高速公路路基沉降及施工控制技術(shù)

楊磊鑫

（甘肅順達(dá)路橋建設(shè)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

高速公路是現(xiàn)代化交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，不僅對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，也對(duì)提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)整體競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。高速公路規(guī)劃受地理環(huán)境和區(qū)位因素影響較大，所以高速公路路基沉降問題對(duì)高速公路安全運(yùn)營(yíng)影響最大。高速公路路基沉降不僅會(huì)影響道路的平整度和行車的舒適度，還會(huì)導(dǎo)致路面龜裂、瀝青層剝離等嚴(yán)重的路面病害。所以為了保障高速公路的安全、舒適和可靠運(yùn)營(yíng)，必須采取有效的措施控制高速公路路基沉降問題。

1 高速公路路基沉降的主要特點(diǎn)以及原因

1.1 高速公路路基沉降的主要特點(diǎn)

（1）漸進(jìn)性沉降。高速公路路基沉降運(yùn)動(dòng)發(fā)展十分緩慢。這是因?yàn)槁坊碌牡鼗翆釉谑艿胶奢d后，會(huì)逐漸發(fā)生壓縮和變形，導(dǎo)致路基下沉。隨著時(shí)間的推移，地基土層的壓縮和變形會(huì)不斷加深，從而導(dǎo)致路基下沉的程度逐漸加深。所以高速公路路基沉降是一個(gè)漸進(jìn)性的過程。

（2）空間分布不均。高速公路路基沉降通常是空間分布不均的，不同位置路基下沉的程度不同。這是因?yàn)楦咚俟仿范卧诓煌恢贸惺艿暮奢d大小和類型不同。如跨越橋梁、路基陡坡等地方荷載較大，路基下沉的程度也相對(duì)較大；而在平坦路段荷載較小，路基下沉的程度也較小。因此不同位置路基下沉的程度不同，導(dǎo)致高速公路路基沉降的空間分布不均。

（3）形變影響。高速公路路基沉降導(dǎo)致地形形變，影響到路面結(jié)構(gòu)，對(duì)行車舒適性和安全性造成極大威脅。而形變方式多數(shù)是垂直形變、橫向形變和縱向形變。垂直形變指路面沿垂直方向的變形，一般表現(xiàn)為路面的凹陷或隆起；橫向形變指路面沿橫向方向的變形，通常表現(xiàn)為路面的橫向裂縫和邊溝的變形；縱向形變指路面沿縱向方向的變形，表現(xiàn)為路面的縱向裂縫和車轍的變形。路面形變對(duì)車輛的行駛安全造成極大威脅，進(jìn)而造成車禍的發(fā)生。所以高速公路路基沉降的形變影響是需要注意和處理的問題。

（4）建設(shè)和使用階段的不同。高速公路路基沉降在施工不同階段表現(xiàn)不同。在建設(shè)階段，路基沉降通常是因?yàn)槭┕べ|(zhì)量不佳或者基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理等原因?qū)е隆Ｈ缭谔钪坊鶗r(shí)未經(jīng)過充分壓實(shí)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不滿足實(shí)際承載需求等都會(huì)導(dǎo)致路基沉降。在使用階段，路基沉降通常是因?yàn)殚L(zhǎng)期使用和荷載過重等原因?qū)е?。如頻繁的重型車輛通行、路面設(shè)計(jì)不合理等都會(huì)導(dǎo)致路基沉降。因此在高速公路建設(shè)和使用的不同階段，需要針對(duì)不同的原因進(jìn)行路基沉降的處理和預(yù)防。

（5）對(duì)交通影響較大。高速公路路基沉降對(duì)交通安全和效率影響較大。一旦路基沉降，會(huì)導(dǎo)致路面的變形、路面高低不平、車輛行駛不穩(wěn)定等問題，從而增加交通事故的發(fā)生率。在公路建設(shè)過程中，由于地基沉降會(huì)使道路的承載力下降，造成道路的破壞。這些問題的出現(xiàn)，將給城市道路帶來很大的影響，嚴(yán)重時(shí)將造成城市道路的擁堵。因此，在施工過程中，必須對(duì)路基沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以保證道路的安全、暢通。

