高速公路拓寬路基沉降控制技術(shù)研究

趙宗瑾

摘 要 高速公路拓寬路基施工中，為有效處理新老路基之間差異沉降，根據(jù)工程案例實際情況，選取強夯法，并增設土工格柵或土工格室，局部軟弱土層選取換填砂礫石強夯施工。以此提升路基穩(wěn)定性，降低不均勻沉降。

關鍵詞 高速公路；拓寬路基；沉降控制

中圖分類號 U4 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）16-0100-01

1 工程概況

某公路工程總長度為57.2km，起止樁號為K52+000～K57+556.8.全線選取高速公路標準，24.5km為路基寬度。本路段泥巖為紫紅色泥質(zhì)結(jié)構(gòu)。部分路段存有人工填土，主要構(gòu)成成分為塊石、小塊石與粘性土，整體呈強—弱風化狀態(tài)。土體具有良好滲透性。根據(jù)風化程度劃分，主要包含強風化泥巖、弱風化泥巖兩層。因本工程沿線主要不良地質(zhì)不發(fā)育，在軟硬相間的中薄層巖體內(nèi)，極易產(chǎn)生小型坍塌。為此，必須做好拓寬路基沉降控制。本工程地基處理選用強夯法，并增設土工格柵或土工格室，局部軟弱土層選取換填砂礫石強夯施工。

2 強夯法控制技術(shù)分析

強夯法主要通過將重錘起吊到一定高度之后，利用降落過程中產(chǎn)生的沖擊能量，將路基結(jié)構(gòu)中土體充分固結(jié)密實，擠碎部分碎石以填充土體間孔隙，并將地基土與周邊土體結(jié)合在一起。通過強夯施工能夠使原有土體的物理學指標得到改善，土體間孔隙率降低，進而有效提高路基承載能力。在具體應用過程中，強夯施工操作相對簡單，大幅提升了路基固結(jié)速度。但強夯加固效果受到多方面因素影響，應充分了解公路工程地質(zhì)水文情況，結(jié)合相關標準計算最佳夯擊次數(shù)及有效加固深度，確保滿足車輛通行需求。

2.1 施工要點

本工程強夯施工段總長度為42m，起止樁號K53+212～K53+254，11m～12m為其寬度。強夯施工前已做好填土碾壓施工，風化泥頁巖混合料為所需填料，顆粒各異，4m為碾壓厚度，94%為壓實度。要求分4遍進行強夯施工。選用間隔跳打法用于前3遍夯實作業(yè)，為1 600kN.m；第4遍為滿夯，為8 00kN.m。夯實后要求路基土壓實度控制在96%，30Mpa為回彈模量。

2.2 測試布設方案

路基土工程性質(zhì)可選取原位測試法檢測，該方法的應用可防止運輸時改變土的狀態(tài)，避免對原狀土試驗數(shù)據(jù)結(jié)果造成嚴重影響。作為一種測試效果良好的方式，目前已經(jīng)得到了廣泛應用。原位測試可將施工段該處原狀物理性能準確反應出來，利用原位測試與土樣室內(nèi)試驗相結(jié)合，對該土工程性質(zhì)進行精確判斷。原位測試技術(shù)試驗方法較多，如載荷試驗、標準貫入試驗、鉆孔旁壓試驗等。本文A、B兩點較深處有軟弱下臥層，按照規(guī)定選取強夯進行本路段施工，強夯選用的復纜能力在15t以上，15m為提升高度，并設置自動脫鉤裝置，10t為夯錘重量，2m為其直徑，將4個貫通孔（30cm直徑）設置到夯錘上，為滿足施工要求，排氣通暢，需適當減小起錘過程中的坑底吸力。完成上述作業(yè)后，需做好夯擊作業(yè)，一般可進行3遍點夯+1遍滿夯。待符合夯實要求后，即可將埋設觀測工具，對比分析新舊路基沉降現(xiàn)象。針對原路基邊坡，需選取臺階法進行刷坡施工，要求嚴格按照由下至上的順序填土。每層需4遍強夯，完成填土找平碾壓作業(yè)后，需開槽進行儀器埋設，在路基范圍內(nèi)引出導管導線，壓實填土進行土工織物鋪設。在土工織物下部30cm設置沉降杯埋設點，以便于織物鋪設后對土體沉降量進行測量。同時各組沉降杯為5個，需在老路基埋設第1個，在行車道位置布設第2、3、4個，最后一個布設到路肩部位。

加寬路基后，因新舊路基存有差異沉降，將嚴重破壞路面結(jié)構(gòu)，對正常使用道路造成影響。為達到路基變形、強度需求，可選取“震動碾壓+強夯補強”措施處理加寬路基，以此實現(xiàn)有效控制新舊路基強度差異，沉降均勻。

3 土工格室及格柵的應用

土具有較低抗拉強度、抗剪強度，將格柵、格室放置于土體內(nèi)，可形成土加筋體，外力作用下，極易出現(xiàn)體變現(xiàn)象，導致筋材和附近土體出現(xiàn)位移現(xiàn)象，但因摩阻力存于兩種材料間，將對兩者位移產(chǎn)生極大限制，也就是說可施加一個側(cè)向阻力，達到土體強度、地基承載力提升的作用。

