市政道路施工中沉降段路基施工技術(shù)研究

唐丹

（臺州市市政基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)集團有限公司，浙江 臺州 318000）

0 引言

路基沉降是指在自身重力或外力作用下，道路基礎(chǔ)表現(xiàn)出來的明顯下沉現(xiàn)象，其不但會影響市政道路的整體美觀與使用，還有可能對行駛車輛造成嚴重的安全隱患。為在市政道路工程建設(shè)過程中避免路基沉降現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)仔細查找導(dǎo)致沉降問題的主要原因，從而在源頭上杜絕該類問題的出現(xiàn)[1]。為確保市政道路工程沉降段路基施工方案的順利實施，首先要做到“低填淺挖”，若道路沿線的地勢情況相對較為復(fù)雜，則應(yīng)在施工前期對周圍地形進行細致勘察；其次應(yīng)根據(jù)地段勘察結(jié)果，適當清除原有素填土，并回填適量的路基填料，以此確保施工路面能夠呈現(xiàn)相對平坦的狀態(tài)；最后要針對關(guān)鍵沉降區(qū)域進行重點回填，一方面避免因施工振動而導(dǎo)致的路基塌陷問題，另一方面也可以抑制凹陷路基發(fā)生再次沉降的情況。針對上述研究背景，對市政道路施工中的沉降段路基施工技術(shù)進行探討。

1 沉降段路基的特點

1.1 路面凹凸

在市政道路施工過程中，導(dǎo)致沉降段路基路面出現(xiàn)凹凸現(xiàn)象最直接原因就是基層路面結(jié)構(gòu)的支撐力不能夠與路基自身重量及外界負載壓力相匹配。就現(xiàn)有施工情況來看，市政道路工程多以粉土粒、黏土粒作為施工原材料，由于土粒中存在大量可以自由移動的負電荷離子，處于未成型狀態(tài)的土壤會自動吸收空氣中的水分子，若含水量過高，不但會改變土粒的原有黏結(jié)特性，還會改變未成型土壤中的空隙率，從而使路基表面結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)較為松軟的狀態(tài)，最終使其對外界負載壓力的支撐能力大幅下降。

設(shè)ρ為未成型土壤中的土粒分子密度；d0為土壤空隙直徑的初始值；d1為處于軟土形態(tài)下的土壤空隙直徑；dˉ為土壤空隙直徑均值；β為土粒分子的黏結(jié)系數(shù)；y?為土粒分子的黏結(jié)特征，將市政道路施工中沉降段路基路面的凹凸程度表達式定義為：

此外，受雨水沖刷作用的影響，沉降段路基路面也會呈現(xiàn)明顯的潮濕狀態(tài)，此時若基層路面結(jié)構(gòu)承擔的外界負載力作用較大，也會導(dǎo)致施工路面出現(xiàn)凹凸不平的情況。

1.2 連接縫隙

為避免沉降段路基出現(xiàn)再次塌陷的情況，在對市政道路進行施工時，必須根據(jù)路面的具體伸縮程度制定后續(xù)的管理與控制方案，特別是在處理不同類型的沉降問題時，應(yīng)注重對連接縫隙（如圖1所示）進行多次回填[2]。由于連接縫隙處始終存在較為明顯的路基開裂問題，當車輛行駛至該位置時會出現(xiàn)明顯的顛簸現(xiàn)象，不但會對施工道路的平整度造成影響，還會加重沉降段路基承擔的負載壓力，使縫隙兩端路基路面繼續(xù)后移，從而使開裂縫隙不斷增大，并最終造成路面斷裂。

針對圖1所示的沉降段路基連接縫隙，大多數(shù)市政道路工程都采取多次回填的施工處理方案，一方面能夠縮小施工范圍，不影響車輛及行人通過其他區(qū)域，另一方面也可以避免原有縫隙出現(xiàn)不斷開裂的情況，并最終實現(xiàn)對沉降段路基路面的合理保護。

1.3 路基缺損

隨著使用時間的延長，道橋沉降段路基路面承受的壓力形變量也在不斷累加，當其數(shù)值超過額定限度標準后，則會引發(fā)一系列的路面塌陷問題。在施工過程中，大多數(shù)沉降路段的土質(zhì)狀況相對較為疏松，且基礎(chǔ)路面承受的荷載不均勻，因此剪切力超標的現(xiàn)象時常發(fā)生，不但會嚴重影響市政道路的使用壽命，還有可能加重路基坍塌問題的出現(xiàn)[3]。因此，在市政道路施工中，應(yīng)重視沉降段路面的路基缺損問題。

規(guī)定γ表示沉降段路基的損傷定義系數(shù)，在施工強度指標為p?的情況下，建立公式（1），可將損傷定義系數(shù)γ的計算式表示為：

式（2）中：ε為施工向量的初始值；g?為沉降段路基的強勁度指標；f為道路承力系數(shù)；yˉ為市政道路工程建設(shè)行為量均值。

在公式（2）的基礎(chǔ)上，設(shè)ΔT表示市政道路工程的單位施工時間，r為沉降段路基破損系數(shù)；r′為系數(shù)r的補充向量；Eˉ為路面破損量均值；A為力學負載系數(shù)，將市政道路施工中沉降段路基的缺損程度h的表達式定義為：