1.2 高速公路路基沉降的原因

（1）土質(zhì)條件不良。土質(zhì)條件不同對(duì)路基的穩(wěn)定性影響也不同。例如在河岸、湖泊等水域附近的高速公路，由于土層通常較松散，土質(zhì)中含水量較高，易受水土流失和沉積影響，因此容易發(fā)生路基沉降。

（2）填筑土壓實(shí)不足。在建設(shè)過程匯中，高速公路的路基土壤必須壓實(shí)，才能保證路基的穩(wěn)固。如果壓不實(shí)路基下沉概率就會(huì)上升。這種情況通常出現(xiàn)在填土材料質(zhì)量不好、填土厚度不足、壓實(shí)方式不當(dāng)?shù)惹闆r下。

（3）荷載過重。路面承載車輛行駛的荷載，也會(huì)造成路基沉降。大型貨車和客車等對(duì)路基荷載的影響比小型汽車大得多，長(zhǎng)時(shí)間的重載和超載會(huì)引起路基沉降。路段的坡度和彎曲度等也會(huì)影響車輛的速度和荷載，從而影響路基的穩(wěn)定性。路基在車輛的行駛中受到壓力，土壤縮塌引起路基沉降問題。

（4）外界自然環(huán)境的影響。外界環(huán)境也會(huì)影響高速公路的建設(shè)過程，從而引起路基沉降。如氣候的變化，如雨水過多或過少、溫度變化等都會(huì)對(duì)路基產(chǎn)生影響，尤其是在雨季和雪季，路面容易出現(xiàn)坑洼和積水。地震等自然災(zāi)害也會(huì)對(duì)路基產(chǎn)生影響，引起路基的沉降和變形。

（5）施工質(zhì)量不良。在高速公路建設(shè)過程中，如果施工質(zhì)量不良，也會(huì)導(dǎo)致路基沉降。如路基填土材料沒有經(jīng)過篩選、土質(zhì)不均勻、壓實(shí)不到位等都會(huì)影響路基的穩(wěn)定性。如果施工人員的技術(shù)水平不高，工藝操作不當(dāng)，也會(huì)影響路基的穩(wěn)定性。在建設(shè)過程中，還要考慮周邊環(huán)境對(duì)施工的影響，如河流、山坡、道路等都會(huì)對(duì)施工過程造成影響，如果不加以處理，也會(huì)導(dǎo)致路基沉降的發(fā)生。

2 高速公路路基沉降的施工技術(shù)控制

2.1 控制沉降的觀測(cè)技術(shù)

高速公路是國(guó)家重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施之一，路基的穩(wěn)定性是保證高速公路正常運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)。然而高速公路路基沉降是一個(gè)普遍存在的問題，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和控制，就會(huì)導(dǎo)致路基的沉降過度，給交通帶來嚴(yán)重的影響，甚至危及交通安全。路基沉降的過程控制在高速公路的施工和后續(xù)維護(hù)中是相當(dāng)重要的。

路基沉降的關(guān)鍵控制技術(shù)就是路基觀測(cè)。觀測(cè)技術(shù)的主要任務(wù)是及時(shí)發(fā)現(xiàn)路基沉降的情況，對(duì)沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。在觀測(cè)時(shí)，必須選擇正確的觀測(cè)時(shí)間點(diǎn)，并且對(duì)觀測(cè)設(shè)備的要求也較高。觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)該位于路基中心線附近，且離路面較遠(yuǎn)的位置，以避免路面荷載對(duì)觀測(cè)結(jié)果的影響。觀測(cè)設(shè)備可以采用測(cè)水準(zhǔn)儀、傾斜儀、應(yīng)變計(jì)等，具體設(shè)備的選擇需要根據(jù)路段的特點(diǎn)和需要觀測(cè)的參數(shù)來進(jìn)行選擇。對(duì)觀測(cè)中使用的設(shè)備也必須符合相關(guān)技術(shù)要求。

