高速公路路基沉降及施工控制技術

陳華壽

摘要：文章首先對高速公路路基沉降病害進行綜合性說明，隨著國民可支配收入的提高，私家車已經(jīng)逐漸普及到各個家庭，與此同時人們對道路交通有了越來越高的要求，要嚴肅對待路基沉降的問題，建造出滿足人們日益增長交通需求的高速公路。其次對路基沉降的控制技術進行了綜合性分析，從地質勘探、路基沉降值分析、科學整體設計、嚴格進行路基試驗、路基基地平整處理、邊坡處理、防水處理、路基全方面處理、路基沉降監(jiān)測、路基問題快速修復等角度完整分析。最后從施工的角度進行了探討，對路基沉降控制施工的管理要加強，對施工人員的培訓要加強。筆者結合路基施工的一些經(jīng)驗，對高速公路路基沉降問題進行綜合性說明，并對路基沉降控制的技術進行說明并提出一定建議，希望能夠為我國的高速公路事業(yè)發(fā)展貢獻一點綿薄之力。

關鍵詞：高速公路;路基沉降;施工控制技術

引言：

公路路基作為道路施工的重要組成部分，因為要承載行車重量，以及地質、土質等因素，普遍會存在路基城沉降的問題，如何將高速公路的路基沉降控制在合理范圍內，是高速公路施工必須要考慮的問題，也決定了高速公路的最終施工品質。在實際施工過程中，要注意根據(jù)地質狀況和施工目標為基礎，科學合理的制定施工工藝和施工計劃，嚴格進行路基試驗，把握好路基施工各個細節(jié)，不斷提高路基施工的施工品質，同時也要做好對路基沉降的監(jiān)測，多措并舉，嚴格把控路基沉降問題，具有非常強的現(xiàn)實意義。

一、路基沉降綜合概述

（一）路基沉降的危害

在高速公路建設并投入使用一系列過程中，如發(fā)生路基沉降問題，并超出控制范圍，必然帶來惡劣的影響。首先，在施工階段中，出現(xiàn)路基沉降失控的問題，必然會影響整個施工的質量，延長施工進度，提升施工成本，施工單位必須關注路基沉降的問題，根據(jù)地質狀況將路基沉降合理控制;其次，如果在建設完成投入使用中，一般路基沉降問題已然固定，不會有較大問題，但也不排除因為水平應力過大、地質災害等導致出現(xiàn)路基沉降失控的問題，路基沉降問題就算再輕，也會導致高速公路使用壽命降低的問題，一些連帶的其他問題也會浮現(xiàn)出來，中等級別的路基沉降問題，會導致高速公路地面不平整，影響行車質量，嚴重者則會出現(xiàn)裂縫和坍塌現(xiàn)象，高速公路如果難以滿足車輛行駛需求，車禍事故概率就會隨之增加，必須經(jīng)過快速修復或者二次整修后才能繼續(xù)投入使用[1]。

（二）出現(xiàn)路基沉降的原因

這里指的是路基沉降失去控制的原因，一般性的可控路基沉降屬于正?，F(xiàn)象。高速公路出現(xiàn)路基沉降的原因是多種多樣的，這里對其中主要原因進行分析。

首先就是基地下沉的問題[2]，導致路基隨之沉降，一般情況下不會出現(xiàn)基地下沉，但是如果發(fā)生了構造下沉、地震、火山活動、氣候變化、地應力變化、地下水變化及土體自然固結等，或是人工開發(fā)比如采礦、開發(fā)水利水電工程等等時候，如果施工不當引發(fā)連帶反應，可能導致基地下沉的問題。其次是“設計—施工”層面的問題，一是設計不當，比如說設計的強度不足，會導致承受荷載而發(fā)生沉降，比如說設計的路基沉降值不當，導致新老路基銜接有問題，比如說軟土地基在設計的時候夯實度達不到要求，因為軟基引發(fā)地基下沉，比如未能妥善處理填方邊坡，填方邊坡失穩(wěn)導致對路基產(chǎn)生影響，路基因此而沉降;二是設計滯后的問題，以前設計的高速公路強度難以滿足日益增長的高速公路交通運輸量，荷載與日俱增，因此導致路基沉降;三是施工不當?shù)膯栴}，施工的時候未能按照設計標準施工，未能把控好設計細節(jié)，比如說掏底開挖，比如臨時排水溝未接入自然溝渠，比如臨邊防護不到位，重則直接出現(xiàn)沉降失控的問題，輕則出現(xiàn)沉降隱患，開始看著還不錯，隨著時間推移沉降隱患逐漸暴露了出來。最后是排水不暢的問題[3]，排水是路基沉降的重大原因，也是頭號問題，本也屬于設計方面的問題，因為太過重要，這里單獨來講，路基土質如果進水，會導致土質的抗剪強度不足（因為內摩擦力與粘聚力被水分侵蝕導致降低），回彈模量是最優(yōu)含水率條件下壓實監(jiān)測的，如含水率增大，回彈模量也會減少，這兩點是路基建設中非常關鍵的（可回顧上文特點介紹），總之，路基如果排水不暢，路基沉降的可能性大大增加。

