路基不均勻沉降及防治措施分析與探討

景殿杰

(沈陽(yáng)市公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院)

1 引 言

在我國(guó)公路工程中路基不均勻沉降問(wèn)題不僅是設(shè)計(jì)人員面臨的重大問(wèn)題同時(shí)也是施工人員面臨的主要問(wèn)題，道路中由于路線較長(zhǎng)受到線性的影響路線會(huì)經(jīng)過(guò)各種類(lèi)型的地質(zhì)地貌條件，包括高填方和深路塹，橋梁和隧道等，路基的穩(wěn)定性是確保道路工程具有使用性能的前提，路基不均勻沉降不但會(huì)引起路基本身?yè)p壞還會(huì)在車(chē)輛荷載作用下有余路基不平整導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，長(zhǎng)期車(chē)輛荷載作用會(huì)導(dǎo)致層間粘結(jié)力逐步減小，最終導(dǎo)致路基路面破壞。

2 路基不均勻沉降產(chǎn)生危害分析

2.1 不均勻路基對(duì)瀝青路面影響分析

瀝青路面屬于柔性路面，瀝青路面的破壞與基層強(qiáng)度和穩(wěn)定性具有直接因果關(guān)系，如果路基出現(xiàn)沉降、開(kāi)裂都會(huì)在路面相應(yīng)位置出現(xiàn)不同程度的破壞現(xiàn)象，由于路基出現(xiàn)不均勻沉降，在車(chē)輛荷載作用下會(huì)出現(xiàn)坑槽、沉陷等，路基在施工中出現(xiàn)壓實(shí)度不均勻、漏壓，瀝青路面由于不均勻沉降出現(xiàn)凹凸不平，平整度下降會(huì)加劇路面龜裂、搓板、沉陷、坑槽病害現(xiàn)象發(fā)生。

2.2 不均勻路基對(duì)水泥路面影響分析

水泥路面屬于剛性路面，特點(diǎn)是強(qiáng)度高、抗彎拉能力相對(duì)較弱，適應(yīng)路基不均勻下沉能力較低，在路基填方漏壓區(qū)會(huì)出現(xiàn)局部不均勻下沉，導(dǎo)致下沉部位水泥板出現(xiàn)底部懸空狀態(tài)。在行車(chē)荷載作用下底面受拉，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗彎拉強(qiáng)度時(shí)面板出現(xiàn)斷板、錯(cuò)位、下沉、跳車(chē)等病害，導(dǎo)致水泥混凝土路面發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞。增加水泥路面維修費(fèi)用的同時(shí)給行車(chē)帶來(lái)安全隱患。

2.3 不均勻路基沉降對(duì)橋涵結(jié)構(gòu)物影響分析

對(duì)于橋涵，在路基與橋涵連接部位即臺(tái)背回填，由于路基壓實(shí)后的剛度與橋涵剛度差別較大，采用土進(jìn)行回填很難滿足壓實(shí)度的要求，容易產(chǎn)生局部不均勻沉降，因此在橋臺(tái)處經(jīng)常出現(xiàn)橋頭跳車(chē)，施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)物附近填土很難充分壓實(shí)，容易產(chǎn)生局部沉降引起行車(chē)不適。橋臺(tái)處由于是兩種剛度不一樣材料連接在一起，不協(xié)調(diào)沉降造成行車(chē)不適，甚至發(fā)生橋頭跳車(chē)現(xiàn)象。

3 路基不均勻沉降處理措施

3.1 土工格柵進(jìn)行加筋處理分析

土工格柵作用機(jī)理表現(xiàn)在土工格柵具有較大剛度，使上部行車(chē)荷載和自重荷載能夠充分?jǐn)U散，保證荷載在路面與路基間荷載傳遞與消散，提高路基承載能力，路基均勻變形，減小不均勻沉降等優(yōu)點(diǎn);土工格柵由于具有抗拉強(qiáng)度大的優(yōu)點(diǎn)可以加強(qiáng)路基縱橫向連接，減少路基在縱向和橫向方向的開(kāi)裂，同時(shí)增強(qiáng)路基整體穩(wěn)定性;由于土工格柵網(wǎng)眼制約路基中顆粒材料發(fā)生移動(dòng)，因此形成良好嵌鎖作用使土體具有較高抗剪能力。土工合成材料處治不均勻沉降做過(guò)試驗(yàn)，重慶交通科研設(shè)計(jì)院采用土工合成材料處理公路沉降獲得較好效果。

3.2 壓力灌漿法處理分析

壓力灌漿法是利用機(jī)械進(jìn)行高壓將固化漿液壓入土體空隙中，漿液固化后在壓力加固區(qū)范圍內(nèi)土體發(fā)生固結(jié)使土中松散顆粒能夠形成整體，從而控制沉降、減少不均勻沉降的狀態(tài)，在路基局部存在軟弱下臥層時(shí)路基處理可以直接改善土體結(jié)構(gòu)，將軟弱下臥層土體進(jìn)行加固處理，加速下臥層土體固結(jié)，控制沉降，但該方法也存在一定的問(wèn)題，在施工現(xiàn)場(chǎng)是否可以進(jìn)行該方法施工、如何進(jìn)行壓漿、選用什么材料進(jìn)行壓漿、土質(zhì)情況是否符合該種方法等，需要進(jìn)一步研究來(lái)解決。