觀測(cè)后的數(shù)據(jù)整理是路基沉降預(yù)防的關(guān)鍵。觀測(cè)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的處理。觀測(cè)數(shù)據(jù)可以通過電腦進(jìn)行處理，得出沉降的數(shù)值。在高速公路路基沉降的施工過程中，觀測(cè)技術(shù)是至關(guān)重要的一環(huán)，可及時(shí)掌握沉降情況，采取措施進(jìn)行控制。沉降觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)采用鋼管法或電液測(cè)量法，觀測(cè)頻率要根據(jù)施工進(jìn)度和地質(zhì)條件等因素確定。同時(shí)，在數(shù)據(jù)處理和分析過程中，需要考慮到觀測(cè)誤差的影響，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，得出真實(shí)的沉降數(shù)據(jù)。控制沉降的觀測(cè)技術(shù)對(duì)高速公路的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)具有極其重要的意義。

2.2 控制沉降的地基技術(shù)

在高速公路的建設(shè)中，控制路基沉降是至關(guān)重要的。因?yàn)槿绻坊两党^了一定程度，將會(huì)導(dǎo)致路面破裂、損壞、塌陷等嚴(yán)重問題，嚴(yán)重影響交通安全和道路使用壽命。為了保證高速公路的安全和正常運(yùn)行，需要采用適當(dāng)?shù)牡鼗夹g(shù)來控制路基沉降。

（1）地基加固技術(shù)。地基加固技術(shù)是控制路基沉降的有效手段。它主要是通過加強(qiáng)路基下的土層，增加土體的承載力和抗沉降能力，來控制路基的沉降。目前，常用的地基加固技術(shù)有增強(qiáng)土壤地基、加筋土壤地基和鋼板樁加固地基等。

（2）地基改良技術(shù)。地基改良技術(shù)是通過改變土體的物理和化學(xué)性質(zhì)，使其具有較高的承載力和抗沉降能力，從而達(dá)到控制路基沉降的目的。常用的地基改良技術(shù)包括灰漿注漿、碎石壓實(shí)、混凝土澆筑等。

（3）地基排水技術(shù)。地基排水技術(shù)是通過在路基下設(shè)置排水設(shè)施，將地下水及時(shí)排走，減少土壤的水分含量，提高土體的承載能力和抗沉降能力。常用的地基排水技術(shù)包括排水溝、排水管、泄水孔等。

（4）路基預(yù)壓技術(shù)。路基預(yù)壓技術(shù)是在路基施工時(shí)，通過設(shè)置預(yù)壓裝置對(duì)路基進(jìn)行預(yù)壓，增加路基的初始應(yīng)力，從而減小路基的沉降。常用的預(yù)壓裝置有壓路機(jī)、重錘等。

控制沉降的地基技術(shù)是高速公路建設(shè)中非常重要的一環(huán)。通過采用適當(dāng)?shù)牡鼗庸?、改良、排水和預(yù)壓技術(shù)，可以有效控制路基沉降，保證高速公路的安全和正常運(yùn)行。

2.3 加強(qiáng)特殊段的施工

（1）地質(zhì)勘察和設(shè)計(jì)。在高速公路建設(shè)過程中，對(duì)于地質(zhì)條件復(fù)雜或地形險(xiǎn)峻的路段，需要進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察和分析，以了解地質(zhì)條件和地形特點(diǎn)，為后續(xù)施工提供依據(jù)。在勘察和分析的基礎(chǔ)上，需要制定出適合特殊路段的路基結(jié)構(gòu)方案，包括路基的高度、坡度、路基寬度等。為了減少路基沉降的風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)方案需要滿足路基的承載能力和穩(wěn)定性要求。路基結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行仿真分析，以確保其穩(wěn)定性和安全性。這樣的措施可以有效提高路基的可靠性和耐久性，從而降低后期維護(hù)成本。