二、路基沉降控制技術分析

（一）地質勘探

地質勘探顧名思義就是對地質屬性進行充分的了解，在路基建設開展之前，就應該對高速公路建設所在地的地質、周邊環(huán)境、地下水等情況進行勘探了解，看是否有滑坡、崩塌、巖溶、泥石流等不良情況，分析土質的特點，分析地下水層特點[4]。

（二）路基沉降值分析

綜合分析路基沉降值，路基沉降值是拿土體壓縮系計算出來的，計算的結果與實際的差異則采用所謂的經(jīng)驗系數(shù)進行修正，修正經(jīng)驗系數(shù)為1.4-0.2，相差7倍，也就意味著地基沉降是非線性的，地基沉降值計算是困難的，各類型影響因素較多，這里不進行詳細的說明。公路路基沉降控制設計可參考《公路路基設計規(guī)劃》（JTGD30），結合地質勘探數(shù)據(jù)和路基建設目標，科學設計，高速公路、一級公路容許工后沉降標準為：橋臺與路堤相鄰處≤0.10m，涵洞、箱涵、通道處≤0.20m，一般路段≤0.30m;作為干線公路的二級公路容許工后沉降標準為：橋臺與路堤相鄰處≤0.20m，涵洞、箱涵、通道處≤0.30m，一般路段≤0.50m。設計計算中應注意最大沉降值與容許工后沉降的差異。

（三）科學整體設計

公路路基整體設計不僅僅要看沉降值，更要對諸多細節(jié)妥善把控，根據(jù)路基地質、邊坡坡度、水文條件以及當?shù)氐臍夂虻染C合因素因素，對路基的變形程度進行預測并進行嚴格的限制，以科學的方法展開施工，保證路基沉降的合理可控[5]，設計單位和施工單位完善交接，多方會審，將施工工藝、施工原理傳達到位，施工單位根據(jù)施工工藝確定精細施工方案，施工時應嚴格按照施工設計方案進行。比如軟土地質填高20-30m路基，這是典型的高填方路基處置，路基基地處理要進行強夯或者沖擊碾壓，保證土質密實度，因為填高較高且軟土地，最好讓路基坐在巖層上，形成填石路基，在路床底部上鋪設一層土工布，加強路基的強度和整體穩(wěn)定性，比如如果路基含水量過大或過小，可以選擇灰土擠密樁施工，是非常恰當?shù)氖┕すに?，能夠使灰土擠密樁性能發(fā)揮到最大。再比如防滑樁的設計，通過前期地質勘探了解坡度系數(shù)，根據(jù)坡度推力大小、地形及地層結構，確定地基系數(shù)，擬定防滑樁的間隔、尺寸、埋深等，根據(jù)地基系數(shù)以及樁體的截面形狀尺寸等，計算變形系數(shù)及其計算深度，來確定剛性樁或彈性樁的選擇，確定最大剪力、彎矩等數(shù)據(jù)。

（四）嚴格進行路基試驗

在路基施工前，要嚴格進行路基試驗，選擇路基試驗段，一般不得低于200m，根據(jù)設計的內容對路基試驗段進行全過程施工，觀測路基包括沉降在內的各項參數(shù)，通過進行嚴格的路基試驗，來保證路基施工設計能夠科學有效，及時發(fā)現(xiàn)設計層面存在的問題，及時改進問題[6]。

（五）路基基地平整處理

“九層之臺，起于累土”，對整個高速公路建設來說，路基是基礎，而對于路基建設來說，路基基地處理則是它的基礎，對于路基基地處理，主要是對地基基地進行清理，將地面的樹木和腐殖質土清除，壓路機碾壓保證平整度，之后進行灑水晾曬以及碾壓夯實，基地壓實度不得小于50%。對于特殊地質不符合強度要求，在路基基地處理階段就需要進行換填土層，將松散的土層挖走換成堅硬的土層鋪設上去。

（六）邊坡處理

對于坡度大于1.5的陡坡路基，要對邊坡進行處理，對邊坡交界處需要清理并開挖臺階，設置圬工防護或土工織物防護，圬工防護最大的特點就是防護能力強，但美觀度卻不足，主要有素混凝土、磚砌筑等而成的，在基礎邊坡施工成型之后，要按照設計規(guī)劃的位置進行施工放線，圬工格柵順著基礎坡腳底線以及頂面臺階線間隔一定的距離，并且用U型鋼釘定位，用綁扎絲進行對角綁扎，構成基地單元，最為常見。而土工織物包括土工纖維或土工薄膜等，防護能力比不上圬工防護，根據(jù)實際需求配置。

