關(guān)于高速公路路基沉降施工技術(shù)及質(zhì)量控制的研究分析

王玉潔

山西交通控股集團(tuán)有限公司運(yùn)城北高速公路管理有限公司 山西運(yùn)城 044000

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高速公路的施工技術(shù)也在逐漸完善，使我國(guó)高速公路施工建設(shè)不斷突破。但就目前情況來看，我國(guó)高速公路施工仍然存在很多問題，例如路基沉降施工技術(shù)與實(shí)際工程施工不符等，為人們出行時(shí)的安全埋下了安全隱患。因此，為了提升高速公路建設(shè)的質(zhì)量和使用壽命，應(yīng)將當(dāng)前的現(xiàn)代化施工技術(shù)應(yīng)用在實(shí)際工程建設(shè)中，進(jìn)而使高速公路建設(shè)質(zhì)量得到控制?，F(xiàn)階段路基施工技術(shù)的發(fā)展較為成熟，各類有效措施已經(jīng)逐漸完善，被各高速公路工程廣泛應(yīng)用，既保證了道路的施工質(zhì)量，又為高速公路施工的穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

1 工程概述

某高速公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為雙向四車道，起訖樁號(hào)為k18+000～k20+000，路基設(shè)計(jì)寬度為26.0m，實(shí)驗(yàn)路段全長(zhǎng)為2km，全線設(shè)計(jì)車速為100km/h。該高速公路的基層為半剛性基層。該高速公路路面等級(jí)為1級(jí)改性瀝青砼路面，上基層部分設(shè)計(jì)厚度為15cm；寬度為11.40m，下基層設(shè)計(jì)厚度為15cm；寬度為11.80cm，設(shè)計(jì)荷載為路面軸載標(biāo)準(zhǔn)BZZ-100KN。在施工過程中嚴(yán)格按照施工規(guī)定進(jìn)行，提前進(jìn)行施工前準(zhǔn)備，將路基主料制作、混凝土級(jí)配、碾壓等進(jìn)行精細(xì)化管理，嚴(yán)格把控原材料質(zhì)量，保證原材料符合建設(shè)要求。同時(shí)，該工程在施工過程中控制了壓實(shí)度、混合料級(jí)配等，嚴(yán)格把控質(zhì)量控制要點(diǎn)，使高速公路建設(shè)符合規(guī)定要求[1]。

2 高速公路路基沉降問題分析

2.1 路基填料不符合有關(guān)規(guī)定

路基所選用的路基填料，通常是路塹開挖土石方或隧道棄渣，存在很大差異。由于所選用的材料隨意性大，很難對(duì)填料的質(zhì)量和級(jí)配進(jìn)行控制，會(huì)造成填料質(zhì)量參差不齊，達(dá)不到路基填料的要求。如果填料的粒徑不均勻，填層厚度較大時(shí)，小粒徑的填料很難得到有效壓實(shí)，在外界荷載的長(zhǎng)期作用下，路基結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生沉降變形。另外，回填料之間也存在較大差異，特別是很多填料具有膨脹性，當(dāng)路基局部排水不暢時(shí)，會(huì)造成高路堤出現(xiàn)變形或破壞[2]。

2.2 路基壓實(shí)度不足

壓實(shí)度是評(píng)價(jià)路基結(jié)構(gòu)密實(shí)度和穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。壓實(shí)度不足會(huì)直接導(dǎo)致路基出現(xiàn)不均勻沉降變形。若在壓實(shí)度不足的情況下完成前期固結(jié)的高路堤，當(dāng)路堤土體自重與各種附加荷載作用所產(chǎn)生的應(yīng)力之和大于固結(jié)壓力時(shí)，路堤就會(huì)出現(xiàn)沉降變形。附加荷載有以下幾種，見表1。

