高速公路路基沉降及施工控制研究

鄭衛(wèi)平

(山西省公路局晉中分局，山西晉中 030600)

高速公路建設(shè)的成功與否，路基的穩(wěn)定性和沉降是關(guān)鍵，特別是路基的沉降問題更加突出。沉降的問題如果沒有很好的進行處理，在施工期間非常容易發(fā)生滑塌，影響施工進度和工期，給高速公路運行階段中帶來安全隱患，由于不均勻沉降，道路容易出現(xiàn)沉陷問題，橋頭發(fā)生跳車現(xiàn)象，輕者影響正常使用或外觀，嚴(yán)重會發(fā)生安全事故?；诖耍疚膶Ω咚俟仿坊两导捌涫┕た刂茊栴}進行了分析和研究。

1 高速公路路基沉降影響因素分析

造成高速公路工程路面損害的因素豐富多樣，不均勻路基沉降的因素是路面損壞變形的一個重要原因。如果路基一直處于不均勻沉降的狀態(tài)，不進行填補，不僅會破壞路基本身，也由于路基不均勻的頂面形成附加應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，并使其造成車輛損壞路面結(jié)構(gòu)的不利影響。路基沉降的具體形式，充填裂縫和路面問題等。前者由內(nèi)部填土而來，是根據(jù)所造成的壓縮和拉伸應(yīng)變區(qū)域的變形的不同部分以不同的形式的不均勻沉降?；诶靺^(qū)域填充具有較低的拉伸強度，從而導(dǎo)致裂紋的形成。填不平的路面路基沉降會造成嚴(yán)重的危害，如路面變形，橫向，縱向裂縫，破碎的水泥板，邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象。高速公路路基的變形及穩(wěn)定性和沉降觀測工作中，人們往往對不正常沉降提出一些綜合分析的要求，用于指導(dǎo)路基施工的進度，因此，對影響高速公路路基的一些因素進行分析，顯得十分必要。

影響高速公路路基的因素很多，主要是表現(xiàn)為以下幾點:1)由于填土速度過快，在路基和填土臨界高度問題上，認(rèn)識不足。由于填補路基和缺乏知識，在靠近路基臨界高度時不加強路基沉降的觀測，導(dǎo)致軟基接近臨界狀態(tài)，稍不注意，地基出現(xiàn)容量不足，導(dǎo)致基層的不穩(wěn)定，沉降或縱向裂縫出現(xiàn);2)沒有進行沉降觀察或者對觀察控制不夠嚴(yán)格，只取決于施工沉降計算，實際沉降速率，沉降曲線，施工后的數(shù)據(jù)沒有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕y(tǒng)計分析和預(yù)測，導(dǎo)致工后仍有許多沉降率和沉降量;3)相關(guān)地質(zhì)資料不足，對影響路基的暗池等長期穩(wěn)定性不明確的地質(zhì)結(jié)構(gòu)不了解，致使大量路基在建設(shè)的過程中發(fā)生了沉降;4)路基壓實控制不嚴(yán)，造成路基施工完成后，路基的部位發(fā)生變形，尤其是大型路基填土高度，由于越來越多的塑性變形，導(dǎo)致路面下陷，影響駕駛舒適性。

2 高速公路路基沉降的施工控制措施

根據(jù)施工時間順序，筆者總結(jié)出以下路基沉降的施工控制措施。

2.1 施工前控制措施

在施工前提前預(yù)防和盡量減少路基沉降是最重要的，為此，本文認(rèn)為應(yīng)該:

1)加強地質(zhì)勘測，全面掌握路基條件。路基下沉關(guān)鍵原因是地基下沉，從某個角度來說，掌握了地面沉降相當(dāng)于掌握了路基下沉。路基沉降是因為土被壓實發(fā)生的形狀變化，除了和路堤高度和路基斷面樣式相關(guān)外，也與地基條件有重要的關(guān)系。因此，在基礎(chǔ)的層面探索路基下降的具體細(xì)節(jié)是要掌握基本的基礎(chǔ)。在這方面，在原來的設(shè)計上，詳細(xì)而具體的分析基礎(chǔ)環(huán)境，對一些地質(zhì)資料或者情況的特殊的部分，必須要更詳細(xì)的測控，并擴大測量范圍，在全面了解測量地質(zhì)各項指標(biāo)的基礎(chǔ)環(huán)境的基礎(chǔ)上，來解決基礎(chǔ)下沉的問題。2)改善土性。a.排水固結(jié)法。在軟土地基中設(shè)置豎向排水系統(tǒng)(如塑料排水板插集，袋裝砂井，或設(shè)置普通砂油井)及水平排水系統(tǒng)(砂墊層)，并利用其自身的天然地基土的滲透性的下壓力系統(tǒng)(預(yù)壓，真空脫水等)，從而使地基土排水固結(jié)的作用，產(chǎn)生固結(jié)沉降，使土體強度增長，提高地基的承載能力，并能夠有效降低工后沉降。如果使用超過堤壩和工作負(fù)荷預(yù)壓負(fù)荷稱為重載。超載預(yù)壓可在工后進一步降低，并減少二次固結(jié)沉降。它適用于軟土，淤泥和淤泥土地基的處理。b.強夯法。強夯法適用于各種土質(zhì)地基，如砂礫土，砂，淤泥和低飽和度土，黃土，雜填土和填充土等因素，具有明顯的效果，經(jīng)濟方便，簡單設(shè)備，材料和其他明顯的粘土三節(jié)約優(yōu)勢。但對于軟粘土，因為它的滲透性差，含水量高，在受到了強烈的沖擊后，不能迅速排出，從而很快使孔隙水壓力上升。慢慢消散，從而使坑周圍土體的強度降低，或出現(xiàn)液化。進一步鞏固過程和壓實軟粘土恢復(fù)過程的實力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他的土體。因此，一般認(rèn)為不應(yīng)該使用軟粘土地基強夯法。c.試驗施工工藝。路基沉降與施工質(zhì)量是密切相關(guān)的。為確保路基沉降滿足設(shè)計規(guī)范，施工管理亟待加強，在大規(guī)模建設(shè)前，均應(yīng)進行施工工藝試驗，施工過程中應(yīng)以進行測試和后續(xù)階段的相縮量公式為基礎(chǔ)。其基本假設(shè)是:土壓縮完全是由于孔隙體積減小，骨架變形導(dǎo)致的結(jié)果，土的壓縮顆粒本身不計;土只產(chǎn)生無側(cè)向變形垂直壓縮;高度范圍在土的內(nèi)部壓力是均勻分布的。計算有EP曲線和電子LGP曲線是總和法已知條件，地基基礎(chǔ)設(shè)計5規(guī)范6方法。地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范的方法仍然基于分層總和法的思想，采用平均附加應(yīng)力區(qū)域的概念，在工程實踐中沉降觀測，經(jīng)驗修正系數(shù)的WS結(jié)合統(tǒng)計分析，并尋求地基的極限變形。

