探討公路工程項(xiàng)目軟基段路堤填筑速率的控制措施

摘要 路堤關(guān)系到公路的服役期限，因此其填筑質(zhì)量須重點(diǎn)關(guān)注，尤其是在軟土地基上建設(shè)公路時(shí)，應(yīng)格外重視路堤的沉降和穩(wěn)定。為確保路堤填筑質(zhì)量，以免因失穩(wěn)而導(dǎo)致公路損壞，常采取動(dòng)態(tài)監(jiān)控施工的措施。因施工區(qū)域不同，限值存在較大差異。文章依托某公路項(xiàng)目施工實(shí)踐，通過(guò)監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)地表沉降、孔隙水壓力、邊樁獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析整理，得出相關(guān)指標(biāo)，指導(dǎo)填筑速率，保障路基填筑質(zhì)量。經(jīng)實(shí)踐認(rèn)為，若地表沉降速率為10 mm/d、孔隙水壓急劇變化，應(yīng)馬上終止填土，強(qiáng)化觀測(cè)，給足地基固結(jié)時(shí)間。

關(guān)鍵詞 公路工程;軟基路堤;路基填筑;填筑速率;動(dòng)態(tài)控制

中圖分類號(hào) U416.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）11-0139-03

引言

高速公路在密切區(qū)域聯(lián)系，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面意義重大，因此須重視建設(shè)質(zhì)量。其對(duì)路基、路面要求較高，而建設(shè)時(shí)常通過(guò)軟土路段。軟土存在滲透性不足、含水量較大、壓縮性較高、抗剪強(qiáng)度不足等缺點(diǎn)，若高填方路基位于軟土地基上，則常見病害為不均勻沉降。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，路基完工后的沉降與填筑速率關(guān)系密切，國(guó)家對(duì)填筑速率要求嚴(yán)格，尤其是軟土地基上修筑高填方地基，更應(yīng)嚴(yán)格控制填筑速率。施工中，必須結(jié)合軟基固結(jié)度，綜合分析地基穩(wěn)定性，最終合理確定填筑速率。該文研究了軟基動(dòng)態(tài)監(jiān)控方法，分析了施工監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及加載速率控制，主要包含孔隙水壓力分析及控制、地表沉降分析及控制、側(cè)向位移分析及控制。

1 工程概況

（1）某高速公路，部分路段途徑水稻田、菜地等，軟土地層分布廣泛。經(jīng)勘察顯示，軟土路段全長(zhǎng)1 742 m，常見褐色淤泥，主要為低液限黏土，富含有機(jī)質(zhì)，軟土層厚介于1.2～11 m之間。該路段存在強(qiáng)度較低、壓縮性較高、工程地質(zhì)較差等缺陷。

（2）路線的K3+700～900段，路基填土方量較大，高度較高。施工時(shí)，填土高度介于2.5～3 m，因填筑速率較快，難以及時(shí)消散孔隙水壓，降低了地基強(qiáng)度，致使斷面滑坍。對(duì)此，應(yīng)將反壓護(hù)道設(shè)于魚塘的一側(cè)，至持力層打設(shè)松木樁。后期觀測(cè)其位移、沉降、孔隙水壓力等，可知監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化穩(wěn)定，路堤無(wú)異常，表示治理效果較佳[1]。

（3）該文選擇K3+800斷面研究，觀測(cè)該區(qū)段軟基穩(wěn)定性及沉降情況，通過(guò)分析、觀察相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)控制填筑路堤速率問題進(jìn)行分析。

2 軟基動(dòng)態(tài)監(jiān)控方法

2.1 監(jiān)控儀器及作用

（1）監(jiān)測(cè)選定區(qū)段斷面的空隙水壓、地表沉降等，圖1所示為埋設(shè)儀器情況。

（2）利用靜力水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)地表總沉降，主要是為了精確了解地基上部載荷情況，探析變形特征。根據(jù)實(shí)測(cè)情況，劃定相應(yīng)沉降曲線，對(duì)地基固結(jié)情況予以掌握，科學(xué)推測(cè)工后沉降情況及地基土的最終沉降情況，以指導(dǎo)計(jì)量，同時(shí)結(jié)合其他監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，對(duì)施工加載過(guò)程實(shí)施相應(yīng)控制。

