高速公路路基施工監測與軟基處理措施研究

摘要：高速公路路基施工質量作為影響高速公路總體運行效果的關鍵因素，成為施工中關注的重點。提高高速公路路基施工的監測水平和精度，采取有效合理的措施增強軟土路基的穩定性對縮短高速公路建設工期、降低建設成本、提高施工質量具有重要的理論和應用價值。

關鍵字：路基；施工監測；處理措施

1 引言

近年來，隨著我國區域經濟的快速發展，區域間溝通、協調和聯系日益緊密。高速公路作為最便捷、最快速、通行率最高的運輸方式，對改善交通運輸條件，方便人民生活，推動地方經濟協調快速發展起了巨大的推動作用。因此，高速公路的地基施工質量作為影響高速公路總體運行效果的關鍵因素，成為施工中關注的重點。加強高速公路路基施工的監測水平和精度，采取有效合理的措施增強軟土路基的穩定性對縮短高速公路建設工期、降低建設成本、提高施工質量具有重要的理論和應用價值。

2 軟土地基變形機理研究

由于高速公路要求高通行率、高建設標準、高安全系數和軟土路基的低強度、低透水性、高壓縮性、低穩定性之間存在巨大的矛盾和反差，造成軟土地區高速公路路基的設計和施工難度很大。因此，需要研究和分析軟土地基的變形機理，以提高軟基處理的針對性。

軟土地基的沉降和變形按其變形特征可分為三類，瞬時沉降（初始沉降、不排水沉降）、固結沉降（主固結沉降）和次固結沉降（次壓縮沉降、蠕變沉降）。瞬時沉降指的是在荷載增加的瞬間，由于土體中的孔隙水來不及排出，所以土體的體積變化很小，但荷載的增加使得土體的整體受力發生變化，產生剪切變形，但此時的沉降變形很小，主要由兩方面原因引起，一是地基的彈性變形，二是由低級塑性區開展繼而擴大所產生的側向剪切位移引起的，變形量的大小主要跟加荷方式和加荷速率密切相關。固結沉降產生的主要原因是荷載壓力引起超孔隙水壓力的水力梯度增加，促使水從土體內排出，而應力增量轉移到土骨架上以致沉降的發生。固結沉降室軟土地基沉降的主要組成部分。次固結沉降的產生是由于超靜孔隙水壓力基本消散，在有效應力基本上不變的情況下，隨時間繼續發生的沉降量。次固結沉降的速度很慢且變化量很小，因此，在實際工作中常省略考慮。

3 軟土地基施工變形監測方法研究

由于軟基的沉降主要加荷方式和加荷速率密切相關，因此，軟基監測的主要目的就是通過施工監測，控制填土速率，確保路基施工安全。在確保路基安全的前提下，盡可能提高加載速度，縮短填土施工歷時，以便給預壓留出更多的時間，提高路基質量。同時，將監測數據作為路基土方增量的計算依據。

3.1 軟基施工觀測斷面和水準點的設置

軟基觀測斷面應該能夠反映軟基最不穩定特性，以最大限度的通過監測結果知道工程施工。因此，在監測斷面的選擇上，一般選擇含水量最高、孔隙比最大、承載力最低、預計沉降量最大、軟土層相對最厚的位置，同時考慮軟基特性的不穩定和差異性，一般相隔2公里設置一個斷面。軟基監測儀器一般包括表層沉降板、測斜管和孔壓計以及常規的測量設備等。斷面選擇確定后，一般需要在測區內設置埋設標志的適量水準觀測點，同時，在沉降區外圍相對穩定的區域選擇至少三個基準點，通過高等級水準點聯測的方式，確定基準點的精確高程值，并可通過三點間的聯測確定水準點的精度。水準點應設在不受垂直向和水平向變形影響的堅固的地基上或永久建筑物上，其位置應盡量滿足觀測時不轉點的要求，每三個月用路線測設中設置的水準點作為基準點，對設置的臨時水準點校核一次。

3.2 軟基施工監測頻率

從監測板埋設第一個月開始，每三天需要對設置的監測點觀測一次，根據施工進度的不同，一般第二個月到第三個月監測的間隔可以變為7天一次，從第四個月開始直至鋪筑路面期間，15天對監測點高程變化進行一次監測。隨著沉降量的減小，沉降趨于穩定。通車以后，可每隔一到三個月監測一次。

