高速公路路基沉降及施工控制技術(shù)

孔令弟 劉旭亮

摘 要：想要改善高速公路路基施工質(zhì)量，需要全面分析造成路基沉降的原因，進(jìn)而針對(duì)沉降原因采取針對(duì)性的施工控制技術(shù)，改善路基施工工藝，有效防止路基在使用中變形，并增加路基的承載能力和穩(wěn)定性；同時(shí)，控制車輛等重力對(duì)路基性能的影響，有效增加路基使用過程中的安全性。

關(guān)鍵詞：高速公路；路基沉降；施工控制

1 高速公路路基沉降的主要特點(diǎn)以及原因

高速公路施工中將路基定義為原有地面之下的土體結(jié)構(gòu)，而在原有地面之上的土體則被稱作路堤。高速公路在使用中會(huì)產(chǎn)生荷載力，而公路會(huì)將荷載力轉(zhuǎn)移到地基，地基內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生載荷應(yīng)力以及固結(jié)變形，進(jìn)而導(dǎo)致高速公路路基出現(xiàn)沉降，對(duì)高速公路的使用效果和壽命造成影響。高速公路在荷載力的作用下，路基會(huì)出現(xiàn)兩種形式的變形，即形狀變形和體積變形。形狀變形主要是由于受到剪切應(yīng)力的影響，若是剪切應(yīng)力超出路基的承受范圍，則土體會(huì)出現(xiàn)剪切性的破壞，且形狀變形會(huì)持續(xù)出現(xiàn)。路基受到的剪切破壞需要利用技術(shù)手段避免。荷載力增加的過程中，路基的不同位置由于受到的荷載力不同，其出現(xiàn)的沉降不同，通常公路的中心位置沉降現(xiàn)象較為嚴(yán)重，路肩位置的沉降現(xiàn)象居中，公路的坡角位置沉降程度最小。體積變形主要是由于受到正應(yīng)力的作用，其變形的最終結(jié)果使土體變得更為密實(shí)，土體本身并不會(huì)受到破壞。

高速公路的主要組織成分為土體和巖石，路基的安全和穩(wěn)定性能主要受到人為因素和自然因素的影響。人為因素主要有施工流程、施工工藝、養(yǎng)護(hù)施工以及荷載等因素；自然因素主要有天氣情況、地質(zhì)條件、土體性質(zhì)等[1]。若是高速公路路基施工處的地下水位高出標(biāo)準(zhǔn)值，而在施工時(shí)又沒有通過邊溝等措施進(jìn)行排水，降低地下水位；同時(shí)，填筑施工的過程中，壓實(shí)工作沒有嚴(yán)格遵守分層施工的原則，則路基中會(huì)非常容易受到降水的影響，尤其是在雨水較多的季節(jié)，地表水過多會(huì)通過邊溝滲透到路基中，并由于地下水沒有得到及時(shí)排出，導(dǎo)致地下水位不但升高，進(jìn)而造成土體沉降、路基承載能力下降以及強(qiáng)度減小等，最終導(dǎo)致路基出現(xiàn)沉降。此外，路基施工中，地基處理的效果不佳，導(dǎo)致在填土施工中地基出現(xiàn)不同的沉降現(xiàn)象，導(dǎo)致路基的性能與結(jié)構(gòu)被破壞，甚至出現(xiàn)變形，那么路基則會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的沉降，不僅影響施工質(zhì)量，甚至在投入使用后會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的交通事故，不利于人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

高速公路路基沉降不僅影響駕駛員的舒適度，最主要的是影響駕駛安全，影響公路的使用年限，導(dǎo)致高速公路的服務(wù)質(zhì)量下降。因此，高速公路施工過程中，需要通過控制路基的施工技術(shù)，保證路基的施工質(zhì)量，減少路基沉降量，使高速公路建設(shè)得到快速發(fā)展。

2 高速公路路基沉降施工控制方法

2.1 施工前控制措施

在進(jìn)行高速公路建設(shè)施工時(shí)，能夠在施工前做好前瞻性預(yù)防工作，可以有效地控制路基沉降，結(jié)合以往的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，可以從以下幾個(gè)方面做起。①注重地質(zhì)勘測(cè)，在高速公路建設(shè)施工時(shí)，路基之所以出現(xiàn)沉降，就是因?yàn)樵谔钔翂簩?shí)過程中出現(xiàn)了形態(tài)變化，這除了與路堤高度和路基斷面樣式有關(guān)，與地質(zhì)條件也有重要關(guān)系，因此，施工技術(shù)人員必須要對(duì)施工地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行全面的分析，結(jié)合地質(zhì)資料，進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)控，從而在了解地質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)的基礎(chǔ)上對(duì)地基沉降問題做出全面的分析，以此解決路基沉降問題。②改善土性，改善土性是防止地基沉降的有效方法。通常情況下，可以通過排水固結(jié)法、強(qiáng)夯法去改善土性。其中，排水固結(jié)法就是在軟土地基基礎(chǔ)上，設(shè)置一個(gè)豎向排水系統(tǒng)，如利用塑料排水板、砂油井、袋裝砂井等幾種設(shè)置方式，通過天然地基土滲透下壓力系統(tǒng)，從而使地基土排水固結(jié)效果不斷增強(qiáng)，可以提升土地的本身強(qiáng)度效果，并提高地基承載能力，降低工后沉降。而強(qiáng)夯法則在砂礫土、淤泥、低飽和度、雜填土中都比較適用，作用效果十分明顯，并且工序簡單、經(jīng)濟(jì)方便。但是如果在含水量比較高或者滲透性比較差的土質(zhì)中，采用強(qiáng)夯法不能將水分迅速排出，并且會(huì)使孔壓力不斷上升，導(dǎo)致周圍黏性土強(qiáng)度降低，因此通常情況下，在軟土地基中強(qiáng)夯法并不適用[2]。③實(shí)驗(yàn)施工分析，路基沉降與施工質(zhì)量聯(lián)系密切，因此在實(shí)際施工前，應(yīng)該對(duì)施工工藝進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并以后續(xù)階段相縮量公式為基礎(chǔ)，通過EP曲線及電子LGP曲線總和法，并結(jié)合平均附加應(yīng)力區(qū)域概念，從而對(duì)沉降進(jìn)行觀測(cè)，通過修正系數(shù)WS，對(duì)地基極限變形做出分析，從而防止實(shí)際施工過程中出現(xiàn)沉降問題。

