富水砂層地質(zhì)條件下公路路基沉降處理技術(shù)研究

中圖分類號(hào)U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)2096-8949（2025）08-0056-03

0 引言

公路路基作為支撐路面的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，其高度受開(kāi)挖與填筑作業(yè)影響，而邊坡坡度則依據(jù)地質(zhì)條件與橫斷面設(shè)計(jì)確定。路基施工涉及土方開(kāi)挖、壓實(shí)及鋪筑等多個(gè)復(fù)雜環(huán)節(jié)，需要依據(jù)路面狀態(tài)進(jìn)行維護(hù)與病害治理。在富水砂層這類地質(zhì)復(fù)雜的環(huán)境中，路基沉降問(wèn)題尤為突出，給施工帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)?；诖?，針對(duì)富水砂層地質(zhì)條件下的公路路基沉降處理技術(shù)顯得尤為重要。為了確保公路運(yùn)營(yíng)安全，延長(zhǎng)公路使用壽命，通過(guò)及時(shí)修復(fù)沉降維持路面綜合性能，該文旨在應(yīng)用適用于富水砂層地質(zhì)條件的公路路基沉降處理技術(shù)，以解決因富水砂層地質(zhì)特征而引發(fā)的路基沉降和變形等問(wèn)題。

1富水砂層路基地質(zhì)特征分析

富水砂層地質(zhì)條件下，公路路基沉降是一個(gè)需要特別關(guān)注的問(wèn)題。由于富水砂層的顆粒間連接較弱，容易受到外力擠壓而發(fā)生變形，高含水量也會(huì)使得砂層在受到荷載時(shí)使孔隙水壓力容易失衡，導(dǎo)致土體失穩(wěn)和沉降[1]?？紫抖却笠馕吨皩又写嬖诖罅康目臻g，這些空間在受到外力作用時(shí)容易壓縮，極易導(dǎo)致沉降。滲透性強(qiáng)使得地下水容易在砂層中流動(dòng)，從而影響土體的穩(wěn)定性和承載力。富水砂層地質(zhì)條件下的公路路基，由于富水砂層的地基承載力相對(duì)較低，當(dāng)公路荷載超過(guò)其承載力時(shí)便會(huì)導(dǎo)致路基發(fā)生沉降。因?yàn)榈叵滤坏纳岛土鲃?dòng)會(huì)改變土體的有效應(yīng)力狀態(tài)，從而影響路基的穩(wěn)定性，特別是當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r(shí)，更會(huì)增加土體的重量和孔隙水壓力，也會(huì)導(dǎo)致路基的變形或沉降。

2富水砂層公路路基沉降處理措施

針對(duì)富水砂層公路路基沉降問(wèn)題，可以采取排水固結(jié)法、注漿加固法、土工合成材料加固法以及預(yù)壓加載法等方法進(jìn)行處理。為了預(yù)防富水砂層公路路基沉降問(wèn)題的發(fā)生，在施工前應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察，了解地基土體的性質(zhì)、分布和厚度等信息，根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果和公路荷載要求，合理設(shè)計(jì)路基的斷面尺寸、排水設(shè)施和加固措施等[2]。在施工過(guò)程中嚴(yán)格控制填土速度、壓實(shí)度等關(guān)鍵參數(shù)，確保施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

2.1排水固結(jié)法

排水固結(jié)法是通過(guò)在軟土地基中設(shè)置排水系統(tǒng)（如砂井、排水板等），在地基上施加荷載（如堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓等），通過(guò)設(shè)置豎向排水結(jié)構(gòu)（如砂井、塑料排水板等）和水平排水結(jié)構(gòu)，使地基土體中的孔隙水逐漸排出，使土體發(fā)生固結(jié)變形，通過(guò)排水固結(jié)，地基土的強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng)，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性[3]。在富水砂層地質(zhì)條件下，排水固結(jié)法可以有效加速地基的固結(jié)過(guò)程，縮短預(yù)壓工程的預(yù)壓期，使沉降提前完成并提高地基的承載力。排水固結(jié)法施工工藝流程包括鋪設(shè)水平排水結(jié)構(gòu)、設(shè)置豎向排水結(jié)構(gòu)以及施加荷載等步驟，鋪設(shè)水平排水結(jié)構(gòu)和設(shè)置豎向排水結(jié)構(gòu)是改善地基排水條件的關(guān)鍵步驟，施加荷載則是使土體中的孔隙水排出的動(dòng)力來(lái)源[4。因此，對(duì)于富水砂層公路路基沉降問(wèn)題，排水固結(jié)法是一種值得推薦的處理方法。