3.3 軟基施工變形預測方法

在工程施工過程中，通常需要根據監測數據的變化和累積以及工程的施工進度情況，采用合理而科學的變形預測方法，預估軟基的沉降量隨時間的變化關系，以指導施工中采取既經濟又合理的方法對軟基處理進行設計施工。傳統的施工變形預測方法需要的觀測數據比較多，數據的累積性較大，需要的觀測時間較長，只有在實測沉降趨勢趨于收斂時推算的結果比較理想，所以對施工過程的指導作用較差。近年來，常用的軟基施工沉降預測方法有固結度對數配合法、Asaoka法、修正雙曲線法以及修正的指數曲線配合法對軟基施工變形情況進行預測，所以，在具體的施工過程中，可根據現場條件，數據監測的實際情況，選擇上述方法中的一種或幾種，預測軟基變形的趨勢，指導軟基處理和施工。

4 高速公路軟基處理措施研究

目前，在高速公路施工過程中，控制軟基變形、提升軟基穩定性的主要措施包括以下幾個方面：一是延長施工預壓期，使軟基強度隨施工過程中荷載的增加而有所提高，地基的沉降盡可能多地在施工期間產生;二是增大地基土的排水固結速率，即采用在地基中打設砂井、排水板等處理措施，使得軟土地基在給定的施工期內產生的排水固結沉降大，土體的強度增長快;三是減小地基總沉降，即采用樁體復合地基等措施使得地基在給定的外荷載下所產生的總沉降減小，并提高地基的承載力，減小工后沉降;四是采用臨時過渡路面，待路基變形穩定后，再修筑正式路面;五是采用提高路基設計標高的方法預留沉降量。

4.1 高速公路軟基處理的一般程序

由于軟基處理是一項復雜的、持續時間長的綜合性系統工程，因此，需要遵循一定的程序和步驟，以保證處理結果的科學合理有效性。首先需要根據高速公路施工標準和要求確定天然地層的處理范圍以及處理的要求，然后針對處理范圍和處理效果要求結合地質勘查的結果、地基處理的方法和手段、施工設備、施工經驗、施工材料條件等因素，提出多種地基處理的可行性研究方案，緊接著對提出方案的技術的科學性、經濟性和施工的進度、環保等級等進行綜合比較初選出其中的一種或幾種方案備用，同時可根據實際情況進行現場試驗和補充地質勘測調查，對方案進行優化和調整，形成軟基處理的指導性設計方案，指導軟基施工，最后，在軟基施工的過程中要持續的對變形進行監測分析和預估，對軟基處理的效果進行檢驗和分析，對無法滿足設計要求，達不到預期效果的，要采取措施進行設計的調整和施工的補充，直至施工能夠滿足設計預期和要求。

4.2 高速公路軟基處理的常用方法

軟基處理的方法和措施有很多，根據不同的施工環境和地質條件，處理的效果也存在一定的差別。目前，高速公路軟基處理常用的方法包括常用的方法有反壓法、換土墊層法、振密擠密法、強夯擠淤法、粉體攪拌法、土工合成材料加筋加固法、振動水沖法、預壓砂井法、拋石擠淤法、堤身自重擠淤法等。其中換土墊層法各種軟弱土及山地不良地基的淺層處理；擠淤置換法適用于厚度較小的淤泥地基；振沖置換法適用于抗剪強度不小于20Pka的粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土等地基；強夯置換法適用于人工填土、砂土、粘性土和黃土、淤泥和淤泥土地基；碎石樁(置換)法、石灰樁法、EPS超輕質料填土法都適用于軟粘土地基。

5 結論

路基作為高速公路工程的關鍵組成部分，其穩定性直接制約著整個高速公路工程的施工工期、質量和施工成本，直接關系到人們的生命和財產安全以及連接區域經濟的發展。因此，高速公路的路基設計施工要在安全可靠、實用、經濟等原則的指導下，同樣注重行車的舒適度要求，滿足高平順、少維修、高通行率的需要。本文在分析高速公路路基施工監測相關指標的前提下，對高速公路路基處理的流程和方法進行研究，其結果對高速公路軟基處理具有現實的指導意義。

參考文獻

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