高速公路路基沉降及施工控制技術(shù)

陳華壽

摘要：文章首先對高速公路路基沉降病害進(jìn)行綜合性說明，隨著國民可支配收入的提高，私家車已經(jīng)逐漸普及到各個家庭，與此同時人們對道路交通有了越來越高的要求，要嚴(yán)肅對待路基沉降的問題，建造出滿足人們?nèi)找嬖鲩L交通需求的高速公路。其次對路基沉降的控制技術(shù)進(jìn)行了綜合性分析，從地質(zhì)勘探、路基沉降值分析、科學(xué)整體設(shè)計、嚴(yán)格進(jìn)行路基試驗、路基基地平整處理、邊坡處理、防水處理、路基全方面處理、路基沉降監(jiān)測、路基問題快速修復(fù)等角度完整分析。最后從施工的角度進(jìn)行了探討，對路基沉降控制施工的管理要加強，對施工人員的培訓(xùn)要加強。筆者結(jié)合路基施工的一些經(jīng)驗，對高速公路路基沉降問題進(jìn)行綜合性說明，并對路基沉降控制的技術(shù)進(jìn)行說明并提出一定建議，希望能夠為我國的高速公路事業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)一點綿薄之力。

關(guān)鍵詞：高速公路;路基沉降;施工控制技術(shù)

引言：

公路路基作為道路施工的重要組成部分，因為要承載行車重量，以及地質(zhì)、土質(zhì)等因素，普遍會存在路基城沉降的問題，如何將高速公路的路基沉降控制在合理范圍內(nèi)，是高速公路施工必須要考慮的問題，也決定了高速公路的最終施工品質(zhì)。在實際施工過程中，要注意根據(jù)地質(zhì)狀況和施工目標(biāo)為基礎(chǔ)，科學(xué)合理的制定施工工藝和施工計劃，嚴(yán)格進(jìn)行路基試驗，把握好路基施工各個細(xì)節(jié)，不斷提高路基施工的施工品質(zhì)，同時也要做好對路基沉降的監(jiān)測，多措并舉，嚴(yán)格把控路基沉降問題，具有非常強的現(xiàn)實意義。

一、路基沉降綜合概述

（一）路基沉降的危害

在高速公路建設(shè)并投入使用一系列過程中，如發(fā)生路基沉降問題，并超出控制范圍，必然帶來惡劣的影響。首先，在施工階段中，出現(xiàn)路基沉降失控的問題，必然會影響整個施工的質(zhì)量，延長施工進(jìn)度，提升施工成本，施工單位必須關(guān)注路基沉降的問題，根據(jù)地質(zhì)狀況將路基沉降合理控制;其次，如果在建設(shè)完成投入使用中，一般路基沉降問題已然固定，不會有較大問題，但也不排除因為水平應(yīng)力過大、地質(zhì)災(zāi)害等導(dǎo)致出現(xiàn)路基沉降失控的問題，路基沉降問題就算再輕，也會導(dǎo)致高速公路使用壽命降低的問題，一些連帶的其他問題也會浮現(xiàn)出來，中等級別的路基沉降問題，會導(dǎo)致高速公路地面不平整，影響行車質(zhì)量，嚴(yán)重者則會出現(xiàn)裂縫和坍塌現(xiàn)象，高速公路如果難以滿足車輛行駛需求，車禍?zhǔn)鹿矢怕示蜁S之增加，必須經(jīng)過快速修復(fù)或者二次整修后才能繼續(xù)投入使用[1]。

（二）出現(xiàn)路基沉降的原因

這里指的是路基沉降失去控制的原因，一般性的可控路基沉降屬于正常現(xiàn)象。高速公路出現(xiàn)路基沉降的原因是多種多樣的，這里對其中主要原因進(jìn)行分析。

首先就是基地下沉的問題[2]，導(dǎo)致路基隨之沉降，一般情況下不會出現(xiàn)基地下沉，但是如果發(fā)生了構(gòu)造下沉、地震、火山活動、氣候變化、地應(yīng)力變化、地下水變化及土體自然固結(jié)等，或是人工開發(fā)比如采礦、開發(fā)水利水電工程等等時候，如果施工不當(dāng)引發(fā)連帶反應(yīng)，可能導(dǎo)致基地下沉的問題。其次是“設(shè)計—施工”層面的問題，一是設(shè)計不當(dāng)，比如說設(shè)計的強度不足，會導(dǎo)致承受荷載而發(fā)生沉降，比如說設(shè)計的路基沉降值不當(dāng)，導(dǎo)致新老路基銜接有問題，比如說軟土地基在設(shè)計的時候夯實度達(dá)不到要求，因為軟基引發(fā)地基下沉，比如未能妥善處理填方邊坡，填方邊坡失穩(wěn)導(dǎo)致對路基產(chǎn)生影響，路基因此而沉降;二是設(shè)計滯后的問題，以前設(shè)計的高速公路強度難以滿足日益增長的高速公路交通運輸量，荷載與日俱增，因此導(dǎo)致路基沉降;三是施工不當(dāng)?shù)膯栴}，施工的時候未能按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)施工，未能把控好設(shè)計細(xì)節(jié)，比如說掏底開挖，比如臨時排水溝未接入自然溝渠，比如臨邊防護(hù)不到位，重則直接出現(xiàn)沉降失控的問題，輕則出現(xiàn)沉降隱患，開始看著還不錯，隨著時間推移沉降隱患逐漸暴露了出來。最后是排水不暢的問題[3]，排水是路基沉降的重大原因，也是頭號問題，本也屬于設(shè)計方面的問題，因為太過重要，這里單獨來講，路基土質(zhì)如果進(jìn)水，會導(dǎo)致土質(zhì)的抗剪強度不足（因為內(nèi)摩擦力與粘聚力被水分侵蝕導(dǎo)致降低），回彈模量是最優(yōu)含水率條件下壓實監(jiān)測的，如含水率增大，回彈模量也會減少，這兩點是路基建設(shè)中非常關(guān)鍵的（可回顧上文特點介紹），總之，路基如果排水不暢，路基沉降的可能性大大增加。

