回填坍塌路基的沉降處理措施

衣松杰，杜武剛，張 剛，王 剛，寇景宇，陽 祿，胡 敏

（中交路橋建設(shè)有限公司，北京 101121）

1 背景概述

路基回填在中國是一項逐漸成熟的技術(shù)，對于路面的回填及路基的變形控制也有了卓越性的突破。路面建設(shè)無論是在材料、性能，或者是在環(huán)保、造價等方面都有了提升。在道路的養(yǎng)護中，為了充分利用道路中現(xiàn)有的資源、加強環(huán)保、降低成本等，用原有的道路的路面材料回填坍塌的路基，實現(xiàn)材料的再生利用。在一些低等級公路中，由于路面材料通常為混凝土，回填之后通常會出現(xiàn)一些變形破壞[1]。路基被破壞，會對一些在路面上行駛的車輛產(chǎn)生不良影響，嚴重降低行車的安全性。尤其是低等級公路，一旦路基發(fā)生沉降會使道路出現(xiàn)大面積塌方，給過往的車輛和行人帶來生命和財產(chǎn)損失。

國內(nèi)和國外已有的路基沉降變形預(yù)測方法大致可以分為理論公式法、數(shù)值計算方法、回歸分析方法[2]3大類。理論公式法是采用現(xiàn)有的沉降計算公式來進行沉降的計算，并通過固結(jié)度計算不同時期所造成的沉降量；數(shù)值分析法是采用沉降固結(jié)理論來進行研究，不同的是它采用了本構(gòu)關(guān)系來建立相關(guān)的數(shù)值模擬，根據(jù)模擬軟件來進行沉降量的計算；2013 年王瑞普等總結(jié)了地基沉降的計算方法的優(yōu)缺點，提出了一種用于改良地基沉降計算的理論和方法，并且利用現(xiàn)有的有限元軟件和有限單元法具體總結(jié)并計算得到了計算沉降的變形值，并通過現(xiàn)場實測和理論驗證了模型的正確性。

依托銅仁市江口縣江口至花橋公路路面改善提升工程，在以往中國現(xiàn)有路基變形控制技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，針對具體的廢舊路面材料回填坍塌路基的變形，總結(jié)廢舊材料回填坍塌路基變形控制技術(shù)，重點包括路基沉降的變現(xiàn)形式、路基回填造成沉降的原因、路基沉降的防治措施。

2 工程概況

擬建的銅仁市江口縣江口至花橋公路路面改善提升工程位于貴州省銅仁市江口縣境內(nèi)，起點位于蓮花路（龍井社區(qū)）江口大橋橋頭處，與蓮花路平交。起點樁號K0+000，項目整體沿北方向延伸，途經(jīng)王家山、齊心村、徐家坡、周家；終點止于花橋周家發(fā)電站，與現(xiàn)有公路順接，終點樁號K4+243。路線全長4.243 km，比計劃里程4.166 km 長0.257 km，與計劃里程基本相符，路基寬度為4.5 m，路面為水泥混凝土路面，道路等級為四級公路。該道路建設(shè)于2012 年，交通量小，由于年久失修，地方養(yǎng)護資金有限，全線路面破壞嚴重。

3 路基沉降主要表現(xiàn)形式

公路路基沉降是由多方面因素導(dǎo)致的，有的是直接由施工過程導(dǎo)致的，有的是施工不規(guī)范導(dǎo)致的，有的則是施工設(shè)計所導(dǎo)致的；也有的公路路基的沉降是由自然環(huán)境所導(dǎo)致的，自然災(zāi)害地震等都有可能會導(dǎo)致路基沉降，在道路使用過程中車輛長期荷載作用也會導(dǎo)致路基不均勻沉降[3]。在具體的案例中，可以大致將沉降分為4 種類型：①路基沉降變形。具體表現(xiàn)為路基路面發(fā)生垂直形式的沉降，這種沉降通常是由于路基自身沉降或者路基下地基承載力不足而引起的。這種沉降在低等級公路中尤為明顯，山區(qū)的公路里面也是最常見的。②路基壓縮變形。這種沉降通常是由于施工過程中回填料不符合規(guī)范要求、填方不合格導(dǎo)致的，通常在水和荷載的共同作用下導(dǎo)致沉降發(fā)生[4]。③地基沉降變形。這種沉降是由于地基的原因，在車輛荷載長期作用下，導(dǎo)致路基被破壞，路面出現(xiàn)裂縫。這種沉降變形通常出現(xiàn)在一邊臨空的公路，因為長期荷載作用所導(dǎo)致。④橋頭的沉降變形。這種沉降變形通常出現(xiàn)在橋頭和路基的接縫處，或者是道路的接縫處。

