高速公路的路基沉降及控制分析

潘廣學(xué)

摘 要 本文針對(duì)高速公路路基沉降成因及其分類，較深入地探討了高速公路路基沉降的估算方法，提出路基沉降的施工管理方法及控制措施， 以確保高速公路路基的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 高速公路；公路路基沉降；控制措施

中圖分類號(hào)：U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）19-0099-01

路基沉降根據(jù)其在高速公路中的具體產(chǎn)生位置可將其分為路基與路堤本體兩大類沉降，其具體成因通?？煞譃槿N，一是瞬時(shí)產(chǎn)生于加荷后的沉降被稱為瞬時(shí)沉降。二是固結(jié)沉降是指路基土結(jié)構(gòu)由于受到增加荷載的作用引起受力壓縮，造成由于孔隙中的水排出體積發(fā)生壓縮行成的部分沉降，也稱為主固結(jié)沉降。三是次固結(jié)沉降，主要是指超靜孔隙水壓力減小后，因土體表面結(jié)合水膜發(fā)生蠕變等引起的沉降。通常情況下次固結(jié)沉降不太明顯，需要的時(shí)間相對(duì)也較長(zhǎng)，不超過總沉降的1/10。在高速公路路基設(shè)計(jì)過程中，次固結(jié)沉降可忽略不計(jì)，只對(duì)其余兩種類型的沉降進(jìn)行估算。路堤主要受三種因素影響而發(fā)生本體沉降，一是路堤填料被壓實(shí)；二是路堤側(cè)向邊坡發(fā)生一定的變形；三是受汽車動(dòng)荷載的反復(fù)作用，路堤內(nèi)填料累積而發(fā)生的殘余變形。本文分析計(jì)算沉降并提出相應(yīng)控制措施。

1 路基沉降估算與推算

1.1 路基沉降估算

公路施工前，總沉降量計(jì)算應(yīng)結(jié)合地質(zhì)情況、路基加固措施及土層有關(guān)力學(xué)指標(biāo)等因素。針對(duì)尚未進(jìn)行加固處理的公路路基，沉降一般都是來自于下臥層的沉降量；路基經(jīng)加固處理后，沉降中包括加固區(qū)域及下臥層兩部分的沉降量，即路基總沉降量為上述二者之和，目前普遍采用的計(jì)算方法為，采用復(fù)合模量法和分層總和法兩種計(jì)算方法。

分層總和法主要根據(jù)壓縮量側(cè)向不發(fā)生變形公式。可采取以下方式進(jìn)行假設(shè)：壓縮土全部因減少的孔隙體積引起骨架產(chǎn)生變形，不計(jì)算土體自身壓縮；土體只在豎向產(chǎn)生壓縮，不存在側(cè)向變形；壓力在土層高度范圍內(nèi)分布均勻。規(guī)范法還是以基于分層總和法，結(jié)合附加應(yīng)力面積平均值與路基沉降量數(shù)值進(jìn)行匯總分析，并修正經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，以獲得最終路基變形量。

1.2 路基沉降推算

以施工時(shí)測(cè)量的沉降資料作為依據(jù)，對(duì)路基總沉降量進(jìn)行推算，進(jìn)而推算高速公路路面的鋪設(shè)時(shí)間。三點(diǎn)法、雙曲線法、指數(shù)曲線法等都是在高速公路施工中十分常見的推算方法，采用各種方法對(duì)高速公路路基進(jìn)行適當(dāng)加固，在時(shí)間計(jì)算及初始時(shí)間確定上，都將影響高速公路路基沉降的推算精度。

2 控制高速公路路基沉降的幾點(diǎn)措施

2.1 對(duì)地質(zhì)條件加強(qiáng)勘測(cè)

對(duì)高速公路路基條件進(jìn)行全面了解，在某種程度上，控制高速公路路基沉降對(duì)于提高高速公路建設(shè)質(zhì)量具有十分重要的作用。

路基沉降主要是因?yàn)楦咚俟仿坊翂嚎s固結(jié)而導(dǎo)致的一定變形，不只是與高速公路路堤填高及路基斷面形式之間存在密切關(guān)系，也是影響高速公路路基沉降的最大影響因素。對(duì)路基條件進(jìn)行系統(tǒng)研究是對(duì)路基沉降進(jìn)行控制的一個(gè)重要基礎(chǔ)?；谠O(shè)計(jì)地質(zhì)勘測(cè)，認(rèn)真分析高速公路路基條件，采取密集方式對(duì)相關(guān)地質(zhì)資料不完善或比較特殊的區(qū)域進(jìn)行勘測(cè)。

2.2 全方位研究利于優(yōu)化高速公路設(shè)計(jì)

高速公路施工建設(shè)前要對(duì)施工路段的路基沉降情況詳細(xì)認(rèn)真評(píng)估，并結(jié)合相關(guān)研究對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。