（3）監(jiān)測(cè)軟土地表水平位移和隆起量，主要通過(guò)測(cè)斜管、水泥邊樁實(shí)施監(jiān)測(cè)，目的為了解邊樁穩(wěn)定性，以免因位移過(guò)大導(dǎo)致土體開裂而破壞土體。

（4）利用孔隙水壓計(jì)監(jiān)測(cè)地基孔隙水壓力，所測(cè)數(shù)據(jù)能有效了解、分析和評(píng)價(jià)填筑軟土路基階段固結(jié)沉降變化情況，控制增加載荷與地基固結(jié)速率一致，進(jìn)一步減少沉降量，確保公路軟土地基整體穩(wěn)定性[2]。

2.2 軟基動(dòng)態(tài)監(jiān)控原則

（1）路基縱向，無(wú)論是觀察地質(zhì)還是了解填土高度，均需選擇并集中觀測(cè)有代表性的斷面，不僅利于觀測(cè)且費(fèi)用更低;路基橫向，設(shè)置測(cè)點(diǎn)數(shù)量越多，則所得結(jié)果情況更加真實(shí)，更利于判斷。

（2）確定控制監(jiān)測(cè)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，填筑路基時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)穩(wěn)定性和沉降度。

（3）科學(xué)確定監(jiān)測(cè)頻率，施工中應(yīng)跟蹤觀測(cè)穩(wěn)定性和沉降度，觀測(cè)頻率應(yīng)與沉降速率、穩(wěn)定性相適應(yīng)，即沉降速率越高，穩(wěn)定性越差則觀測(cè)頻率越大，反之則越小。單層填筑后實(shí)施觀測(cè);若單層填筑花費(fèi)時(shí)間較多，則中間進(jìn)行觀測(cè)，但最低觀測(cè)頻率為3 d/次。

（4）若路堤穩(wěn)定性較差，或出現(xiàn)其他異常情況，則可能出現(xiàn)失穩(wěn)問題，此時(shí)應(yīng)果斷采取措施，停止施工，終止加載，地基穩(wěn)定、形變恢復(fù)后，繼續(xù)進(jìn)行填筑施工[3]。

3 施工監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析及加載速率控制

3.1 孔隙水壓力分析及控制

（1）現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)孔隙水壓力情況，不僅有利于進(jìn)行理論研究，同時(shí)還能據(jù)此確定加載速率，科學(xué)確定控制標(biāo)準(zhǔn)：土體屈服前，填土高度與空隙水壓力近似比例增加，當(dāng)土體至屈服狀態(tài)后，孔隙水壓增加速率加大，出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。據(jù)此可對(duì)加載速率予以控制，提升路堤穩(wěn)定性。

（2）圖2所示為地基中深度不同的兩個(gè)地基孔隙水壓力、填土高度和時(shí)間曲線圖。

（3）由圖2可知，起始階段，孔隙水壓力穩(wěn)中有升，但上升速度較小;填筑高度為1.9 m時(shí)，水壓轉(zhuǎn)折明顯，其增加速度變快。之所以出現(xiàn)這一變化，主要是因?yàn)橥馏w測(cè)點(diǎn)附近局部剪切遭受破壞，開始出現(xiàn)塑性區(qū)，因孔隙水壓力加速較快，路堤穩(wěn)定性降低，會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)問題。因此，必須馬上終止填土施工，靜置一段時(shí)間，讓土體充分消化空隙水壓力，有效進(jìn)行固結(jié)[4]。

