淺析高速公路路基沉降及施工控制技術(shù)

孫保衛(wèi)

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高速公路的建設(shè)里程逐漸增加，為了充分發(fā)揮高速公路的作用，需要采取措施延長高速公路的使用壽命。文章從高速公路路基的角度進(jìn)行闡述，首先闡述高速公路路基沉降機(jī)理，然后分析高速公路路基沉降的原因，最后提出處理高速公路路基沉降的具體措施，進(jìn)而為高速公路路基施工提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高速公路；路基沉降；施工控制；建設(shè)里程；交通運(yùn)輸 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U416 文章編號(hào)：1009-2374（2016）07-0086-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.044

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的交通運(yùn)輸業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，同時(shí)帶動(dòng)了高速公路的發(fā)展。為了滿足運(yùn)輸需求，國家對(duì)高速公路建設(shè)加大了投入力度。在高速里程增加的同時(shí)高速公路建設(shè)問題也頻繁發(fā)生，這時(shí)高速公路安全受到社會(huì)各界的普遍關(guān)注。在高速公路的建設(shè)過程中，路基沉降是比較常見的問題，并且這種問題會(huì)直接影響高速公路的穩(wěn)定性。如果沒有處理好路基沉降問題，將會(huì)導(dǎo)致高速公路施工過程中容易發(fā)生滑塌等事故，進(jìn)而在一定程度上直接威脅到高速公路的安全性，并且會(huì)延長高速公路的施工周期。為了建設(shè)一條高標(biāo)準(zhǔn)的高速公路，需要在高速公路施工過程中高度重視施工控制技術(shù)，采取相應(yīng)的措施解決路基沉降問題。

1 高速公路路基沉降機(jī)理

在對(duì)高速公路進(jìn)行施工前，需要清楚掌握路基機(jī)理，進(jìn)而才能有效地預(yù)防路基沉降問題。所謂路基就是承受荷載的載體，通常情況下，可以將高速公路的路基沉降分為三個(gè)階段：

1.1 路基發(fā)生沉降階段

路基發(fā)生沉降主要是指對(duì)土層進(jìn)行初期加載時(shí)，沒有對(duì)土地進(jìn)行壓實(shí)處理，導(dǎo)致土地處于彈性狀態(tài)，如果土層中土粒的含水率比較高，并且土粒之間的空隙比較大，在這種情況下，就會(huì)無法及時(shí)排除土壤中的水分。此時(shí)，如果對(duì)路基展開施工作業(yè)，在進(jìn)行壓實(shí)操作時(shí)，土體在瞬間被壓縮變薄發(fā)生變形，在荷載壓力的作用下，使得路基出現(xiàn)沉降的趨勢。

1.2 路基沉降的發(fā)展階段

高速公路投入運(yùn)營后，隨著路面承載負(fù)荷的不斷加大以及承載時(shí)間的延長，蘊(yùn)含在路基土層中的水分被擠出，水壓逐漸被釋放，此時(shí)土層開始發(fā)生形變，并導(dǎo)致路基發(fā)生明顯的沉降。

1.3 路基沉降穩(wěn)定階段

隨著高速公路投入運(yùn)行時(shí)間的不斷增加，路基已經(jīng)承受最大荷載的作用，路基土層中土粒之間的孔隙逐漸減少，甚至完全消失。隨著時(shí)間的推移，路基沉降逐漸趨于穩(wěn)定。當(dāng)高速公路運(yùn)行時(shí)間足夠長時(shí)，形成最終的路基沉降，此時(shí)的路基也最為穩(wěn)定。

2 造成高速公路路基沉降的原因

與普通公路相比，高速公路在路基方面的要求更高，如果高速公路的路基出現(xiàn)沉降，會(huì)對(duì)高速公路的路面產(chǎn)生不同程度的損害。如果不處理高速公路出現(xiàn)的路基沉降問題，一方面會(huì)破壞路基本身，另一方面在外力的作用下很容易破壞路面結(jié)構(gòu)。當(dāng)高速公路的路基發(fā)生沉降時(shí)，通常情況下會(huì)引發(fā)充填裂縫，造成這種現(xiàn)象的原因主要是在對(duì)路基進(jìn)行填土處理時(shí)，應(yīng)變區(qū)域出現(xiàn)變形，進(jìn)而在一定程度上造成不均勻沉降，同時(shí)在對(duì)拉伸區(qū)域進(jìn)行填充處理時(shí)，由于拉伸強(qiáng)度不夠，同樣也會(huì)形成裂紋。如果沒有采取填平措施對(duì)路面沉降進(jìn)行處理，通常會(huì)導(dǎo)致路面變形，引發(fā)水泥板發(fā)生破碎，并且路面也會(huì)出現(xiàn)不同程度的裂縫（橫向、縱向），最終影響邊坡的穩(wěn)定性。對(duì)于高速公路來說，如果路基發(fā)生沉降，通常會(huì)引發(fā)一系列的危害，最終影響高速公路的質(zhì)量。在高速公路建設(shè)過程中，通過對(duì)高速公路的路基沉降原因進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合引發(fā)路基沉降的實(shí)際情況制定相應(yīng)的措施，進(jìn)而最大限度地確保高速公路的路基質(zhì)量。