2.2.1 控制路基沉降

對(duì)高速公路路基施工后產(chǎn)生沉降的控制方法中最有效的就是采用路基處理方法。對(duì)高速公路路基加固處理方法不只是對(duì)路基進(jìn)行重型碾壓，還要結(jié)合路基情況，采用多種方案使路基總沉降減少，路基沉降速度加快，以達(dá)到鋪設(shè)路面所需的路基沉降要求。

施工前，試樁應(yīng)選擇適宜場(chǎng)地，針對(duì)不同設(shè)計(jì)方案與施工工藝開展對(duì)高速公路路基效果影響程度的相關(guān)研究，通過荷載試驗(yàn)及沉降觀測(cè)方式驗(yàn)證高速公路的路基處理方案，對(duì)處理后的路基沉降進(jìn)行評(píng)價(jià)，歸納施工工藝。

采用落錘對(duì)高速公路路基土體進(jìn)行較為密集的沖擊能夠明顯提高高速公路路基土的承載力，降低高速公路路基壓縮性的方法被稱為強(qiáng)夯法。該方法根據(jù)不同土種類具有不同加固深度，加固對(duì)深度影響一般根據(jù)設(shè)計(jì)錘重、單擊夯擊進(jìn)行計(jì)算。因加固深度受多種因素的影響，對(duì)路基土進(jìn)行強(qiáng)夯加固的效果根據(jù)土種、處理方式等具有不同效果。路基處理后要采取實(shí)時(shí)測(cè)試方式，結(jié)合測(cè)試變形模量對(duì)路基沉降量進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)路基沉降、加密夯點(diǎn)或夯擊次數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求進(jìn)行確定。

為保證路基沉降在上部荷載作用下滿足路面變形要求需要進(jìn)行堆載預(yù)壓，施工中可結(jié)合交通流量及路面類型分析路基沉降，對(duì)堆載預(yù)壓時(shí)間、高度進(jìn)行確定，基于路堤表面沉降穩(wěn)定性確定堆載預(yù)壓時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量路堤面沉降的情況。

2.2.2 路堤本體沉降

填筑路堤本體后，受交通荷載作用與自身重力作用影響，路堤沉降由產(chǎn)生側(cè)向與壓密變形所引起，由于路堤斷面自身結(jié)構(gòu)、建設(shè)材料及不同路基條件而發(fā)生的沉降被稱為路堤本體

沉降。

3 高速公路施工管理

路基沉降為確保滿足設(shè)計(jì)要求，施工工藝應(yīng)進(jìn)行必要的試驗(yàn)，根據(jù)有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，并對(duì)路基土成因、路基填高、沉降控制標(biāo)準(zhǔn)、地層結(jié)構(gòu)等因素產(chǎn)生的影響進(jìn)行考慮。評(píng)估路堤沉降程度確保路基完成填筑后具有超過一年的調(diào)整期與觀測(cè)期，觀測(cè)路基沉降包括以下幾方面有關(guān)具體內(nèi)容。

一是對(duì)斷面設(shè)置進(jìn)行觀測(cè)。斷面一般按照20-50米的縱向間距進(jìn)行觀測(cè)，地形地質(zhì)條件具有較大變化時(shí)，應(yīng)適當(dāng)將過渡段加密到10米。

二是以觀測(cè)路堤中心沉降作為重點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)測(cè)試。路基路段為一般土質(zhì)的，將剖面沉降儀設(shè)在地面每個(gè)觀測(cè)斷面，鋼釬或混凝土材質(zhì)的路基觀測(cè)樁設(shè)在路基中心及兩側(cè)路肩。路基路段為軟土及松軟土的，不僅應(yīng)按照一般路基地段進(jìn)行設(shè)置，結(jié)合填土高度與路基厚度，將邊樁設(shè)置于邊坡坡腳外用于觀測(cè)水平位移，位移邊樁分別設(shè)置在距坡腳2米，6-10米處。

三是精度及頻度測(cè)量。通常情況下，尤其是在填筑完成路堤基床底層后，測(cè)量精度要符合二級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。路堤填筑過程中，每天一次，若停工時(shí)，觀測(cè)頻率應(yīng)保持每?jī)商煲淮?。高速公路建設(shè)完成后，前半個(gè)月內(nèi)觀測(cè)頻率應(yīng)保持每?jī)商煲淮?，之后每周一次?/p>

4 總結(jié)

綜上所述，通過對(duì)高速公路路基沉降具體原因及其分類進(jìn)行較為深入地分析，對(duì)比推算及估算路基沉降所存在的差異，與路基沉降相結(jié)合采取科學(xué)合理的措施，充分利用信息化技術(shù)施工，為實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路路基沉降的控制效果提供重要依據(jù)，進(jìn)而提高高速公路的建設(shè)施工質(zhì)量。

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