淺析高速公路路基沉陷的原因及處理技術

曾智勇

摘 要：目前我國高速公路通車總里程已超過13萬公里，病害問題時有發生，特別是路基問題突出，其中路基沉陷占比最大。汕湛高速揭博段T14標路基類型較全面，通過采用防止路基沉陷的處理技術，取得了成效。對于高速公路的施工過程中有借鑒意義，同時對建成高速公路的行車安全有著非常重要的意義。

關鍵詞：高速公路；路基沉陷；處理技術

中圖分類號：U412.36+6 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）23-0059-02

引言

在高速公路路基施工過程中，路基受各種自然環境及多種因素的影響，在雨水及行車、土體自重的荷載作用下就會發生緩慢的沉降，這對高速公路的正常通行產生十分嚴重的危害。因此，在高速公路路基施工過程中，尤其對高填、軟土等不良地質路基必須加以重視，對影響路基強度和穩定的因素要進行綜合分析，采取必要的措施，確保路基的安全。

1 高速公路路基沉陷的原因

1.1 壓實度的影響

施工過程中沒有嚴格按照路基施工工藝的要求，壓路機噸位不合理、壓實順序不規范、壓實遍數不足以及壓實層厚過大等都將影響路基壓實度是否達標。其次路基含水量不合理，含水量是路基壓實度的重要影響因素，含水量過低會出現壓實度不合格，含水量過低會出現翻漿的情況，導致路基下沉。

1.2 水的因素

水的危害特別大，它不僅能直接沖刷高速公路，同時還可以通過地表滲透到路基中，侵入基底。此時水的漲落產生了水壓力，使土質松動，會將其中的細粒土帶走，引起路基結構周圍受力重新分配，導致土質粘結力降低；進而降低了路基強度；在自身重力及車輛荷載作用下，路基土結構發生變化，導致沉陷。

1.3 路基填土自重的影響

在高填方路基，路基自身重量很大，在荷載作用下，路基產生下沉的可能性較大。另外，填方較高，沒有充分的沉降時間，邊坡坡度設計較緩，雨水容易滲透到路基內部，也會產生下沉，甚至沉陷。

1.4 地基承載力不足的影響

在高填方路基中，隨著路基填筑高度的增加，地基承載力無法滿足填土產生的壓力，使原地基土體結構被破壞，地基土顆粒在外力作用下重新排列形成新的結構，使地基承載力得到增強，地基土的結構的變化，是該階段地基發生明顯沉降的根本原因。

1.5 設計方面的因素

公路的斷面尺寸不合理，排水系統不完善，防護系統不牢靠等都會影響到路基的沉陷。在諸多的設計因素中，路基的排水設計是非常重要的，水如果滲入到路基，會使得路基填料的含水率增加，降低了路基的強度和穩定性。因此，排水設計不合理極易造成路基下沉，形成路基沉陷。

1.6 工程管理與施工水平的因素

在路堤填筑過程中，施工單位管理不力，土方的鋪筑厚度超過了試驗段確定的松鋪厚度，土體無法碾壓密實，則路基實際壓實度達不到設計要求。

路基施工時，還有許多薄弱環節，比如填挖交界、橋涵臺背回填等，如果現場施工人員沒有嚴格按照規范及標準進行施工，在填挖交界處沒有挖臺階及鋪設土工格柵或在橋涵臺背回填中粗砂時分層太厚，那么這些部位就極易出現不均勻沉降。還有就是由于工期壓力，路基填筑后工后沉降時間不足。

2 路基沉陷的處理技術

2.1 完善勘察和設計

公路工程在勘察設計階段就要把工作做細，尤其對地質勘探、土質分析，要高度重視，要全路段范圍普遍進行，特別是地質不良地段（軟基段）應作為重要工點加強勘探，通過換填或改良土質等措施完善設計。由于排水工程屬于附屬工程，往往設計深度不足，會給施工和運營過程中的路基工程帶來病害。

2.2 選取合適的路基填料

路基填料必須優先選擇高強度和高穩定性的材料，主要包括砂性土，礫石土，石質土等，一些特殊土如黃土、膨脹土、炭質砂巖等也可以作為路基填料，但需要經過特殊處理才能使用。不符合要求的土質如淤泥質土、沼澤土、泥炭土、腐殖土、有機土及含生活垃圾的土等不能作為路基填料。