3.2 地表沉降分析及控制

（1）載荷作用下，地基的固結(jié)和側(cè)向變形導(dǎo)致地基的沉降，前者主要考慮時(shí)間因素，后者主要發(fā)生于加載中和加載后?？焖偌虞d時(shí)，因黏土地基滲透性不足，孔隙水排出速度受限，很多水未來(lái)得及排出。但固結(jié)所導(dǎo)致的沉降量較小，后者導(dǎo)致的沉降量較大[5]。

（2）加載時(shí)，若沉降速度出現(xiàn)瞬時(shí)增大的情況，表示地基塑性變形較大，若隨后連續(xù)多天沉降速度均較大，則表示可能將地基的整體性破壞。所以，可以依托沉降速度對(duì)加載速度予以控制。圖3所示為累計(jì)沉降量、沉降時(shí)間及沉降速率對(duì)比圖。

（3）由圖3可知，路堤出現(xiàn)垮塌前，即填土高度臨界值為1.9 m時(shí)，沉降板2速率出現(xiàn)大幅躍升現(xiàn)象，同時(shí)累計(jì)沉降量也突變，表示已經(jīng)破壞了土體的局部剪切，地基塑性變形較大，導(dǎo)致沉降加速。此時(shí)必須第一時(shí)間停止填土施工，靜置既有填土，給地基足夠的沉降時(shí)間[6]。

（4）通過(guò)監(jiān)測(cè)該項(xiàng)目的沉降可知：該項(xiàng)目地質(zhì)情況下，若填筑速率超過(guò)沉降速率時(shí)，沉降速率應(yīng)低于10 mm/d[7]。

3.3 側(cè)向位移分析及控制

（1）觀測(cè)側(cè)向位移主要有兩部分，其一為邊樁位移，其二為側(cè)向位移。判斷路基是否穩(wěn)定的重要指標(biāo)為側(cè)向位移速率及量值大小。

（2）軟黏土地基尚不進(jìn)行路基填筑時(shí)變化不明顯，施工時(shí)地基則會(huì)出現(xiàn)水平位移，其中最為靈敏的為坡腳附近，因此可對(duì)其進(jìn)行控制，確定加荷速率，保障地基穩(wěn)定性[8]。圖4所示為測(cè)斜管位移測(cè)試曲線圖。

（3）由圖4可知，地下6 m處發(fā)生最大側(cè)向位移，其中主要發(fā)生在地表及以下10.5 m范圍;根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知，最大位移速率為1.97 mm/d，其中控制值為6 mm/d，二者相比最大位移速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于控制值[9]。

（4）地表至?6.0 m范圍內(nèi)，位移向路基內(nèi)部，不符合路基的實(shí)際變形情況，主要原因?yàn)闇y(cè)斜導(dǎo)管剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軟土，因此深層軟土的實(shí)際變形情況與反映情況不相符，這一技術(shù)問題尚未妥善解決。因此，通過(guò)深層最大側(cè)向位移速率這一指標(biāo)對(duì)填筑速率進(jìn)行控制，安全性不足，存在一定缺陷[10]。

4 軟基段路基填筑沉降控制施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 嚴(yán)格進(jìn)行基底處理

路基因需填筑大量土體，本身質(zhì)量較大，因此地基需有較高的承載力。填筑前，可通過(guò)多種措施夯實(shí)基礎(chǔ)，提升其承載力。

（1）可通過(guò)強(qiáng)夯措施提升地基承載力，該措施在施工中運(yùn)用較為廣泛，實(shí)施強(qiáng)夯施工需遵守施工規(guī)范，按照相關(guān)要求組織施工，提升路基承載力，降低其沉降差。

（2）可增設(shè)CFG樁，樁徑40 cm，間距1.6 m，布設(shè)為等邊三角狀，增強(qiáng)基底承載力。

（3）完成基底處理后，需對(duì)地基承載力進(jìn)行檢測(cè)，若滿足施工要求，繼續(xù)后續(xù)施工，鋪設(shè)碎石墊層，厚度為50 cm，鋪筑于路基底部，后繼續(xù)鋪設(shè)土工格柵3層。

