高填方路基沉降原因與防治技術(shù)研究

陳 云

(貴州路橋集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550001)

1 工程概況

某高速公路一段高路堤填方長(zhǎng)度為186 m，三級(jí)邊坡，邊坡最大高度是20.8 m，填方總量15.27萬(wàn)方，邊坡坡面采用拱形骨架護(hù)坡進(jìn)行防護(hù)，邊坡坡腳設(shè)置梯形排水溝，此段填方段落設(shè)置1-4X4的蓋板涵。相關(guān)設(shè)計(jì)要求各填筑層，在結(jié)束每層填筑后，應(yīng)該進(jìn)行一次沉降觀(guān)測(cè)，針對(duì)災(zāi)害天氣條件下，需要實(shí)施加密觀(guān)測(cè)，如果沉降值低于每天1 cm，則證明地基較為穩(wěn)定，停止填土，各月的沉降值累計(jì)低于5 mm條件下，才可以實(shí)施路面施工。

2 施工工藝

2.1 地質(zhì)分析

高填方路基的基底需要承受高填方自重荷載，為了有效控制路堤沉降問(wèn)題，確保填方基地的承載力能自穩(wěn)，根據(jù)實(shí)地踏勘并結(jié)合設(shè)計(jì)地勘資料，查閱相關(guān)技術(shù)文件，能夠初步得到以下信息：第一，路基表層大概是厚度在4～5 mm的強(qiáng)風(fēng)化泥巖，中層狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，下臥風(fēng)化泥巖，在3.1 m深度左右，地基承載力為310 KPA。第二，在原地貌中，表層水系較為發(fā)達(dá)，部分淤泥深度超出3 m。第三，無(wú)不良地質(zhì)。

2.2 軟基處理

結(jié)合靜力觸探試驗(yàn)，在承載力低于200 KPa的地方，可以分層設(shè)置石塊，石塊平均粒徑是40 cm，選擇石塊加碎石的方法填充空隙，實(shí)施換填處理，換填平均深度為2.8 cm。在結(jié)束換填施工后，應(yīng)該立刻進(jìn)行強(qiáng)夯處理，直到表面沉降差小于5 mm為止。

2.3 沉降觀(guān)測(cè)

結(jié)合設(shè)置檢測(cè)孔措施實(shí)施觀(guān)測(cè)處理，并在沉降盤(pán)底座上層焊接套管，鋼管和套管隨著換填土整體高度的不斷提升，進(jìn)行逐節(jié)焊接。套管在地表露出應(yīng)該超出150 cm，鋼管從套管頂部外露超出50 cm。在各層填筑中，應(yīng)該進(jìn)行一次觀(guān)測(cè)，相關(guān)觀(guān)測(cè)點(diǎn)，可以按照30 m作為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置一個(gè)斷面，各個(gè)斷面在左、右和中間分別設(shè)置觀(guān)測(cè)點(diǎn)，沉降值低于每天1 cm，不然便需要停止換填，等待沉降徹底穩(wěn)定后，繼續(xù)施工。

在初期填筑結(jié)束后，相關(guān)沉降值分別是第1 d1.5 cm、第2 d1.4 cm，第3 d1.2 cm，第4 d1.1 cm。在填筑至41層后，相關(guān)沉降速率進(jìn)一步提升，在放置4 d后，沉降平均速率小于每天1 cm。4 d之內(nèi)沉降量累計(jì)達(dá)到8.1 cm，在沉降操作中并沒(méi)有產(chǎn)生縱橫向裂開(kāi)問(wèn)題。

2.4 原因分析

路基沉降通?？梢詮膬煞N形式表現(xiàn)出來(lái)，分別是整體下沉和不均勻沉降。其中第41層的路基在結(jié)束填筑后出現(xiàn)整體沉降問(wèn)題，而3 d中平均沉降最大速率是每天3.9 cm，而平均沉降最低速率是每天1.2 cm，相關(guān)設(shè)計(jì)沉降速率低于每天1 cm條件下，便可以開(kāi)始下層施工，導(dǎo)致4 d內(nèi)無(wú)法實(shí)施土方施工，聯(lián)系工程實(shí)際要求，分析相關(guān)原因主要包括以下幾點(diǎn)：第一是，部分軟基換填工作如果不合格，或換填后沒(méi)有實(shí)施強(qiáng)夯作業(yè)，便會(huì)減少地基承載力，但在路基填土層相關(guān)自重附加應(yīng)力條件下，地基出現(xiàn)擠壓位移變形和壓縮沉降問(wèn)題，從而使路基整體沉降。

路基填筑施工中，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)管理不足，現(xiàn)場(chǎng)施工人員責(zé)任心較差，盲目追求施工速度，導(dǎo)致壓實(shí)度不足，層厚超標(biāo)，基于重復(fù)荷載以及填料自重作用下，會(huì)形成大量沉降變形和累積問(wèn)題。臺(tái)背回填操作中，沒(méi)有挖掘臺(tái)階，粒徑和層厚超標(biāo)，壓實(shí)度不足。

臺(tái)背回填操作中，沒(méi)有挖掘臺(tái)階，導(dǎo)致粒徑和層厚超標(biāo)，出現(xiàn)壓實(shí)度不足的問(wèn)題。第四，在雨季降雨量較大條件下，沒(méi)有在兩側(cè)及時(shí)修筑排水溝，蓋板涵施工較為緩慢，無(wú)法發(fā)揮出排水效果，基底出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間泡水問(wèn)題，基底始終呈現(xiàn)為軟彈狀態(tài)，促進(jìn)沉降問(wèn)題出現(xiàn)。第五，施工中的填筑材料主要是含有礫低液限土，某些填料內(nèi)存在遇水變軟的泥巖材料。