4 路基沉降帶來的危害

路基是公路建設(shè)的基礎(chǔ)，路基建設(shè)沒有瑕疵，公路被破壞的比例就不會很高。路基沉降會嚴重影響公路上行駛的車輛，低等級公路還會影響到行人、公共設(shè)施等。

4.1 路基沉降對公路安全的影響

公路沉降的危害性比較大，在具體案例中，一旦公路發(fā)生沉降，大到整段公路發(fā)生塌方，小到出現(xiàn)裂縫、鼓包等[5]。路基出現(xiàn)均勻沉降，對路基的危害相對而言稍微小一點；一旦出現(xiàn)不均勻沉降，破壞性就會大很多，如果出現(xiàn)大的裂縫，會造成路面不平整，對于過往車輛和行人將產(chǎn)生極大的安全威脅。

4.2 路基沉降對周圍環(huán)境的影響

低等級公路有的道路兩旁是房屋，有的道路兩旁是農(nóng)作物，在建設(shè)公路時，為了利民，從房屋或者從人口相對較多的地方修建公路是普遍的。如果路基一旦發(fā)生不均勻沉降，會對農(nóng)作物和房屋造成破壞，影響人們的正常生活，甚至還會威脅到人們的生命財產(chǎn)安全。

4.3 路基沉降對抗災(zāi)能力的影響

中國修建的建筑物通常都有一定的抵抗災(zāi)害的能力。但是一旦路基發(fā)生不均勻沉降，就會大大降低其抵抗自然災(zāi)害的能力，如果發(fā)生地震，在地震波的作用下，會加快公路破壞速度；如果出現(xiàn)雨水、冰雪等情況，就會順著裂縫往下滲透，直接滲透到路基里面，進一步破壞路基。

5 路基沉降原因分析

路基路面長期承受車輛荷載，在使用過程中會產(chǎn)生一定的破壞，常常會發(fā)生一系列的沉降。路基沉降會對行車安全產(chǎn)生影響，甚至還會加大汽車行駛過程中的危險性，導(dǎo)致不必要的危險出現(xiàn)[6]。

5.1 路基的填土材料壓實度不夠

在建設(shè)公路的過程中，對于填方路基通常要進行壓實，在壓實的過程中，由于各種原因會導(dǎo)致壓實的時間和密度不夠，容易導(dǎo)致路基沉降的產(chǎn)生。

在實踐工程中，路基土體壓實度不夠的主要的原因有以下幾種：①受施工條件的影響，在天氣干燥的地區(qū)施工時由于天氣的影響，會導(dǎo)致填方材料的粉碎性能達不到要求就進行填方，無法達到壓實度的要求，后續(xù)公路建設(shè)完成后，在車輛荷載的作用下，會導(dǎo)致路面出現(xiàn)不均勻沉降、裂縫等。施工時人行道與行車道不同時施工，拼接時沒有處理好，拼接處的壓實度就會不足。②有時為趕進度，施壓時間不足，路基壓實不充分，達不到要求。③一部分需要填方的區(qū)域，對填方材料的處理達不到要求，填方材料的含水率達不到最佳，未對其進行處理就填方，后續(xù)在地下水的作用下導(dǎo)致填方材料的含水率發(fā)生變化而影響路基的穩(wěn)定。④低等級公路施工涉及高填方時，不嚴格處理填方路基邊緣部分，路基邊緣的壓實度無法滿足要求，導(dǎo)致路基沉降發(fā)生[6]。