（七）防水處理

首先要對現(xiàn)場進行全面的勘察，對地下水位、土質情況等環(huán)境屬性進行準確了解，根據(jù)環(huán)境屬性來確定防水處理，如果地下水位深，可采用簡單的防水、止水措施，可選擇性非常多，需要在路基坡面挖掘排水槽，流水槽間距不大于20米，寬度不少于60厘米，深度不小于30厘米，下方設置排水溝渠，排水溝渠連接到自然水域中，如果特殊情況，還需要進行特殊處理。冬季施工基土可能遭受凍結，在夏季施工的時候會面臨強暴雨的影響，各有利弊，對夏季而言，就需要施工現(xiàn)場做好積水處理問題。

（七）路基全方面處理

路基方面的施工自然是重中之重，打好路基才能建造出良好的高速公路，采用逐層全寬填筑的方式進行填筑，合理配置機械設備和監(jiān)測設備，路基填筑可分為四區(qū)段：填土區(qū)段、平整區(qū)段、碾壓區(qū)段、監(jiān)測區(qū)段。路基填筑要分層填筑，每層厚度根據(jù)實際情況而定，層層加碼，放出路基中樁和填筑邊線，用石灰粉標注填筑方格，控制填料的量，推土機按照標注線進行推土，平地機進行土地平整，灑水晾曬，而后利用壓路機進行碾壓，夯實地基，壓路機行駛速度控制在4km/h 之內，按照先靜后振，先快后慢，先帝侯高，縱線到底，輪跡重疊的原則進行碾壓夯實，進行壓實度檢測。

（八）路基沉降監(jiān)測

對于路基的沉降監(jiān)測，要貫穿于高速公路建設全過程中，首先在施工前期就要進行路基監(jiān)測，保持20米到50米之間建立一個檢測基點，以全站儀測定好的基點標高和基線方位為基礎，觀測地基沉降情況，施工階段要進行每日觀測，而在沉降情況趨于穩(wěn)定后，則可以調整到3天觀測一次。等到施工完畢之后，也需要進行實時觀察，一周一次或十天。按檢測方法劃分有分層綜合法、數(shù)值計算法、資料演繹推算法等等，按照操作工藝來說，有前方交會法、激光鉛直儀法、傾斜儀法和差異沉降法等檢測工藝。

三、做好施工控制，落實設計標準

對于路基沉降失控的原因來說，施工方面也是必須要考量的一方面，很多時候設計沒有問題，但施工的時候卻未能嚴格按照施工設計進行，比如路基填筑要對路基表面進行清理修復，以及特定設計回填土層，確保路基表面無雜石等，減少在路基填筑中的影響，如果出現(xiàn)施工不當問題，路基雜石較多，很容易影響后續(xù)施工進程。而落實施工控制，最重要的就是要對“人”的管理，一要健全和完善責任制度：健全和完善責任制度對路基工程施工質量和安全的全方面都有極大的提升意義，將施工責任分層分級分區(qū)劃分，并落實到人，讓每一位責任人知道責任所在，做好本職工作，二要健全培訓和交底制度，對于施工人員來說，做好培訓教育，將施工理念和施工方法給施工人員和管理人員說明，逐步提高施工人員的技能素養(yǎng)，才能讓路基施工現(xiàn)場工作更有效，同時，在開前進行詳細交底，交底是對于施工人員說明施工步驟和施工方法，施工人員在技能素養(yǎng)上存在不同程度的缺失，良好的交底制度能補充這一點。三要加強施工管理，在施工過程中嚴格按照施工方法進行，規(guī)范化、標準化作業(yè)。

四、結束語

綜合來說，高速公路建設的重要性不言而喻，而高速公路路基沉降的問題也就顯得至關重要，只有保證路基沉降在可控范圍內，才能避免不平整、撕裂等問題，這對于施工的設計以及施工的質量都有較高的要求。綜合來說，上文主要講述了技術控制要點，從地質勘探、路基沉降值分析、科學整體設計、嚴格進行路基試驗、路基基地平整處理、邊坡處理、防水處理、路基全方面處理、路基沉降監(jiān)測、路基問題快速修復等多個方面分析了路基沉降控制技術，希望上文的分析能夠有所幫助。

參考文獻

[1]項希年.高速公路擴建工程路面施工對路基沉降的影響[J].工程技術研究，2020（3）.

[2]文俊.高速公路路基沉降病害及施工控制技術探討[J].建筑與裝飾，2019，000（009）：125-126.

[3]杜沖.高速公路路基沉降及施工控制技術的實際應用解析[J].低碳世界，2019，9（5）：2.

[4]趙彥海.高速公路路基沉降施工技術及質量控制研究[J].工程建設與設計，2019（3）：3.

[5]郭金樹.高速公路路基沉降控制技術應用探討[J].交通世界（工程技術），2019，000（008）：51-53.

[6]王曉明，夏祥山.高速公路工程施工中軟基處理關鍵技術[J].工程技術研究，2020，005（004）：P.88-89.