2.5 方案選比

通過(guò)上述原因分析，發(fā)現(xiàn)填料累積變形、壓實(shí)度不足、地基承載力差是導(dǎo)致出現(xiàn)較大沉降問(wèn)題和較高沉降速度的主要原因。為了進(jìn)一步縮小路基各層施工周期，避免出現(xiàn)整體性不均勻或沉降問(wèn)題，保障施工質(zhì)量，應(yīng)該選擇換填+強(qiáng)夯方法進(jìn)行處理。

3 地基沉降防治措施

3.1 填前碾壓

為了確?；壮两盗亢蛪簩?shí)度滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，需要在填前實(shí)施碾壓處理，相關(guān)施工步驟主要包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一，在清表結(jié)束后，應(yīng)該進(jìn)行平整回填，原地面不能出現(xiàn)坑洼問(wèn)題。第二，選擇重型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。第三，重型壓路機(jī)的碾壓工藝，結(jié)合路基碾壓長(zhǎng)度差異，合理設(shè)置壓實(shí)度檢測(cè)斷面和沉降檢測(cè)斷面。如果沖擊碾壓長(zhǎng)度是100 m，而以20 m為間隔合理設(shè)置檢測(cè)斷面，各個(gè)沉降檢測(cè)斷面中應(yīng)該設(shè)置三點(diǎn)，在路基右、中和左三點(diǎn)分別設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)。第四，在結(jié)束碾壓后，路基表面需要進(jìn)行重新平整，同時(shí)選擇強(qiáng)夯措施進(jìn)行處理，隨后才能開(kāi)始填土施工。

3.2 過(guò)程控制

材料決定施工質(zhì)量，為此需要做好材料的質(zhì)量控制，填筑材料應(yīng)該確保良好的透水性、穩(wěn)定性、粘聚力以及摩擦角，如此能夠有效控制路堤沉積，提升路基抗剪強(qiáng)度，像是碎石土或礫石，而輕重黏土、中粗砂土以及粉土等通常不會(huì)直接應(yīng)用到高填方路基當(dāng)中進(jìn)行填筑處理。在應(yīng)用填土材料前，應(yīng)該先實(shí)施有效的顆粒分、CBR值檢測(cè)以及擊實(shí)處理各種土工試驗(yàn)。

過(guò)程控制中，需要根據(jù)試驗(yàn)要求，合理進(jìn)行分層填筑，確保合理的分層厚度，在含水率滿(mǎn)足基礎(chǔ)條件情況下進(jìn)行充分壓實(shí)，隨后提升各層壓實(shí)度檢測(cè)次數(shù)，各層壓實(shí)工作中都應(yīng)該滿(mǎn)足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)一步控制填料壓縮變形問(wèn)題。于地面縱橫陡坡、臺(tái)背回填以及交界等區(qū)域的填挖處理中應(yīng)該根據(jù)相關(guān)要求建設(shè)臺(tái)階，按照橫坡設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，提升1%進(jìn)行有效控制，預(yù)防填筑層長(zhǎng)期浸泡問(wèn)題。

3.3 強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)

施工中可以選擇三邊形雙輪自行式?jīng)_擊壓路機(jī)，其沖擊勢(shì)能是32 kJ，型號(hào)是YCT32。針對(duì)被壓土體實(shí)施沖擊、揉搓等操作，能夠有效擴(kuò)大壓實(shí)面下方深層土石密度。在沖擊碾壓補(bǔ)強(qiáng)后，不會(huì)再次出現(xiàn)整體沉降問(wèn)題，能夠保障路面和路基施工質(zhì)量。

3.4 鋪設(shè)土工格柵

為了進(jìn)一步控制路基中的不均勻沉降問(wèn)題，提升路基穩(wěn)定性，可以根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，在和路床頂部相距1.2 m和0.3 m位置，分別設(shè)置兩個(gè)土工格柵，從而提升路面穩(wěn)定性，延長(zhǎng)道路應(yīng)用壽命。在臺(tái)階區(qū)域，可以通過(guò)U形釘在臺(tái)階中固定土工格柵，相關(guān)搭接寬度是30 cm，自由段應(yīng)該按照200 cm進(jìn)行反折，方便錨固處理，而在反折處理后，外端最遠(yuǎn)距離和邊坡之間距離為1 m。結(jié)束路基施工后，路床頂面并沒(méi)有產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象和不均勻沉降問(wèn)題，該路段路基實(shí)現(xiàn)順利交驗(yàn)。

3.5 排水防護(hù)

高填方路基如果遇到雨季，或降雨量較大的條件下，基底容易出現(xiàn)積水泡軟問(wèn)題，為了進(jìn)一步提升地基承載力，保障邊坡良好穩(wěn)定性，需要在施工中，加強(qiáng)排水設(shè)施建設(shè)，做好路基工程防護(hù)，后期施工中沒(méi)有產(chǎn)生邊坡塌陷和基底泡水等問(wèn)題，避免路基沉降。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，高填方路基施工前，應(yīng)該對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)狀況進(jìn)行認(rèn)真分析，科學(xué)處理特殊路基部分，同時(shí)在填方前，需要實(shí)施有效的碾壓處理，滿(mǎn)足地基承載的基礎(chǔ)要求。在確保合理料源基礎(chǔ)上，強(qiáng)化質(zhì)量控制和過(guò)程管理，做好防護(hù)設(shè)施與排水設(shè)施，選擇土工格柵以及碾壓補(bǔ)強(qiáng)相關(guān)工藝措施，能夠避免路基沉降。