5.2 路基的填方料不均勻，控制不當(dāng)

在道路一般施工中，填方的料和級配很難控制，填方料往往是路面開挖的路塹和隧道里面所產(chǎn)生的廢料，導(dǎo)致填方料差異明顯，一系列的物理參數(shù)也相差甚遠。在實際施工中，為了趕工期，或者施工人員操作不達標，分層填方的厚度過大，就會導(dǎo)致壓實度達不到要求，久而久之，在車輛荷載的長期作用下，就會導(dǎo)致路面發(fā)生沉降。有時由于在填方料中存在膨脹性土，當(dāng)路基的排水系統(tǒng)發(fā)生故障時，一旦水滲入到路面中，路面就會出現(xiàn)鼓包而膨脹，久而久之，路面也會在荷載的作用下開裂。

5.3 地下水的作用

地下水補給方式有3 種，地下水在補給的同時也會發(fā)生排泄，地下水的含量不是一成不變的，會發(fā)生波動，導(dǎo)致地下土體的容重也會發(fā)生波動，更重要的是會導(dǎo)致土體中毛細管張力帶來的負孔隙壓力達到一定的數(shù)值。土體在水長期浸泡作用下也會產(chǎn)生軟化效果，使得土體變得易滑動。水不僅在這方面影響著地基，水位的變化還會影響水的有效應(yīng)力的變化和土體的飽和度。

5.4 地基的處理力度不夠

部分施工隊在處理難度較大的地基時，不按照要求去處理，導(dǎo)致道路完工后，在車輛的長期荷載作用下產(chǎn)生地基沉降問題。

6 路基沉降處理措施

6.1 路堤填方前原地面處理

在填方之前需對原地面進行處理。根據(jù)原地面的性質(zhì)和填方的高度選擇不同處理方式。在處理前將路基范圍內(nèi)的樹根、雜草等清除干凈。若基底面是腐殖土，則必須將腐殖土清除干凈，并進行換填，換填厚度根據(jù)具體情況確定，并進行壓實處理。坡面基底也需要處理。當(dāng)坡面較小的，只需要清理坡面的表層，清除表面的樹根、雜草和清除表面的腐殖土即可。當(dāng)坡度較大時，將坡面進行分階，與普通的階梯不同，它是將臺階設(shè)計成向內(nèi)傾斜狀，防止填料滑出。

6.2 路基填料處理

在低等級公路中路基的建設(shè)通常采用原地區(qū)材料回填，原地區(qū)材料一般指的是附加道路邊坡開挖形成的材料，這種開挖形成的材料通常情況下含水率是不達標的。因此在地下水補給和排泄的時候，會造成路基的含水率發(fā)生變化，容易使路基發(fā)生沉降。一定要提前處理好路基填方材料，填方材料的含水率不符合要求時，需對其含水率進行控制，控制最佳含水率通常采用的方式是在壓實之前對其進行翻曬或者灑水處理。

6.3 加強排水設(shè)施

在地下水補給和排泄的時候，會造成路基的含水率發(fā)生變化，容易使得路基發(fā)生沉降。由于地下水對路基的影響顯著，所以在低等級公路中要注意排水設(shè)施的修筑，修筑必要的排水溝、截水溝、涵洞等。在水流豐富的地段，為了保護路基路面，要嚴格阻隔水流。

7 結(jié)語

路基是路面穩(wěn)定的重要因素，也是保障道路上的車輛和行人安全的重中之重。如果路基穩(wěn)定性差，就會在使用過程中出現(xiàn)裂縫、沉降等。施工過程中要知曉路基危害產(chǎn)生的條件，加強對原地面的處理、加強排水措施等。本文以擬建的銅仁市江口縣江口至花橋公路路面改善提升工程為例，通過分析低等級公路中常見的幾種公路路基破壞形式，根據(jù)路基沉降帶來的危害分析路基回填沉降產(chǎn)生的原因，根據(jù)路基回填沉降產(chǎn)生的原因得出了處理措施。