2.2 施工時控制措施

1)注意挖方段、填挖交界處施工。在挖方以及填筑的交接位置，必須使用滲水性強的材料更換填土80 cm。所有要壓實，填方和挖掘的連接位置，要緩慢進行，切記不要直接更改，使負(fù)荷分散應(yīng)力的對稱性，而排水溝要直接能到溝底，防止路堤進水。之后經(jīng)過剛性，半剛性，柔性基礎(chǔ)，以消除不均勻過渡緩慢下降。2)注意不良地質(zhì)段的施工。對于材料不好的道路，一定要把它的軟弱層清理，同時還規(guī)劃了給定的路段進行清理，之后使用防滲能力強的材料填充路堤高度較低的部分，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的地基。在需要的時候還可以用來清理后砂隔離，寬而深的路基必須達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)，就不可能有一絲的隱患存在。嚴(yán)格按照建設(shè)的規(guī)劃方法和標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的各個部分，不存在之間的實際情況，并立即與規(guī)劃部門進行更改，以防止路基由于規(guī)劃建設(shè)的不合理造成的地面沉降差異。

2.3 施工后控制措施

沉降觀測資料(包括靜置期)，施工期間工作的基礎(chǔ)上預(yù)計總沉降量和沉降，確定路面鋪設(shè)時間。常用的方法有雙曲線投影法，三點法(對數(shù)曲線)，指數(shù)曲線，星野法。地基加固不同的方法來計算時間和初始時間的選擇長短，都會對預(yù)測的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。

1)觀察斷面的設(shè)置。觀察斷面的縱向間距一般為20 m～50 m時，大的地形和地質(zhì)條件的變化和過渡段適當(dāng)加密至10 m。2)觀察測試項目。專注于路基沉降觀測中心。a.一般地段地基土，地面上的每個觀察位于部分剖面沉降，在位于肩部堤觀察哨，用鋼釬或混凝土樁觀察哨的左，右兩側(cè)路基表面的中心。b.軟土和軟土路基，除一般基礎(chǔ)成立了很多外，根據(jù)地基的厚度和填土高度，分別在坡腳樁水平位移，外緣設(shè)置，從山腳2 m，6 m～10 m集在樁位移的邊緣。3)測量的頻率和精度。精度應(yīng)達(dá)到兩個基本水平的測量標(biāo)準(zhǔn)(尤其是在完成后填補了道路路基基床的底部)。測量頻率:在堤防應(yīng)每天觀察一次，對于在暫停期間種種原因，測試每2 d一次。施工結(jié)束后，前15天每2 d之內(nèi)觀察一次，以后每周觀察一次。4)動態(tài)分析和沉降預(yù)測。在施工期間，沉降觀測數(shù)據(jù)分析、整理的基礎(chǔ)上，路基沉降和側(cè)向變形速率的指導(dǎo)填筑施工，如果變形速率太高，調(diào)整填土速率。

總之，高速公路建設(shè)工程一定要經(jīng)過對路面構(gòu)造開展力學(xué)損壞回應(yīng)解析明確不勻稱下沉掌控宗旨，通過機械性損傷清楚回應(yīng)解決不均勻沉降控制的目的，同時也可以形成為開展不均勻下降的預(yù)測情況，根據(jù)路面結(jié)構(gòu)沉沒的大小效應(yīng)處級生成的，不同級別的不均勻下降，以使用不同的方法來治理，將不均勻的下降控制在允許的范圍之內(nèi)，達(dá)到了不均勻下沉主動控制的目的。

［1］孫良倩.高速公路路基沉降觀測［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2009(4)：24-25.

［2］金 雷.對高速公路軟土路基沉降影響因素分析［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(15)：15-39.