另外，在高速公路施工過程中，造成路基沉降的原因比較復(fù)雜，例如在高速公路施工前準(zhǔn)備階段，沒有詳細(xì)地勘探施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件、地理環(huán)境等，獲得的數(shù)據(jù)材料不完整、不全面，沒有全面詳細(xì)地了解施工現(xiàn)場的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，而對(duì)高速公路的路基來說，自身的穩(wěn)定性受到地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響和制約。在高速公路實(shí)際施工過程中，受上述因素的影響，容易導(dǎo)致路基發(fā)生沉降現(xiàn)象。在對(duì)路基進(jìn)行施工時(shí)，由于沒有對(duì)路基實(shí)際沉降情況進(jìn)行觀察，沒有認(rèn)真研究分析路基實(shí)際沉降的速率以及沉降曲線等，僅僅參考施工前的沉降計(jì)算數(shù)據(jù)，在這種情況下，容易導(dǎo)致實(shí)際施工與施工計(jì)劃之間出現(xiàn)誤差，使得高速公路的路基出現(xiàn)沉降。在對(duì)高速公路進(jìn)行填土施工時(shí)，如果沒有研究分析路基高度以及填土的臨界高度等，出現(xiàn)填土太快現(xiàn)象，沒有及時(shí)觀察靠近路基臨界高度時(shí)路基沉降現(xiàn)象，導(dǎo)致軟基距離臨界高度太近，影響地基填充質(zhì)量，進(jìn)一步造成地基沉降。在對(duì)路基進(jìn)行壓實(shí)處理時(shí)，如果壓實(shí)操作不到位，通常也會(huì)造成路基部位發(fā)生變形，導(dǎo)致路基出現(xiàn)沉降。

3 預(yù)防高速公路路基沉降的具體措施

對(duì)于高速公路來說，路基出現(xiàn)不均勻沉降，通常會(huì)導(dǎo)致路面出現(xiàn)損壞和發(fā)生變形。如果高速公路的路基一直處于不均勻沉降狀態(tài)或者填補(bǔ)不及時(shí)，路基遭受破壞的程度將會(huì)進(jìn)一步惡化，并會(huì)形成附加應(yīng)力結(jié)構(gòu)，使得車輛更容易破壞路面，進(jìn)而影響高速公路使用壽命，為此需要采取相應(yīng)的措施，對(duì)高速公路的路基進(jìn)行處理。

3.1 推廣實(shí)施沉降觀測技術(shù)

在高速公路地基施工過程中，需要對(duì)路基沉降進(jìn)行管理，借助地表型沉降計(jì)檢測路基的沉降程度，同時(shí)測定地表的沉降數(shù)據(jù)。在組織開展填土工作時(shí)，需要對(duì)填土的速度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，其參考依據(jù)就是地表沉降測定的數(shù)據(jù)。通過預(yù)測路基的沉降趨勢，進(jìn)一步對(duì)預(yù)壓卸載所需要的物體、時(shí)間范圍等進(jìn)行明確，進(jìn)而在一定程度上準(zhǔn)確把握路面的施工時(shí)間。在施工過程中，為了確保地表水平面的穩(wěn)定性，需要測量地表水平位移樁的隆起量。根據(jù)隆起量的實(shí)際情況，對(duì)地表隆起進(jìn)行分析，在施工的過程中確保路堤處于穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)于地下土體分層，可以借助地下水平位移計(jì)進(jìn)行測量，同時(shí)得到相應(yīng)的位移量，并且根據(jù)位移量對(duì)土體遭受破壞的位置進(jìn)行分析，然后制定相應(yīng)的措施，確保路基的穩(wěn)定性。