3.1 土工格室的應用

土工格室試驗段長度為100m，起止樁號為K53+700～K53+800，路基強夯處理后即可進行塑料土工格室鋪設，土工格室尺寸如表1所示，試驗段土工格室為150mm高度，300mm焊接間距。

填料施工中，需對填料粒徑進行合理控制，不宜過大。禁止選取機器傾倒，防止格室被砸壞，可選取挖掘機一點一點填筑。相比格室，填土應多一些，一般為10cm。完成以上作業(yè)后，即可上機將土料卸載，嚴禁格室內(nèi)卸載，待填土作業(yè)結(jié)束后，可在土體上完成卸載，隨即進行填筑、碾壓及整平施工。

表1 土工格室的尺寸型號

3.2 土工格柵的應用

本工程其他施工段應在強夯處理后選取鋼塑土工格柵施工。完成第一層格柵鋪設作業(yè)后，即可固定、填土，固定工具為U型釘，填土厚度為30cm，碾壓施工后需反折多出路基部分的格柵，并向該層層面固定，在彎折端培土1m保護格柵，隨后進行第二層格柵鋪設，以此類推，保證形成一個裹體，2m彎折段長度。

4 試驗監(jiān)測成果及分析

完成強夯處理地基作業(yè)后，可選取灌砂法進行現(xiàn)場壓實度的確定，為2.11g/cm?。

1）路基內(nèi)部豎向位移監(jiān)測。不均勻沉降極易產(chǎn)生于新舊路基搭接位置。新填土路基因未徹底完成固結(jié)沉降，通車使用時，常常出現(xiàn)豎向、水平位移，為此，必須做好位移監(jiān)測工作。在本工程豎向位移監(jiān)測中以沉降杯為主，按照連通器原理，確保杯內(nèi)氣壓等同于大氣壓，此時測量杯內(nèi)液面即可等同于地基下沉量。監(jiān)測結(jié)果顯示，路中心線具有較小沉降量，路中心位于原路基上，原路基沉降作業(yè)基本完成。新填車行道路基因長期荷載作用，則沉降嚴重。路肩屬于行車道外側(cè)，對其產(chǎn)生影響的因素較多，如土體、行車荷載等，因此存在一定沉降量。但整體沉降在合理控制范圍內(nèi)，即30cm以內(nèi)，則表明地基強夯處理后，具有良好穩(wěn)定性、較高強度，降低不均勻沉降。

2）路基側(cè)向位移監(jiān)測。作為一項長期觀測內(nèi)容，側(cè)向位移觀測極為重要。高填方路基位置并為完成固結(jié)沉降，極易出現(xiàn)豎向位移，通車后，荷載作用下將會加快固結(jié)速度，且會出現(xiàn)側(cè)向位移，為此，必須監(jiān)測側(cè)向位移。本工程選取智能型系列測斜儀進行工程側(cè)向位移監(jiān)測。土工格室路堤上埋設1號，土工格柵路堤上埋設2號。監(jiān)測結(jié)果如下：

第一，1、2號管軟基換填位置，側(cè)向位移量不大，則說明軟土路基經(jīng)砂礫換填、強夯處理后穩(wěn)定性良好，與設計要求相符。軟基處理后，上部填土路基具有較大位移量，1、2號管分別為17cm、21cm，其主要原因在于測管在路肩部位一側(cè)臨孔，因填土施工堆積土、碾壓堆擠作用另一側(cè)管位側(cè)向位移較大。

第二，1、2號軟基處理位置左右位移均在1cm以下，上部填土左右位移分別為7cm、4.2cm，最終偏移方向為右下偏移，具有較小偏移量，表明土工織物水平約束可達到工程需求，土體能夠充分穩(wěn)定，降低移動，提高路堤整體性、穩(wěn)定性。

5 結(jié)論

綜上所述，隨著國民經(jīng)濟發(fā)展程度不斷加深，對于公路工程質(zhì)量提出了更高要求。拓寬路基沉降控制中必須合理選擇施工方法，并嚴格規(guī)范操作行為，減少在施工中存在的安全隱患。同時加強施工質(zhì)量控制工作，定期復核各項施工參數(shù)，一旦出現(xiàn)誤差過大的現(xiàn)象，應及時采取處理措施，確保路基承載能力以及穩(wěn)定性，提高公路工程建設質(zhì)量，以滿足車輛通行需求。

參考文獻

[1]丁勇，鄭傳昌.有關高速公路施工路基沉降觀測及評價研究[J].交通建設與管理，2013（1）：88-89.

[2]張瑞華.高速公路路基沉降及路面動力特性探討[J].住宅與房地產(chǎn)，2017（9）.

[3]豐偉，董喜燕，伍金理，等.加寬路基沉降有限元分析[J].中國水運（下半月），2014（3）：298-299.

[4]袁堃，汪雙杰，牛富俊，等.多年凍土拓寬路基差異沉降特征分析[J].中國公路學報，2016，29（9）：21-28.endprint