3.3 強(qiáng)夯法處理分析

強(qiáng)夯法處治是利用大能量重錘經(jīng)過(guò)一定高度進(jìn)行自由落體，產(chǎn)生巨大沖擊能量作用在被處治范圍土上，通過(guò)沖擊作用將土體顆粒擠密，減小土中顆粒之間的空隙，提高密實(shí)度減少不均勻沉降變形。作用效果比較明顯，施工速度快，目前強(qiáng)夯法多種土質(zhì)中進(jìn)行應(yīng)用并取得良好技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益。由于不同土質(zhì)、不同含水量及工程項(xiàng)目特殊性，采用強(qiáng)夯加固進(jìn)行評(píng)價(jià)、加固機(jī)理、設(shè)計(jì)參數(shù)、夯點(diǎn)布置及施工工藝及施工管理存在較大的差異，每個(gè)工程評(píng)價(jià)、加固機(jī)理、設(shè)計(jì)參數(shù)、夯點(diǎn)布置及施工工藝及施工管理都需要在施工前進(jìn)行試夯試驗(yàn)取得相應(yīng)施工參數(shù)。

4 路基不均勻沉降防治措施分析

4.1 設(shè)計(jì)過(guò)程中防治措施

設(shè)計(jì)方面對(duì)路基不均勻沉降防治措施主要有采用措施:提倡利用長(zhǎng)短樁處理路基不均勻沉降，

由于各個(gè)工程不同，設(shè)計(jì)中采用多種樁型進(jìn)行復(fù)合地基處理，工程實(shí)踐表明不同樁型差異沉降中當(dāng)樁基彈性模量達(dá)到一定程度時(shí)對(duì)基礎(chǔ)沉降影響很小。利用長(zhǎng)短樁處理路基不均勻沉降是一種行之有效方法;土工合成材料，將土工合成材料設(shè)置到路基中進(jìn)行加筋或?qū)⒙坊攲有纬勺冃稳嵝匀靿|層使路基調(diào)節(jié)和控制不均勻沉降問(wèn)題。工程實(shí)踐表明土工合成材料處理路基不均勻沉降問(wèn)題行之有效。對(duì)路基不僅有加筋效果同時(shí)還有排水、防護(hù)、濾層、隔離、防滲等作用。

4.2 施工過(guò)程中防治措施

(1)填筑過(guò)程影響

路堤填筑時(shí)按規(guī)范要求對(duì)原地面進(jìn)行處理。當(dāng)填筑路堤高度小于1 m 時(shí)將路基影響范圍內(nèi)所包含有機(jī)質(zhì)挖除。當(dāng)路堤土屬于耕植土?xí)r，施工前應(yīng)該先清除表土不小于0.3 m。填筑前需要對(duì)原地面進(jìn)行碾壓，壓實(shí)度不應(yīng)該小于路床壓實(shí)度要求，同時(shí)對(duì)填筑材料不僅要滿足強(qiáng)度要求，而且還要滿足良好的級(jí)配及剔除最大粒徑要求。填筑時(shí)保證填筑材料處于最佳含水量狀態(tài)。為保證填料最佳壓實(shí)，通過(guò)灑水或翻曬等措施不斷進(jìn)行獲得最佳含水量達(dá)到最佳壓實(shí)效果。當(dāng)受到外界條件制約采用不同土質(zhì)對(duì)路堤進(jìn)行填筑時(shí)，填筑層次盡可能減少，每一個(gè)結(jié)構(gòu)層壓實(shí)后總厚度不小于0.5 m，填筑均勻不得進(jìn)行混雜亂填現(xiàn)象，混雜亂填導(dǎo)致路基不均勻沉降;合理安排不同土質(zhì)所處層位，優(yōu)良土質(zhì)填筑在上層，抗剪強(qiáng)度較小土質(zhì)填筑在下層，利用優(yōu)良土質(zhì)承載能力更好為路面服務(wù)，當(dāng)不同地質(zhì)路堤填筑時(shí)將透水性差土填在斜面下部。

(2)壓實(shí)過(guò)程影響

路基施工時(shí)在整平混合料后采用推土機(jī)進(jìn)行初平，在用平地機(jī)按照路拱橫坡進(jìn)行精平，在混合料處于最佳含水量情況下按照試驗(yàn)路段確定的壓路機(jī)組合、碾壓遍數(shù)、碾壓順序進(jìn)行碾壓，既能節(jié)約道路施工成本又能使路基碾壓達(dá)到規(guī)范規(guī)定壓實(shí)度。

(3)老路加寬改建工程

改擴(kuò)建工程，首先對(duì)原地面進(jìn)行處理，對(duì)原地面進(jìn)行碾壓，新舊路基結(jié)合面強(qiáng)夯對(duì)新路基與舊路基進(jìn)行處理，通過(guò)強(qiáng)烈振動(dòng)舊路基土質(zhì)使其密實(shí)，與拓寬路段土質(zhì)具有相似密實(shí)度，減少不均勻沉降.對(duì)于新建填筑材料含水量與壓實(shí)進(jìn)行控制，控制指標(biāo)要滿足公路等級(jí)上一個(gè)級(jí)別，采用輕質(zhì)路基材料(石灰粉煤灰)進(jìn)行分層填筑分層碾壓，有條件情況下進(jìn)行路基加筋處理，加筋處理采用土工網(wǎng)和土工格柵進(jìn)行。

對(duì)于高路堤新拓寬工程，需要對(duì)高路堤拓寬采取打砂樁、粉噴、碎石樁、塑料排水體等處理措施確保路基強(qiáng)度、穩(wěn)定性達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)我國(guó)公路工程路基出現(xiàn)不均勻沉降產(chǎn)生危害進(jìn)行了分析，同時(shí)針對(duì)危害進(jìn)行了土工格柵進(jìn)行加筋處理、壓力灌漿法處理、強(qiáng)夯法分析處理，最后提出路基不均勻沉降防治措施，為道路設(shè)計(jì)及施工人員提供參考。

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