3.2 降低地下水位

地下水位是造成路基沉降的關(guān)鍵因素，所以在高速公路路基施工過程中，需要采取相應(yīng)的措施，對(duì)地下水位進(jìn)行控制，避免水位影響路基的穩(wěn)定性。在對(duì)路基進(jìn)行碾壓操作時(shí)，需要按照分層碾壓的順序，對(duì)路基土方進(jìn)行碾壓處理，通過碾壓確保路基土方強(qiáng)度符合相應(yīng)的涉及標(biāo)準(zhǔn)，否則當(dāng)路基施工地段的地質(zhì)條件不太好時(shí)，容易導(dǎo)致路基發(fā)生沉降。與標(biāo)準(zhǔn)水位相比，當(dāng)?shù)叵滤槐容^高時(shí)，需要采取措施對(duì)地下水位進(jìn)行及時(shí)處理，防止土體被水長時(shí)間浸泡，造成土體松散出現(xiàn)流失，進(jìn)而降低土體的承載力，在外力的作用下，就會(huì)造成路基出現(xiàn)沉降。對(duì)于地下水位較高的情況，在對(duì)路基進(jìn)行施工時(shí)，需要及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，比較常用的方式就是開挖盲溝，進(jìn)一步降低地下水位。如果路基地段沉降較為嚴(yán)重，在這種情況下，一方面降低地下水位，另一方面對(duì)發(fā)軟路段進(jìn)行開挖處理，然后用其他土進(jìn)行回填，再對(duì)發(fā)軟路段進(jìn)行開挖操作時(shí)，挖土深度控制在80cm或者挖到硬土為止。在回填土選擇方面，一般選擇透水性良好的土壤作為回填土。在回填時(shí)，需要控制好填土速度，確保填土的均勻性和密實(shí)性。

3.3 地基處理技術(shù)

與普通公路相比，高速公路對(duì)地基的處理技術(shù)要求比較高，這種高要求在一定程度上推動(dòng)了我國地基處理技術(shù)的快速發(fā)展。在高速公路路基的施工過程中，地基處理技術(shù)會(huì)對(duì)施工所用的機(jī)械、材料、施工工藝等產(chǎn)生不同程度的影響，在路基現(xiàn)場施工監(jiān)測過程中，也會(huì)用到路基處理技術(shù)。對(duì)于高速公路來說，其運(yùn)行的安全性受到路基施工技術(shù)的影響和制約。因此，在高速公路施工過程中，需要高度重視路基處理技術(shù)，同時(shí)借助灌裝沉降處理法對(duì)軟土路基地段進(jìn)行處理。對(duì)地質(zhì)條件較為惡劣的路段，一般對(duì)土質(zhì)進(jìn)行改良處理，比較常用的土質(zhì)改良措施就是排水固結(jié)法，其使用方式就是排出劣質(zhì)土里的水，對(duì)原有的土體密度進(jìn)行加固，以此提高土質(zhì)的硬度。另外，在高速公路路基施工過程中，如果需要提高路基的承載力，這時(shí)可以采用復(fù)合地基對(duì)路基進(jìn)行處理，較為常用的復(fù)合地基主要包括碎石樁復(fù)合地基、水泥土樁復(fù)合地基等。

3.4 路堤處理技術(shù)

在高速公路施工過程中，可以將路堤處理技術(shù)分為加筋路堤技術(shù)、輕質(zhì)路堤技術(shù)。其中加筋路堤技術(shù)就是在地基土體中設(shè)置水平方向的筋體，增加筋體與土體之間的摩擦，筋體在摩擦力的作用下會(huì)承受相應(yīng)的拉力，這時(shí)無論是土體承受壓力和剪應(yīng)力，還是筋體和土體都能充分發(fā)揮自身的承受力，進(jìn)一步提高地基的穩(wěn)定性，同時(shí)可以有效減少地基沉降。對(duì)于輕質(zhì)路堤技術(shù)來說，這種技術(shù)主要是利用粉炭灰、EPS超輕質(zhì)材料等輕質(zhì)特質(zhì)材料作為填充物。與土體的重量相比，這些輕質(zhì)特質(zhì)材料的重量比較小，一方面可以降低地基的承載壓力，另一方面可以防止路基發(fā)生沉降。

3.5 綜合處理技術(shù)

在高速公路路基施工過程中，處理路基沉降的技術(shù)比較多，無論是從經(jīng)濟(jì)利益的角度考慮，還是從處理路基沉降的效果考慮，都要擇優(yōu)選用。但是高速公路的路基建設(shè)比較復(fù)雜，需要對(duì)影響路基沉降的各種因素進(jìn)行綜合分析。在選擇路基處理技術(shù)時(shí)，一方面技術(shù)要實(shí)用，另一方面要適應(yīng)施工現(xiàn)場的地質(zhì)特點(diǎn)、氣候等自然因素。因此，需要考慮每項(xiàng)處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行綜合利用，進(jìn)而滿足高速公路路基建設(shè)的需要。

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高速公路的建設(shè)里程不斷增加，但是由于路基沉降處理不到位，進(jìn)而引發(fā)了一些高速公路建設(shè)的質(zhì)量、安全等問題，這些問題直接關(guān)系到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此受到社會(huì)的普遍關(guān)注，必須給予高度重視。在解決高速公路路基沉降問題時(shí)，需要結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，選擇科學(xué)合理的路基處理技術(shù)，最大限度地確保路基的穩(wěn)定性，進(jìn)而延長高速公路的使用壽命。

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（責(zé)任編輯：王 波）