王慧穎，劉 偉

（黑龍江工程學院 土木與建筑工程學院，黑龍江 哈爾濱150050）

煤矸石作為目前眾多公路使用的一種廉價的路基材料，在經濟不是很發(fā)達的北方地區(qū)的公路建設上被廣泛使用，但隨著經濟的發(fā)展及小汽車使用量的急速增長，交通量增加，原有的公路交通量已無法滿足使用要求，需要對公路進行改進和擴建。在這種情況下，新舊煤矸石道路的拼接問題顯得格外重要。原有公路路基經過一段時間運營后，其地基土體基本已經完成固結并且與路堤之間形成了整體，其原有路基煤矸石在經過多次凍融循環(huán)后質量損失已基本完成，承載力已經趨于穩(wěn)定。因此在舊路拓寬時，若新舊路基拼接處治不當，在完工后很快在拼接處產生縱向開裂，從而導致路基路面的破壞。雖然在《公路路基設計規(guī)范》中對路基拓寬改建作出了一些規(guī)定，但基本上都是原則性的規(guī)定，因此，在公路改擴建時，為保證新老路基的緊密銜接，提高改建后路基的強度和整體性，必須從多方面來進行探討和研究。本文從探討新老煤矸石路基沉降機理為出發(fā)點，分析影響路基結合部差異沉降原因，提出防止新舊煤矸石路基差異沉降的常用方法。

1 新舊煤矸石路基差異沉降機理分析

1.1 新舊地基不同固結程度對煤矸石路基結合部差異沉降的影響

煤矸石路基是一種剛度相對較小的非線性材料，它在荷載作用下會產生較大的壓縮變形，并且隨著時間變化不斷固結。新拓寬煤矸石路基的壓縮變形和塑性累積變形要比舊路路基大，舊路地基在路基填土荷載和機動車長時間碾壓的作用后，其地基固結基本完成，舊路改建后，其后期地基土體沉降量可以認為很小。但舊路拓寬的部分，尤其在軟土地基中，其地基土體力學性能差，在附加應力作用下，會產生基體豎向沉降，這是導致新老路基之間沉降量差異的主要原因。

1.2 新老路基結合部位處理不當

舊路改建，由于某些路段施工工藝粗糙，施工操作簡化，新老路基結合部常有20～30cm寬的填土大型壓路機碾壓不到，造成壓實效果無法達到標準要求。同時，隨著近年來道路設計標準的不斷提高，路基路面結構設計也發(fā)生巨大變化，新建路基材料強度與厚度有很大改善，在路面荷載作用下，在路基結合部處理不當造成新老路基在結合部連續(xù)性差，為新舊路基的沉降留下隱患。

1.3 寒區(qū)路基凍脹變形影響

寒區(qū)公路新舊煤矸石路基凍脹系數(shù)不同，凍脹系數(shù)越大路基變形量越大，新舊路基不同的凍脹變形量造成新舊路基結合部出現(xiàn)差異沉降，一旦造成縱向裂縫，遇水損壞，則凍脹現(xiàn)象會更為突出。

2 新舊煤矸石路基結合部處治技術

2.1 擴建部分的煤矸石路基的壓實

煤矸石路基壓實程度對煤矸石工程性質的穩(wěn)定性有直接影響，煤矸石的水穩(wěn)性可通過充分的壓實得到改善，所以對于擴建的煤矸石路段應加大壓實力度，采用沖擊壓實法，規(guī)范規(guī)定煤矸石路基壓實度至少要達到93%，但壓實度過高不經濟，同時對降低路基沉降效果不明顯。但新舊路基結合部是極易出現(xiàn)差異沉降的地方，因此將新建路基壓實度提高到95%，并對新舊路基結合部處4m以內進行重點監(jiān)測，保證新舊路基結合部位置壓實效果良好，路基結合緊密，盡可能降低由于壓實度不夠而引起的新舊路基差異沉降。圖1為青蘭高速邯涉段第9合同段的沖擊壓實遍數(shù)與壓實度的關系圖，其路基為煤矸石路基，采用的壓實方法同樣為沖擊壓實法，工程實例中，當沖擊壓實達到20遍以上時路基的壓實度達到95%，因此對于擴建的煤矸石路基宜采用沖擊壓實法，碾壓20遍以上可減少由于壓實度不夠而引起的新舊路基差異沉降。

2.2 新舊煤矸石路基結合部的處治

新舊煤矸石路基的結合部可以使用土工格柵，土工格柵與土接觸面會產生摩擦，降低了拓寬路基土的垂直應力，使土體承載能力得以提高，降低了結合部的差異沉降；另外土工格柵還可以使土體抗剪強度得到充分的發(fā)揮，約束了土體的側向變形。由于鋪設的土工格柵具有彈性及延展性，在不同荷載的作用下，不會產生累積變形，能使路基與土工格柵形成一個連續(xù)柔性整體結構，因此使用土工格柵可以有效地減少路基結合部的差異沉降及裂縫的產生。另外新舊路基結合部在施工時應切成階梯形式，在分別進行填筑加寬，填筑時每層使用的土工格柵寬度必須大于1.5m。有條件的可用鋼筋進行錨固，鋼筋穿過新舊路基結合部的土層對提高結合部土體抗剪強度有很大的提高。圖2為土工格柵在路基中的鋪設方式示意圖。

圖1 沖擊壓實遍數(shù)與壓實度的關系

圖2 土工格柵在路基中的鋪設方式示意

2.3 提高新建路基的抗凍性

舊路路基在多年的反復凍融下，其凍脹變形量已基本穩(wěn)定，由于年代關系新建路基使用煤矸石的種類和性質可能會與舊路煤矸石路基有較大不同，造成新舊路基的凍脹系數(shù)有很大不同，凍脹系數(shù)不同路基的凍脹變形量不同，為了降低新舊路基結合部由于凍脹變形引起的差異沉降，盡量選取與舊路路基種類相同的煤矸石材料，煤矸石種類相同則日后的沉降量也會趨于一致。同時在新建煤矸石路基中加入一定量的水泥、粉煤灰、石灰，用來提高新建煤矸石路基的密實性，形成水泥二灰穩(wěn)定煤矸石，優(yōu)化后的煤矸石路基在抗凍性、抗壓強度、劈裂強度等多方面有了很大提高。另外，根據(jù)新建路基填挖形式分別在路基防凍層上下設置隔水材料，防止地表水及地下水浸入路基，造成新建路基發(fā)生凍脹破壞。

3 結 論

本文通過對新舊煤矸石路基結合部產生差異沉降的機理進行分析，提出以下解決新舊煤矸石路基結合部差異沉降的一些處置方案，為類似工程設計及施工提供參考。

1）提高煤矸石路基的碾壓次數(shù)至20遍以上，使壓實度達到95%，以降低差異沉降。

2）使用寬度大于1.5m的土工格柵，提高土體承載能力，降低差異沉降。

3）在新建路基中摻入水泥、粉煤灰、石灰等膠凝材料，形成水泥二灰穩(wěn)定煤矸石，增加路基密實度，提高其抗凍性，以降低差異沉降。

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