2.3 控制路基地下水和地表水

水能載舟亦能覆舟，在工程中水也有同樣的道理。成型的路基如果沒有有效排除水的影響，就會出現的各種路基病害以及路基變形。路基的沉陷通常都與地表水和地下水的浸濕，雨水沖刷等作用有關。要保證路基的穩定性，提高路基的抗變形能力，必須采取相應的排水措施或隔水措施，以消除或減輕水對路基穩定的危害。路基排水分為地面和地下兩類。一般情況下可以通過設置各種管渠、地下排水構筑物等辦法達到迅速排水的目的。在有地下水或地表水水流危害路基邊坡穩定時，可設置滲溝或截水溝。

2.4 加強工程施工中的質量管控

加強工程施工中的質量管控，嚴格執行監理制度。施工過程中業主、監理、施工及試驗檢測各司其職，把好質量關，重點在路基填料、壓實度、層厚每層必檢，100%合格；在填挖交界、橋涵臺背回填、軟基換填等易發生不均勻沉降部位施工時，監理應該旁站。

3 實例處治措施

汕湛高速揭搏項目T14合同段，路基總長度為7468.94米，K210+575-K216+620段處于山區，地勢起伏較大，高填高挖較多，軟基分部廣，基本涉及了路基填筑的各種類型，路基施工難度較大。該工程路基填方：共303.7321萬m3，其中土方223.2015萬m3，石方80.5306萬m3；路基挖方：共346.1547萬m3，具體根據現場實際情況，結合常用的處治方法如下。

3.1 換填法

揭搏項目T14合同段路基軟土分布極為不均且范圍大，呈點狀或帶狀分布，其厚度一般較?。ㄐ∮?m，最大厚度為5.8m），絕大部分采用換填法處理。換填法一般適用于淺層路基沉陷處治。將軟弱土層全部挖除，回填透水性較好的材料如砂礫、碎石。采用該方法施工時，回填料的挖補面積要擴大，且逐層挖成臺階狀，由下往上，逐層填筑，逐層壓實。該方法優點是簡單有效可靠，缺點是不能受理較深的軟基。經處治后的路基目前未出現沉陷，達到了使用效果。endprint

3.2 粉噴樁處理法

揭搏項目K218+364.000～K218+414.000段軟基深達10米，土質為粉質粘土、軟朔狀，該段采用了粉噴樁處理法，其原理是利用粉體噴射樁機在鉆孔過程中，用高壓空氣將粉狀固化劑（水泥、石灰等）以霧狀噴入加固的土體中，在經過鉆頭上的葉片旋轉強制攪拌均勻，固化劑吸水發生水化反應，形成整體性好、水穩定強和承載力高的膠質體樁體。適宜加固的土體為粉土、砂土、粉砂土、粉質粘土等，土中不宜存在石塊，有一定的局限性。施工后，效果明顯，目前也未出現路基沉陷。

3.3 鉆孔注漿法

揭搏項目T14合同段有多段高填高挖，填深最高達40米，且連續長度均不大，很容易造成碾壓不到位，同時迫于工期壓力，工后沉降達不到要求，其中K210+621.000～K210+741.000、K210+775.000～K210+895.000、K210+900.000～K210+990.000采用鋼花管鉆孔注漿法，使用注漿機在一定壓力下將水泥漿注入路基土體中，填滿土體中的空隙，水泥與水經水化反應產生的膠質體包裹住土顆粒，提高土體強度和承載力。注漿壓力對注漿效果及漿體擴散范圍影響很大，具體應根據土質、沉陷影響范圍及深度確定注漿壓力。以上段落采用鋼花管鉆孔注漿法解決了高填方路基下沉等問題。

3.4 復合方法

K213+118.000～K213+256.000、K214+409.000～K214+439.0

00段段路基，為半填半挖且填深最大達到32米，路基邊坡失穩、沉降極易出現，因此該采用錨索、錨桿框架梁并輔以鋼花管注漿、微型鋼管樁、抗滑樁、反壓護道等措施來控制路基邊坡的穩定性，改變邊坡的受力性質，使其抗滑力得到相應的提升，最終減小路基沉降量，實施效果相當明顯。

4 結束語

高速公路路基病害，從設計開始，到填料的選擇，再到施工過程的控制各環節密不可分。本文結合揭搏項目T14合同段多樣性的路基施工，通過在施工過程中嚴格控制路基填料質量，尤其是控制填料的含水量指標，優化施工工藝和施工技術，加強施工管理，及時有效完善排水系統，疏導地下水和地表水，有效地解決了路基常見病害。對于路基出現的沉陷問題，根據現場實際情況，可充分考慮工程經濟性、時間性來選擇合適的處理方法。

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