2.2注漿加固法

注漿加固法是通過(guò)向地基中注入漿液，槳液在地基中擴(kuò)散、滲透并與地基土體發(fā)生物理和化學(xué)作用，形成新的膠結(jié)體。注漿材料的選擇應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)和注漿目的來(lái)確定，常用的注漿材料有水泥漿、水泥-水玻璃漿等。在實(shí)施注槳加固法過(guò)程中，要求注槳孔的布置應(yīng)合理，確保漿液能夠均勻地滲透到地基土中，要根據(jù)地基土的滲透性和注漿材料的流動(dòng)性來(lái)確定合適的注漿參數(shù)[5]。注漿過(guò)程中，還要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)注漿效果，如地基沉降、注漿壓力等，以便及時(shí)調(diào)整注漿方案。注槳加固法能很好地解決富水砂層公路路基沉降問(wèn)題，特別適用于富水砂層等軟土地基，能有效地填充地基中的空隙，增強(qiáng)地基的密實(shí)度和穩(wěn)定性。

2.3 土工合成材料加固法

土工合成材料，如土工格柵，具有抗拉強(qiáng)度大、延伸率低、蠕變小等特點(diǎn)，它對(duì)土體具有較強(qiáng)的嵌鎖、咬合作用，可以有效地約束土體的側(cè)向位移，克服土體的不均勻沉降，增強(qiáng)地基的承載能力。土工合成材料加固法特別適用于富水砂層等軟土地基，它能有效地對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，減少地基的總沉降，適應(yīng)路堤的快速填筑。土工合成材料加固法主要通過(guò)在公路路基中鋪設(shè)土工合成材料（如土工格柵、土工布、土工膜等），利用材料的拉力、抗剪強(qiáng)度和抗?jié)B性能，約束土壤顆粒的移動(dòng)，通過(guò)分散荷載，減小土壤變形，土工合成材料通常鋪設(shè)在路基的底層或中層，以形成一層或多層加固體系[。根據(jù)路基的沉降情況、土壤性質(zhì)、荷載要求等因素，將土工合成材料按設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)在路基上，并用專用固定件或土壤壓實(shí)設(shè)備將其固定，確保材料之間的搭接寬度和重疊方式符合設(shè)計(jì)要求。針對(duì)富水砂層公路路基沉降問(wèn)題，土工合成材料加固法在解決富水砂層公路路基沉降問(wèn)題方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

2.4 預(yù)壓加載法

預(yù)壓加載法是在建筑物的軟土地基上，預(yù)先堆放足夠的堆石或堆土等重物，通過(guò)預(yù)先在軟土地基上施加荷載，使地基土在荷載作用下逐漸固結(jié)和密實(shí)，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性，減少構(gòu)造物建成后的沉降量。在地基上堆放重物（水、土、砂、石等）進(jìn)行預(yù)壓，再通過(guò)在地基中設(shè)置排水砂井并鋪設(shè)不透氣的薄膜，利用真空泵抽出薄膜下的空氣，形成負(fù)壓，加速地基土的排水固結(jié)[。預(yù)壓加載法特別適用于淤泥質(zhì)黏土、淤泥與人工沖填土以及富水砂層等軟弱地基。堆載預(yù)壓時(shí)應(yīng)分級(jí)加載，逐級(jí)增加荷載，避免地基土因荷載過(guò)大而失穩(wěn)。真空預(yù)壓時(shí)，需要確保薄膜密封良好，防止漏氣影響預(yù)壓效果。預(yù)壓加載法能夠有效地提高地基的承載力和穩(wěn)定性，減少公路路基的沉降量，為公路的安全運(yùn)營(yíng)提供保障。針對(duì)富水砂層公路路基沉降問(wèn)題，預(yù)壓加載法是一種有效的解決策略。