（2）土工材料的選擇。對(duì)于特殊路段，需要選擇適合的土工材料來增強(qiáng)路基結(jié)構(gòu)，提高路基的承載能力和穩(wěn)定性。常用的土工材料包括土工合成材料、地面加筋網(wǎng)和地下水位控制系統(tǒng)等。這些措施將有助于提高路基的可靠性和耐久性，并降低后期維護(hù)成本。還需要根據(jù)特殊路段的實(shí)際情況，選擇合適的土工材料，并根據(jù)施工工藝要求進(jìn)行正確的材料使用和施工管理，以確保土工材料的作用發(fā)揮到最大限度。

（3）加強(qiáng)施工質(zhì)量管理。建立科學(xué)的施工管理制度是保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)。這需要制定科學(xué)、合理的施工管理制度，包括施工方案、工程量清單、進(jìn)度計(jì)劃、質(zhì)量控制計(jì)劃、安全生產(chǎn)計(jì)劃等，以確保施工過程中各項(xiàng)工作的有序進(jìn)行；嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工也是保證施工質(zhì)量的重要措施。在施工過程中，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，確保每一個(gè)工藝環(huán)節(jié)都符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和考核，提高工作質(zhì)量和效率。只有建立科學(xué)的施工管理制度，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工，加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理，采用高科技手段和建立健全的質(zhì)量監(jiān)督體系，才能確保高速公路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的順利進(jìn)行，降低路基沉降的風(fēng)險(xiǎn)，提高高速公路的安全性和可靠性。

（4）加強(qiáng)路基養(yǎng)護(hù)管理。在高速公路建成后，需要進(jìn)行定期的路基養(yǎng)護(hù)管理。養(yǎng)護(hù)管理包括路面狀況檢查、路基穩(wěn)定性檢測(cè)、排水系統(tǒng)檢查、土工材料檢測(cè)等等。通過對(duì)路基的定期檢測(cè)和養(yǎng)護(hù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)路基沉降、路面損壞等問題，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行修復(fù)和加固，避免事故的發(fā)生。還需要注意排水系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)，保證排水暢通，避免水分滲透導(dǎo)致路基失穩(wěn)。還應(yīng)注意要定期更換路面標(biāo)志、路燈等設(shè)施，確保高速公路設(shè)施的完好性和使用效果。

2.4 降低路基施工處的地下水位

在進(jìn)行路基填方施工前，需要對(duì)施工區(qū)域的地下水位進(jìn)行勘探和分析，確定地下水位的高度和變化規(guī)律。根據(jù)地下水位的高度和變化規(guī)律，制定相應(yīng)的地下水位降低方案，選擇合適的降水技術(shù)和設(shè)備。其次，進(jìn)行地下水位降低施工時(shí)，需要采取措施保證施工區(qū)域的排水暢通，避免地下水位下降后形成積水。為了有效控制高速公路路基沉降，需要采取措施加強(qiáng)地下水位的管理。一般來說，可采用泵站設(shè)置和挖掘排水溝渠等方式控制地下水位。同時(shí)，需要關(guān)注施工區(qū)域周圍地下水位的變化，這對(duì)路基沉降有較大的影響。因此，在施工過程中，應(yīng)密切關(guān)注地下水位的變化，并及時(shí)采取相應(yīng)的措施。

2.5 加強(qiáng)路基壓實(shí)度

（1）施工材料的選擇。一般來說，需要選擇具有良好承載能力和穩(wěn)定性的材料，如高強(qiáng)度混凝土、大塊石料等。此外，還需要根據(jù)施工條件和設(shè)計(jì)要求，選擇適當(dāng)?shù)牟牧?。同時(shí)，在選擇材料時(shí)還需注意材料的質(zhì)量問題。材料質(zhì)量差會(huì)導(dǎo)致施工質(zhì)量低下，從而增加路基沉降的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在選材過程中，需要重視材料的質(zhì)量監(jiān)控和質(zhì)量檢驗(yàn)，確保所選材料符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。