4.2 合理選取路基填料

路基填料是路基建設(shè)質(zhì)量的重要保障措施，因此須科學(xué)選擇輔料，切實(shí)提升路基質(zhì)量。

（1）填料中嚴(yán)禁含有有機(jī)質(zhì)土，如植被、其他雜質(zhì)，選定填料前須經(jīng)過(guò)檢測(cè)，符合設(shè)計(jì)、規(guī)范要求后方可用于施工。

（2）因該項(xiàng)目部分路段填料的土石方為泥巖、灰?guī)r，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，其液限為26.8%、塑性為8.9。

4.3 路基土攤鋪壓實(shí)

根據(jù)項(xiàng)目施工進(jìn)度，合理組織施工設(shè)備進(jìn)場(chǎng)，科學(xué)選擇碾壓設(shè)備，經(jīng)填筑試驗(yàn)段得出最佳填筑厚度、碾壓參數(shù)，確保路基穩(wěn)定。

（1）路基填筑壓實(shí)采取分層施工法，自下而上填筑施工，層層壓實(shí)。

（2）實(shí)施填筑路基工序時(shí)，根據(jù)機(jī)械設(shè)備情況，規(guī)劃方格，方格內(nèi)堆放所需填料，按照先低后高原則堆料，后使用施工機(jī)械填平。

（3）使用機(jī)械破碎大型石塊后進(jìn)行堆料，確保方格內(nèi)的填料與施工規(guī)范要求相符合;施工過(guò)程中，松鋪填料厚度應(yīng)小于50 cm，合理確定碾壓次數(shù)。

（4）控制路基碾壓質(zhì)量的重要指標(biāo)之一為含水率，施工路段使用輕重型壓路機(jī)械相互協(xié)作的碾壓方式。

（5）碾壓流程主要為初壓、復(fù)壓、終壓，碾壓施工中，遵循以下原則：先輕壓后重壓，先慢壓后快壓，先壓兩邊后壓中間。通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)路拱橫坡值，將路基內(nèi)的水分快速排出。

4.4 路基搭接部位工藝要點(diǎn)

施工過(guò)程中，新舊路基塔接部常出現(xiàn)大面積變形、反射裂縫等病害。因此施工中須予以重視，采取強(qiáng)夯等措施，提升路基穩(wěn)定性、承載力。

（1）開挖臺(tái)階：臺(tái)階開挖由機(jī)械、人工相互配合，臺(tái)階開挖前應(yīng)首先進(jìn)行排水防水措施，若開挖寬為2 m，橫坡度小于2.5%則滿足施工要求。

（2）增設(shè)土工格柵：根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)、規(guī)范要求，施工路段需明確壓實(shí)度、承載力，依據(jù)設(shè)計(jì)要求確定既有路基與新路基結(jié)合部是否需要采用增設(shè)土工格柵的方案。

（3）強(qiáng)夯施工能將新老路基結(jié)合處的強(qiáng)度、穩(wěn)定性增強(qiáng)，同時(shí)補(bǔ)夯壓實(shí)不足的地方。

5 結(jié)論

該文依托某高速公路軟土路基施工實(shí)踐，通過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)路堤施工情況，得出相關(guān)數(shù)據(jù)。經(jīng)分析認(rèn)為，通過(guò)深層最大側(cè)向位移速率這一指標(biāo)對(duì)填筑速率進(jìn)行控制，安全性不足，應(yīng)綜合兩大指標(biāo)即孔壓系數(shù)、地表沉降速率，對(duì)填筑速率進(jìn)行控制更為穩(wěn)妥。若地表沉降速度為10 mm/d或孔隙水壓變化較為劇烈時(shí)，應(yīng)第一時(shí)間終止填土施工，增加觀測(cè)頻次，靜置地基，保障土體有更多固結(jié)時(shí)間。

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收稿日期：2022-03-20

作者簡(jiǎn)介：田發(fā)全（1982—），男，本科，工程師，從事公路橋隧施工工作。