2.5邊坡削坡與臺(tái)階開(kāi)挖措施

為提高路基的壓實(shí)度和穩(wěn)定性，需要將路基邊坡表層的植被土和軟弱土層進(jìn)行清除。首先進(jìn)行邊坡削坡與臺(tái)階開(kāi)挖施工，按照設(shè)計(jì)坡度要求挖成臺(tái)階狀，其高度與水平距離比按設(shè)計(jì)坡度要求開(kāi)挖，再進(jìn)行削坡，確保邊坡的坡度和平整度符合設(shè)計(jì)要求。在削坡與開(kāi)挖過(guò)程中，要計(jì)算邊坡樁身截面的受力情況以及樁側(cè)摩擦力的分布（考慮摩擦力平均值、總摩擦力值與微段樁直徑的關(guān)系），更精確地掌握邊坡在開(kāi)挖過(guò)程中的受力狀態(tài)，防止邊坡塌方。邊坡削坡可增加地基水平位移，設(shè)置拼接臺(tái)階，使其與臺(tái)階開(kāi)挖尺寸適配。邊坡削坡施工現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。

由圖1可知，通過(guò)清除邊坡上的危巖、松土等潛在隱患，可防止滑坡崩塌。針對(duì)富水砂層等復(fù)雜地質(zhì)條件，采用機(jī)械與人工相結(jié)合的削坡方法，對(duì)難以機(jī)械作業(yè)的堅(jiān)硬區(qū)域進(jìn)行爆破處理，再使用人工技術(shù)進(jìn)行修整。施工前要充分完成現(xiàn)場(chǎng)勘察、方案設(shè)計(jì)、材料準(zhǔn)備、設(shè)備調(diào)配等工作，安排設(shè)計(jì)人員對(duì)邊坡進(jìn)行測(cè)量，確定削坡的坡度和高度。削坡完成后應(yīng)及時(shí)對(duì)邊坡進(jìn)行防護(hù)處理，如設(shè)置護(hù)腳矮墻、排水溝等，減少對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的破壞。削坡處理后應(yīng)進(jìn)行臺(tái)階開(kāi)挖，采取等高線開(kāi)挖法設(shè)置開(kāi)挖進(jìn)深，臺(tái)階寬度和高度應(yīng)根據(jù)邊坡的坡度、土質(zhì)和開(kāi)挖設(shè)備等因素確定。開(kāi)挖過(guò)程中，要根據(jù)實(shí)際情況控制開(kāi)挖深度和速度，降低邊坡擾動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，還需要進(jìn)行邊坡支護(hù)，設(shè)置錨桿、噴漿等，提高邊坡的穩(wěn)定性。

2.6路基土工格室加筋處理

為進(jìn)一步提高路基的承載能力和穩(wěn)定性，在邊坡削坡與臺(tái)階開(kāi)挖后還應(yīng)進(jìn)行路基土工格室的加筋處理。土工格室可提高填料的綜合性能，在設(shè)置土工格室時(shí)，要基于路基土體的物理力學(xué)性質(zhì)（如黏聚力、抗剪強(qiáng)度等），通過(guò)計(jì)算穩(wěn)定性系數(shù)來(lái)評(píng)估路基的穩(wěn)定性。結(jié)合參數(shù)設(shè)置有效的沉降處理錨桿，通過(guò)調(diào)整支護(hù)剪力來(lái)應(yīng)對(duì)路基的沉降傾向。同時(shí)，土工格室的加筋處理還提供了側(cè)向約束力，增強(qiáng)了路基的承載能力。在路基填筑過(guò)程中，需要將土工格室鋪設(shè)在基底和路床底部等關(guān)鍵位置，根據(jù)路基填高的不同調(diào)整土工格室的鋪設(shè)層數(shù)和位置，達(dá)到最佳的加固效果，進(jìn)一步提高了地基的承載能力和穩(wěn)定性。土工格室加筋施工現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示。

