高填方路基沉降的原因分析及防治措施

摘 要：高填方路基是指邊坡高度超過20m的路堤或者是地面斜坡率小于1：2.5的路堤，還包括不良地質(zhì)、特殊地段的路堤。近年來，隨著我國道路建設(shè)的高速發(fā)展和車輛行駛速度的不斷提升，高填方路基在公路中的應(yīng)用越來越多，但與此同時也產(chǎn)生了很多問題，如路基不均勻沉降導(dǎo)致的路面開裂、沉陷等，嚴(yán)重影響了道路交通安全。因此，如何有效消除高填方路基的沉降是目前我國公路建設(shè)領(lǐng)域亟待解決的一個重要課題。

關(guān)鍵詞：高填方路基；路基沉降；原因分析；防治措施；道路交通安全

中圖分類號：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）08-131-02

1 高填方路基沉降的原因分析

隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，高速公路大規(guī)模的修建，我國公路的建設(shè)上出現(xiàn)了許多的高填方路基，但是高填方路基的施工完工之后，由于通車時間的延長或汽車造成的重復(fù)荷載作用，高填方路基經(jīng)常出現(xiàn)路基的整體或局部下沉現(xiàn)象，尤其是在填挖方過渡段及路橋過渡段上路基的下沉十分明顯，高填方路基下沉一般表現(xiàn)為3種形式。高填方路基縱橫向開裂、路基整體下沉或局部沉降和路基滑動或者邊坡坍陷。高填方路基沉降的3種現(xiàn)象都對路基造成了極大的危害，比如路基縱橫開裂會影響到路基的穩(wěn)定性，如果在大雨天氣下路基進(jìn)水造成路面的平整度超限，給道路交通安全帶來巨大的威脅。高填方路基的沉降不僅影響了道路的使用，也一定程度上阻礙了我國的社會發(fā)展，因此，高填方路基的設(shè)計(jì)必須要按照我國《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行，但是往往在高填方路基實(shí)際施工中或完工后仍然出現(xiàn)整體下沉或局部沉降的問題。

1.1 地基下沉

1.1.1 路基基底的壓實(shí)度不夠

由于道路建設(shè)施工的路基基底壓實(shí)度要求不高，而高填方路基的壓實(shí)度較高，因此在道路的設(shè)計(jì)施工中必須要要個的控制好高填方路段的地基壓實(shí)度，避免應(yīng)路基填料增加而導(dǎo)致原地面因壓實(shí)度不夠發(fā)生的形變和移位，并防止高填方路基沉降現(xiàn)象的出現(xiàn)。

1.1.2 路基排水不當(dāng)引起地基承載力下降

在通常的施工過程中，一些路段雖按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了處理，經(jīng)檢測各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求，但由于排水處理不當(dāng)或后期的影響，受水浸泡，使得地基的承載力急劇下降而導(dǎo)致路基下沉。

1.1.3 地基沉降不均

高填方路基與一般路基過渡段的地基沉降不均。

1.2 路堤本身下沉

1.2.1 填料不合格

由于填方段的淤泥、沼澤土、凍土、有機(jī)土清除不徹底，或填料中混有生活垃圾以及含草皮、樹根的腐殖土，這些土塊遇水即變成淤泥。另外，通車后這些不合格填料的微弱沉降變形累積起來即會引發(fā)高填方路基的下沉。

1.2.2 縱向分幅填筑、半填半挖搭接不好

一般來說，高填方路基填筑和一般路基填筑是一樣的，在填筑施工中分層進(jìn)行填筑，但是考慮到高填方路基某些路段的特殊性，高填方路基需要縱向分幅填筑。因此在實(shí)際的填筑施工中必須要嚴(yán)格的進(jìn)行控制，如果對高填方路基的填筑不嚴(yán)格控制，有時會出現(xiàn)垂直式無搭接填筑，而這種施工結(jié)果會引起前后兩幅沉降不均勻。半填半挖路段如果施工不規(guī)范，也同樣會出現(xiàn)沉降。

1.2.3 含水量和壓實(shí)度不均

高填方路基的填料所用的細(xì)粒土、砂類土、礫石土等，必須要嚴(yán)格的控制其含水量并壓實(shí)，含水量以±2%最合適。如果填料的含水量不均或不符合相關(guān)要求時，應(yīng)該采取相應(yīng)的措施，比如均勻添水或晾干，使填料的含水量達(dá)到要求后進(jìn)行壓實(shí)施工。另外，運(yùn)到了路堤上的土需要加水時，務(wù)必要用拌合設(shè)備和水車相結(jié)合均勻的澆灑水，不然就會在后期的碾壓完成后，發(fā)生每層壓實(shí)度不均而導(dǎo)致的整個陸地沉降現(xiàn)象。

1.2.4 其他方面的原因

壓實(shí)厚度超標(biāo)，每一層土整平不好，碾壓后會出現(xiàn)局部壓實(shí)度不夠；填料來源不同，其性質(zhì)相差較大，且未分層填筑，則引起不均勻沉降導(dǎo)致路基開裂或局部沉陷。

2 高填方路基沉降的防治措施

2.1 加強(qiáng)高填方路基的施工管理

路線選線中，在堅(jiān)持路線總體走向通過主要控制點(diǎn)的原則下，因地形、地質(zhì)環(huán)境布設(shè)路線，盡量避讓不良地質(zhì)地段，不需要追求高指標(biāo)的線形，努力做到線形指標(biāo)搭配合理，即可取得良好的視覺效果。 比如在惠東至昌平告訴公路段工程的市工商就認(rèn)真做好了線路選線的工作，該段做好了施工前的準(zhǔn)備工作，包括施工招標(biāo)、征地、拆遷等具體任務(wù)，并在保證主體工程施工時，先期實(shí)施改溝、改路等線外等事宜，為工程的順利完工提供了保證。