（2）壓實(shí)設(shè)備的選擇。在高速公路路基沉降的施工過程中，壓實(shí)設(shè)備的選擇也是至關(guān)重要的。壓實(shí)設(shè)備的選用直接影響到路基的壓實(shí)效果和穩(wěn)定性。通常采用的壓實(shí)設(shè)備有壓路機(jī)、振動(dòng)壓實(shí)機(jī)等。在選擇壓實(shí)設(shè)備時(shí)，需要考慮施工區(qū)域的地形和土質(zhì)情況，選擇適合的壓實(shí)設(shè)備。例如，對(duì)于路基較硬的區(qū)域，可以采用大型壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)；對(duì)于路基較松軟的區(qū)域，可以采用振動(dòng)壓實(shí)機(jī)進(jìn)行壓實(shí)。

（3）壓實(shí)工藝的控制。在施工過程中，應(yīng)根據(jù)路基材料的性質(zhì)、路基厚度和路基用途等因素，合理地選擇壓路機(jī)的類型、輪胎的壓力和輪輞間距等參數(shù)，以及壓實(shí)的層數(shù)、次數(shù)和速度等工藝參數(shù)，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和控制。在壓實(shí)過程中，還應(yīng)及時(shí)對(duì)路基的壓實(shí)效果進(jìn)行檢查和評(píng)價(jià)，并根據(jù)檢查結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。

（4）壓實(shí)質(zhì)量的檢驗(yàn)。壓實(shí)質(zhì)量的檢驗(yàn)是保證路基穩(wěn)定性和耐久性的重要環(huán)節(jié)。在施工中，需要采用合適的壓實(shí)設(shè)備和方法，以確保路基達(dá)到預(yù)定的密實(shí)度要求。壓實(shí)質(zhì)量的檢驗(yàn)包括密實(shí)度測(cè)試、樣品采集等。實(shí)度測(cè)試是利用密實(shí)度試驗(yàn)儀對(duì)路基進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)路基的密實(shí)度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。密實(shí)度試驗(yàn)儀可以實(shí)時(shí)記錄密實(shí)度值和壓實(shí)次數(shù)，以及每次壓實(shí)的厚度和壓實(shí)面積，為壓實(shí)質(zhì)量的檢驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支持。

（5）養(yǎng)護(hù)管理的加強(qiáng)。在養(yǎng)護(hù)管理方面，對(duì)于已經(jīng)建成的高速公路，需要對(duì)路基進(jìn)行定期的檢查和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理路基沉降等問題。對(duì)于新建的高速公路，還需要在施工完成后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理，以確保路基沉降得到控制。常見的養(yǎng)護(hù)措施包括水土保持、排水設(shè)施的維護(hù)和清理、防止車輛荷載過重等。通過加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理，可以有效減少路基沉降問題的發(fā)生，延長(zhǎng)路基使用壽命。

3 結(jié)束語

在高速公路建設(shè)中，控制路基沉降是保障道路安全和可持續(xù)運(yùn)營(yíng)的重要措施。通過采用合適的地基技術(shù)，加強(qiáng)施工質(zhì)量管理和實(shí)施科學(xué)的沉降觀測(cè)技術(shù)，可以有效控制路基沉降的風(fēng)險(xiǎn)，提高路基的穩(wěn)定性和承載能力。同時(shí)，路基的建設(shè)也需要考慮地質(zhì)環(huán)境和氣候等因素，采取相應(yīng)的措施，避免地下水位和其他因素對(duì)路基沉降的影響。通過科學(xué)的施工技術(shù)和嚴(yán)格的質(zhì)量管理，可以確保高速公路路基的安全和可靠運(yùn)營(yíng)，促進(jìn)交通事業(yè)的發(fā)展。