3 實(shí)例論證分析

3.1 工程概況及準(zhǔn)備

根據(jù)公路路基沉降處理實(shí)例分析要求，該文選取X工程作為實(shí)例展開(kāi)分析。某工程位于四川省成都市中心位置，與主干線存在相交關(guān)系。其中，路基寬度設(shè)定為 2 6 m ，以適應(yīng)八車道的通行需求，并輔以雙側(cè)加寬措施。行車道寬度為 2 m×4 m×3 . 7 5 m ，左右兩側(cè)各設(shè)有 0 . 7 5 m 的路緣帶，以提供安全駕駛環(huán)境。受承載運(yùn)輸量變化影響，其路基路面損壞較為嚴(yán)重。針對(duì)該路段出現(xiàn)的路基沉降問(wèn)題，尤其是為防止因不均勻沉降導(dǎo)致的橋頭跳車現(xiàn)象，工程中決定采用濕噴法進(jìn)行加固處理，并在后續(xù)進(jìn)行了加鋪改造工作。為精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)路基的沉降情況，在施工現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，利用沉降板進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，為后續(xù)的沉降處理提供可靠數(shù)據(jù)支持。沉降板布設(shè)如圖3所示。

由圖3可知，具體的觀測(cè)斷面需要根據(jù)實(shí)際情況而定，并設(shè)置合理的舊路基分隔帶。每填筑層設(shè)置一個(gè)觀測(cè)帶，并進(jìn)行輔助加測(cè)。試驗(yàn)沉降板規(guī)格為 4 0 0 m m× 2 0 m m 鋼板，每一截長(zhǎng)度均為 1 8 c m ，通過(guò)絲口進(jìn)行連接，降低填料的下沉落管風(fēng)險(xiǎn)。沉降板應(yīng)始終布設(shè)在 1 ～ 2 層壓實(shí)土的水平層中，預(yù)先開(kāi)挖 3 0 c m 基坑，調(diào)整測(cè)管頂面間距，設(shè)置合理的安全距離。待上述步驟完畢后，調(diào)整搭接距離并及時(shí)完成鋪筑與填土，以此為基礎(chǔ)開(kāi)展施工效果分析。

3.2 施工效果與討論

結(jié)合上述試驗(yàn)準(zhǔn)備，可進(jìn)行公路路基沉降處理實(shí)例分析，即在選取的目標(biāo)工程中設(shè)置若干個(gè)有效的路基沉降點(diǎn)設(shè)置有效的點(diǎn)位編號(hào)，使用該文設(shè)計(jì)的富水砂層地質(zhì)條件下公路路基沉降處理技術(shù)進(jìn)行處理，利用MK5654雙軸傾角沉降傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果與施工允許標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，得到的實(shí)例分析結(jié)果如表1所示。

由表1可知，在富水砂層地質(zhì)條件下，針對(duì)公路路基沉降問(wèn)題，該文設(shè)計(jì)的沉降處理技術(shù)顯著有效，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位（G101-G102 ～ G109-G111）的沉降值均遠(yuǎn)低于施工允許沉降值，且沉降值穩(wěn)定，波動(dòng)范圍在 之間，不受監(jiān)測(cè)點(diǎn)位與中心基點(diǎn)距離增加的影響。這表明該技術(shù)不僅有效控制了路基沉降，還展現(xiàn)了良好的穩(wěn)定性和適用性，可以滿足工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，富水砂層地質(zhì)條件下公路路基沉降問(wèn)題是路基施工中的關(guān)鍵問(wèn)題。文章通過(guò)分析富水砂層的地質(zhì)特點(diǎn)及其對(duì)路基沉降的影響，采取了針對(duì)性的處理技術(shù)和預(yù)防措施，可以有效地控制路基沉降問(wèn)題的發(fā)生和發(fā)展，也有效地解決了富水砂層地質(zhì)條件下公路路基的變形和沉降問(wèn)題。實(shí)例分析結(jié)果表明：設(shè)計(jì)的公路路基沉降處理技術(shù)的處理效果較好，處理后的路基沉降值符合施工標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的工程實(shí)用價(jià)值。

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