表1 路基壓實(shí)附加荷載

以上這些附加應(yīng)力都會(huì)導(dǎo)致路堤土體有效應(yīng)力的變化，進(jìn)而造成土體出現(xiàn)壓縮變形。

2.3 土體含水量不符合有關(guān)規(guī)定

由于受到地下水的影響，路堤土體含水量會(huì)反復(fù)發(fā)生變化，這就造成路堤土的容重在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。另外，地下水的變化也會(huì)造成路堤填土內(nèi)部的負(fù)孔隙水壓力增大，在地下水的作用下出現(xiàn)沉降變形。影響路基的地下水的主要來源包括地表水的滲流、地下水側(cè)向補(bǔ)給和大氣降水的補(bǔ)給。由于地下水的來源是不斷變化的，其對(duì)路基沉降的影響呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化的特征。另外，地下水的潛蝕作用也會(huì)對(duì)路基土的有效應(yīng)力分布、強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)組成造成很大影響，進(jìn)而導(dǎo)致路基不均勻沉降。

3 高速公路路基沉降施工質(zhì)量控制策略

3.1 布置路基沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)

按照施工需要，選取500m高填方路基作為研究對(duì)象，布設(shè)沉降觀測(cè)斷面和沉降觀測(cè)樁(點(diǎn))。沿高填方路基縱斷面方向布置兩組沉降觀測(cè)樁(點(diǎn))，分別布置在左幅路基的路肩和超車道中心，本文主要以路肩觀測(cè)數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象。沿道路縱向每隔1 m設(shè)置一個(gè)單點(diǎn)沉降計(jì)。

3.2 沉降計(jì)布設(shè)

所選研究路段采用土石混填材料作為路基填料，其為該標(biāo)段邊坡開挖棄渣，主要成分為紅泥巖和粉質(zhì)黏土，路堤頂面回填采用砂礫。試驗(yàn)選用的單點(diǎn)沉降計(jì)為電感式，采用鉆孔式安裝。

3.3 建立灰色預(yù)測(cè)模型

隨著沉降監(jiān)測(cè)工作的進(jìn)行，越來越多的位移觀測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)，因此使路基沉降數(shù)據(jù)受到外界因素影響，且會(huì)隨著時(shí)間推移而不斷變化，導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差過大，如該工程6月的～8月的沉降為5mm/月以下，而隨著時(shí)間的推移到9～10月的沉降即為7mm/月。若直接套用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行沉降預(yù)測(cè)，會(huì)導(dǎo)致結(jié)果存在很大偏差，因此需將原始數(shù)據(jù)引入到灰色預(yù)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行處理，建立灰色預(yù)測(cè)信息模型[3]。

3.4 施工控制

根據(jù)有關(guān)規(guī)定，高速公路路基沉降速率應(yīng)低于10mm，外側(cè)的水平位移速率應(yīng)低于5mm。路堤填筑過慢會(huì)造成人力財(cái)力浪費(fèi)，因此該工程將路基沉降速率保持在9mm左右。在施工各階段中需待沉降穩(wěn)定后再進(jìn)行下一階段施工，以防止施工后沉降導(dǎo)致路面破壞。針對(duì)路基沉降穩(wěn)定的判斷，為預(yù)測(cè)得到的施工后沉降值小于設(shè)計(jì)容許值。

3.5 沉降監(jiān)測(cè)

所選試驗(yàn)路段高填方路基最大填筑高度為12m，分別在左幅路基的路肩和超車道中心設(shè)置單點(diǎn)降計(jì)，每2m設(shè)置一組，共12個(gè)單點(diǎn)沉降計(jì)，安裝深度分別為2m、4m、6m、8m、10m、12m。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的關(guān)系曲線基本相似，其中前40d的沉降量變化呈線性遞增關(guān)系，且到250天左右基本趨于穩(wěn)定。同時(shí)，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)可知沉降監(jiān)測(cè)經(jīng)歷了冬季，最大沉降量為78.91 mm，凍融對(duì)沉降量會(huì)產(chǎn)生很大影響，使高速公路路基產(chǎn)生波動(dòng)。路基最小值為8.48mm，且應(yīng)控制在規(guī)范要求的300 mm內(nèi)。除此之外，超車道監(jiān)測(cè)計(jì)的布設(shè)應(yīng)滿足施工要求，并結(jié)合該工程的實(shí)際需求進(jìn)行下一步施工。

4 結(jié)語

本文對(duì)高速公路路基沉降施工質(zhì)量控制的工藝進(jìn)行詳細(xì)分析，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人士提供一些關(guān)鍵性的建議和意見，以此提升高速公路的施工質(zhì)量和安全性。