2.2 施工中控制措施

高速公路路基施工程序復(fù)雜，必須要做好施工中預(yù)防控制，才能防止地基沉降問題發(fā)生，對(duì)此提出以下幾個(gè)方面的建議：①強(qiáng)化挖方段及填挖交接處施工，在進(jìn)行挖方和填筑時(shí)要對(duì)交接位置處進(jìn)行控制，同時(shí)在填筑時(shí)必須使用滲水性能比較好的材料，填方和挖掘的連接位置要壓實(shí)，同時(shí)要控制施工速度，連接位置不可隨意更改，同時(shí)要保障負(fù)荷分散應(yīng)力對(duì)稱，且排水溝要能夠直接接到溝底，這樣才能防止路堤進(jìn)水，最后進(jìn)行剛性、半剛性及柔性填挖，防止地基出現(xiàn)不均勻沉降。②注意不良地質(zhì)段施工，在高速公路施工過程中，對(duì)于不良地質(zhì)段，一定要把軟土層清理干凈，同時(shí)還要對(duì)給定路段進(jìn)行清理，然后使用防滲效果比較好的材料進(jìn)行填充，尤其是在路堤高度不夠的位置處，必須要確保滿足施工標(biāo)準(zhǔn)，有必要的情況下，可以在路段清理后用厚砂進(jìn)行隔離，這樣才能確保路基滿足寬度和深度要求，從而杜絕各種安全隱患的發(fā)生。

2.3 施工后控制措施

在高速公路建設(shè)施工結(jié)束后，要做好沉降觀測(cè)工作，并做好沉降量和沉降速度記錄，通常情況下，在這個(gè)過程中可以采用雙曲線投影法、對(duì)數(shù)曲線、指數(shù)曲線以及星野法進(jìn)行觀測(cè)，同時(shí)利用不同的地基加固方法對(duì)觀測(cè)初始時(shí)間和觀測(cè)時(shí)間做出判斷，可以保證沉降量觀測(cè)的準(zhǔn)確性，這就是在施工后需要做好的控制工作，從而避免路基出現(xiàn)沉降問題。施工后控制過程中要做好以下四個(gè)方面的工作：首先是做好斷面觀察，通常情況下，觀察斷面的縱向間距應(yīng)該控制在20～50m左右，若是在地形地質(zhì)變化較為劇烈的施工段進(jìn)行施工，斷面觀察還要相應(yīng)加密10m。其次是明確觀察測(cè)試項(xiàng)目，在觀察過程中要專注于路基沉降觀測(cè)中心，如果在一般地段，要注重路基部分剖面沉降觀察，同時(shí)在路基的肩部路堤處設(shè)置觀察哨，在路基表面的兩側(cè)中心位置，分別設(shè)置鋼釬或者混凝土樁觀察哨，這是一般地段常用的觀察方法。如果是在軟土地基處，除常規(guī)觀察哨設(shè)置外，還應(yīng)該根據(jù)地基的厚度和填土高度，在地基坡腳處設(shè)置觀察哨，一般情況下，從山腳2m處，每隔6～10m就應(yīng)該設(shè)置一個(gè)移動(dòng)樁。最后是注意測(cè)量頻率和精度，通常情況下，測(cè)量頻率應(yīng)每天都要觀測(cè)一次，若是施工中由于特殊原因暫停施工，可以2d觀察一次，此外，在施工結(jié)束后的前半個(gè)月內(nèi)，必須要保證2d內(nèi)觀察一次，其后可以一周觀察一次，而精度應(yīng)該達(dá)到兩個(gè)基本水平的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)束語

高速公路的建設(shè)不僅能夠增加不同地域之間的合作交流，加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還可以有效保證駕駛員的安全性和舒適度，從而減少交通事故，保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。雖然公路會(huì)因使用年限、地基施工等多種因素的影響而出現(xiàn)沉降，但是目前擁有的地基沉降處理技術(shù)能夠有效解決這一問題，全面改善高速公路路基質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曹莎莎.高速公路路基沉降及施工控制技術(shù)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2017（12）：142～143.

[2] 鄭建斌.路基沉降的影響因素及對(duì)策研究[J].交通世界，2017（7）：32～33.

[3] 甄睿.高速公路路基沉降原因及施工控制技術(shù)[J].四川建材，2017（3）：104～105.