路面损坏的主要因素之一。土体中的地下水、大气降水、河流等都是引起公路工程灾害的自然因素。当路基土中含水量较大时，路基在施工期内不能及时排出土体中的孔隙水，造成路基孔隙水压力较大，消散时间较长，路基发生工后固结沉降的时间缓慢，沉降量较大，对于道路的使用性能有较大影响。大气降水也是影响路基施工质量的主要因素。如果路基施工季节降雨量较小，路基土含水量难以达到最佳状态，影响路基压实效果。路基施工过程中如果暴雨集中、强度大，雨水渗入路基后使得土体局部软化，发生湿陷变形，从而引起路基差异沉降的产生。
期刊VIP网，您身边的高端学术顾问
文章名称：
浅析山区公路路基高填方涵洞构造物处差异沉降
文章地址：
http://www.qikanvip.com/luqiaojianshe/767.html