高填方路基施工如果通過耕地水田等區(qū)域必須要做好碾壓工作，如果其中含有較高的有機(jī)質(zhì)或其他雜物難以壓實(shí)，那么則應(yīng)該及時的挖除換填，比如在對惠東至昌平告訴公路段的設(shè)計(jì)上就合理的進(jìn)行了進(jìn)行清淤、清表等處理工作后，再對特殊路基進(jìn)行處理，而后填筑路基進(jìn)行預(yù)壓。特殊路基處理與路基填筑宜按設(shè)計(jì)工期完成，以利路基在施工期內(nèi)沉降穩(wěn)定，有效的減小了工后沉降。但是地基的加固處理必須要結(jié)合我國頒發(fā)的《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》來進(jìn)行。在對惠東至昌平高速公路段的設(shè)計(jì)必須要認(rèn)真做好各項(xiàng)工程施工組織計(jì)劃，還需要充分考慮當(dāng)?shù)丶竟?jié)性氣候?qū)κ┕すに嚨挠绊?，從而降低工程費(fèi)用。

另外，在高填方路堤的施工過程中，各施工層的表面切記有積水的現(xiàn)象，如果存在積水的現(xiàn)象，必須要進(jìn)行排水工作，避免因積水的滲透或沖刷而對路基造成損壞。比如可以通過在路堤中設(shè)計(jì)排水溝、截水溝等防滲排水設(shè)施，避免坡角受水的侵蝕并提高路堤的質(zhì)量。不僅如此，在高填方路基的施工過程中還需要嚴(yán)格施工。例如在惠東至昌平路段的施工上就嚴(yán)格依照了《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2003）、《公路工程基本建設(shè)項(xiàng)目文件編制辦法》及有關(guān)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到了安全適用、經(jīng)濟(jì)美觀的良好效果。

2.2 提高填方路基施工工藝

2.2.1 換填土法

采用這種方法主要是針對填料不符合要求而引起的路基下沉，其下沉面積不大、深度不深。這種方法比較經(jīng)濟(jì)，操作也比較方便快捷。通過將原路基有問題的部分挖除，并進(jìn)行徹底的清理，直至碾平并達(dá)到壓實(shí)度，同時并要利用規(guī)范的填料進(jìn)行回填工作。在換填工作時必須要擴(kuò)大挖補(bǔ)面積并每層呈臺階狀，并由下往上逐層整平碾壓，壓實(shí)度一般控制在原路基壓實(shí)度1%～2%的高度。

2.2.2 灌漿法

如果高填方路基沉降的面積比較大，可以采用灌漿法的方式來進(jìn)行控制。灌漿法主要是通過液壓、氣壓和電化學(xué)等原理對路基下沉部分進(jìn)行鉆孔工作并通過注漿管將漿液均勻的注入地層當(dāng)中，但是孔深必須要穿透薄弱層，然后用充填漿液、滲透和擠壓的方式來灌入填料間隙，同時需要經(jīng)過一段時間的控制，將地基地層中松散的土粒凝結(jié)成一個整體，從而有效的防止高填方路基沉降。另外考慮到漿液的擴(kuò)散和灌漿壓力有關(guān)，因此只有結(jié)合路基的密實(shí)度、初始壓力和操作規(guī)范等因素合理的進(jìn)行控制。

2.2.3 布設(shè)土工格柵法

由于高填方路基在某些路段沉降現(xiàn)象并不明顯，很多路面僅僅開裂的現(xiàn)象，及時經(jīng)過一段時間觀測，但是路面的標(biāo)高仍然變化不大，如果高填方路基屬于這些情況可以采取布設(shè)土工格柵法，這種方法主要是通過將將裂縫兩側(cè)的瀝青路面用切割機(jī)對稱切除并鋪設(shè)玻纖土工格柵，然后用鋼釘固定，最后恢復(fù)瀝青路面，布設(shè)土工格柵法對于高填土方沉降的處理措施既可以節(jié)約成本又易于實(shí)施，具有較高的實(shí)用性。既經(jīng)濟(jì)又方便，比較實(shí)用。

3 高填方路基沉降的原因及防治的總結(jié)

高填方路基沉降是公路在建設(shè)和使用過程中最常見的病害之一，多年來，由于對高填方路基沉降的原因和機(jī)理沒有足夠的了解和深刻的研究，致使路基沉降在公路建設(shè)中普遍存在并引起橋頭跳車、路基沉陷、路面早期破損等多種質(zhì)量病害，直接影響到公路的使用質(zhì)量和社會效益。高填方路基沉降直接影響了高速公路的交通安全，造成路基沉降的原因，主要是設(shè)計(jì)和施工的問題。比如設(shè)計(jì)工作粗糙，不按規(guī)范要求施工，從而造成路基的沉降。因此為了保證高速公路的使用安全，必須做好高速公路路基的設(shè)計(jì)和施工工作，只有采用優(yōu)秀的管理和先進(jìn)的施工工藝才能有效的解決高填方路基沉降問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭長安.公路路基沉降與穩(wěn)定觀測技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2010.

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作者簡介：鄧偉泉（1964-），廣東惠州，工程師。研究方向：道路橋梁工程管理。