為使市政道路工程的施工方案更具有針對性，在對沉降段路基進行施工時，應(yīng)同時考慮路面凹凸、連接縫隙、路基缺損三方面影響因素。

2 市政道路工程沉降段路基施工方案

2.1 擋土墻設(shè)計

在應(yīng)對市政道路施工沉降段路基的連接縫隙時，可以搭建擋土墻（如圖2所示），在提高路基路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時，確保車輛與行人的安全通過。市政道路施工沉降段路基中，土質(zhì)結(jié)構(gòu)與被支撐土體相連的部分被稱為墻背，可以為沉降段路基提供反向支撐力作用；墻背對面的臨空部分被稱為墻面，可以為未成型土壤提供足夠的流動空間；地基與墻體接觸的部分被稱為基底，負責穩(wěn)定擋土墻的連接狀態(tài)；基底對面墻體的頂面被稱為墻頂，負責阻擋外界流動土壤；基底前端與后端墻體分別被稱為墻趾和墻踵，能夠穩(wěn)定擋土墻與沉降段路基之間的連接關(guān)系[4]。

為更好地適應(yīng)高強度的負載壓力，在澆筑擋土墻時多使用混凝土材料，一方面可使路基破損區(qū)域內(nèi)的回填混凝土快速凝固，以便施工道路可以盡快恢復(fù)正常使用狀態(tài)；另一方面也可以起到明顯的加固作用。在市政道路施工中，針對沉降段路基構(gòu)建擋土墻，不但可以加快路面修建速度，還可以避免回填土壤發(fā)生坍塌現(xiàn)象，從而為施工人員的生命安全提供保障。

2.2 截水排水溝挖掘

為保障沉降段路基的穩(wěn)定性，在市政道路施工中根據(jù)水文地質(zhì)條件與水文地質(zhì)特征，在避免路基充水事件發(fā)生的同時，將沉降水疏導(dǎo)至周圍環(huán)境中（如圖3所示）[5]。不同于其他類型的疏水通路，市政道路工程中負責疏導(dǎo)沉降段路基地下水的截水排水溝基本存在于路基外表面，在雨水、沉降水、地下水的同步作用下，暫存于截水排水溝內(nèi)的水會對沉降段路基造成明顯的沖擊作用，因此在挖掘初期，應(yīng)使用水泥對路基側(cè)表面進行澆筑處理，但其澆筑厚度不宜過大，以免對水的疏導(dǎo)造成抑制性影響。

與擋土墻結(jié)構(gòu)不同，在挖掘截水排水溝時應(yīng)綜合考慮水體密度、土壤密度、泥漿密度等多項要素。在沉降段路基施工方案中，截水排水溝結(jié)構(gòu)的設(shè)計極為關(guān)鍵。

2.3 施工監(jiān)測平臺

在設(shè)計施工監(jiān)測平臺時，應(yīng)對市政道路沉降段路基的土質(zhì)情況進行細致測量，需要借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對所得信息進行全方位的檢索與分析，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建一種資源共享模式，在保證沉降段路基負載穩(wěn)定性的同時，為市政道路工程監(jiān)管工作的順利實施提供便利[6]。此外，為保障施工監(jiān)測平臺的時效性，還應(yīng)選擇較為適宜的設(shè)備對擋土墻、截水排水溝等結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性情況進行測量，并借助輸入軟件將這些數(shù)據(jù)信息反饋給核心處理器，以便其準確地掌握市政道路工程沉降段路基的施工進度。

3 實例分析

為驗證市政道路施工中沉降段路基施工技術(shù)的實際應(yīng)用能力，設(shè)計如下對比實驗。選擇圖4所示路段作為本次實驗的對象，分別應(yīng)用實驗組（上文所述施工技術(shù)）、對照組（傳統(tǒng)施工方法）方法對該地區(qū)的路基沉降問題進行處理。具體實驗流程如下：

步驟一：在圖4所示路段中，選擇兩個沉降程度相同的路基區(qū)域作為實驗組、對照組實驗對象；

步驟二：以一周作為實驗時長，分別利用實驗組、對照組方法對其各自的路基區(qū)域進行施工與治理；

步驟三：在一周的實驗時間內(nèi)，分別記錄實驗組、對照組的施工情況；

步驟四：對比實驗組、對照組施工情況。

離散度指標可以用來評價所選取施工方法對沉降段路基的治理情況，其數(shù)值越大表示所選取施工方法對沉降段路基的治理能力越強，即所選擇方法的施工質(zhì)量較好。具體計算表達式如下：

式（4）中：?為沉降段路基的土質(zhì)硬度；l為路基沉降長度。

表1反映了實驗組、對照組?指標與l指標的數(shù)值記錄情況（實驗組、對照組路基沉降長度初始值均為100cm）。

表1 實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

表1 （續(xù)）

分析表1可知，在整個實驗過程中所選取施工路段的土質(zhì)硬度始終未發(fā)生改變，實驗組、對照組路基沉降長度數(shù)值都呈現(xiàn)出不斷減少的變化趨勢。根據(jù)公式（4）可知，當?指標數(shù)值保持不變時，l指標數(shù)值越小，計算所得的μ指標數(shù)值也就越大。選取施工時間為7d時實驗組、對照組的記錄數(shù)據(jù)作為初始運算變量，按照公式（4）對μ指標進行計算，可知實驗組計算結(jié)果為0.47高于對照組計算結(jié)果0.12，即實驗組離散度指標數(shù)值大于對照組，因此，該市政道路施工中沉降段路基施工技術(shù)能夠?qū)β坊两祮栴}進行有效治理。

4 結(jié)語

新型市政道路施工中沉降段路基施工技術(shù)根據(jù)路面凹凸情況，確定連接縫隙所處位置，又聯(lián)合擋土墻、截水排水溝，對路基路面的缺損問題進行治理，與傳統(tǒng)施工方法相比，該施工方法匹配的離散度指標的數(shù)值水平更高，表明該方法對沉降段路基的治理能力更強，從實用性角度來看，更符合提升沉降段路基施工質(zhì)量，確保市政道路工程方案順利實施的應(yīng)用需求。