二、路基沉降控制技術(shù)分析

（一）地質(zhì)勘探

地質(zhì)勘探顧名思義就是對地質(zhì)屬性進(jìn)行充分的了解，在路基建設(shè)開展之前，就應(yīng)該對高速公路建設(shè)所在地的地質(zhì)、周邊環(huán)境、地下水等情況進(jìn)行勘探了解，看是否有滑坡、崩塌、巖溶、泥石流等不良情況，分析土質(zhì)的特點，分析地下水層特點[4]。

（二）路基沉降值分析

綜合分析路基沉降值，路基沉降值是拿土體壓縮系計算出來的，計算的結(jié)果與實際的差異則采用所謂的經(jīng)驗系數(shù)進(jìn)行修正，修正經(jīng)驗系數(shù)為1.4-0.2，相差7倍，也就意味著地基沉降是非線性的，地基沉降值計算是困難的，各類型影響因素較多，這里不進(jìn)行詳細(xì)的說明。公路路基沉降控制設(shè)計可參考《公路路基設(shè)計規(guī)劃》（JTGD30），結(jié)合地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)和路基建設(shè)目標(biāo)，科學(xué)設(shè)計，高速公路、一級公路容許工后沉降標(biāo)準(zhǔn)為：橋臺與路堤相鄰處≤0.10m，涵洞、箱涵、通道處≤0.20m，一般路段≤0.30m;作為干線公路的二級公路容許工后沉降標(biāo)準(zhǔn)為：橋臺與路堤相鄰處≤0.20m，涵洞、箱涵、通道處≤0.30m，一般路段≤0.50m。設(shè)計計算中應(yīng)注意最大沉降值與容許工后沉降的差異。

（三）科學(xué)整體設(shè)計

公路路基整體設(shè)計不僅僅要看沉降值，更要對諸多細(xì)節(jié)妥善把控，根據(jù)路基地質(zhì)、邊坡坡度、水文條件以及當(dāng)?shù)氐臍夂虻染C合因素因素，對路基的變形程度進(jìn)行預(yù)測并進(jìn)行嚴(yán)格的限制，以科學(xué)的方法展開施工，保證路基沉降的合理可控[5]，設(shè)計單位和施工單位完善交接，多方會審，將施工工藝、施工原理傳達(dá)到位，施工單位根據(jù)施工工藝確定精細(xì)施工方案，施工時應(yīng)嚴(yán)格按照施工設(shè)計方案進(jìn)行。比如軟土地質(zhì)填高20-30m路基，這是典型的高填方路基處置，路基基地處理要進(jìn)行強夯或者沖擊碾壓，保證土質(zhì)密實度，因為填高較高且軟土地，最好讓路基坐在巖層上，形成填石路基，在路床底部上鋪設(shè)一層土工布，加強路基的強度和整體穩(wěn)定性，比如如果路基含水量過大或過小，可以選擇灰土擠密樁施工，是非常恰當(dāng)?shù)氖┕すに嚕軌蚴够彝翑D密樁性能發(fā)揮到最大。再比如防滑樁的設(shè)計，通過前期地質(zhì)勘探了解坡度系數(shù)，根據(jù)坡度推力大小、地形及地層結(jié)構(gòu)，確定地基系數(shù)，擬定防滑樁的間隔、尺寸、埋深等，根據(jù)地基系數(shù)以及樁體的截面形狀尺寸等，計算變形系數(shù)及其計算深度，來確定剛性樁或彈性樁的選擇，確定最大剪力、彎矩等數(shù)據(jù)。

（四）嚴(yán)格進(jìn)行路基試驗

在路基施工前，要嚴(yán)格進(jìn)行路基試驗，選擇路基試驗段，一般不得低于200m，根據(jù)設(shè)計的內(nèi)容對路基試驗段進(jìn)行全過程施工，觀測路基包括沉降在內(nèi)的各項參數(shù)，通過進(jìn)行嚴(yán)格的路基試驗，來保證路基施工設(shè)計能夠科學(xué)有效，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計層面存在的問題，及時改進(jìn)問題[6]。

（五）路基基地平整處理

“九層之臺，起于累土”，對整個高速公路建設(shè)來說，路基是基礎(chǔ)，而對于路基建設(shè)來說，路基基地處理則是它的基礎(chǔ)，對于路基基地處理，主要是對地基基地進(jìn)行清理，將地面的樹木和腐殖質(zhì)土清除，壓路機碾壓保證平整度，之后進(jìn)行灑水晾曬以及碾壓夯實，基地壓實度不得小于50%。對于特殊地質(zhì)不符合強度要求，在路基基地處理階段就需要進(jìn)行換填土層，將松散的土層挖走換成堅硬的土層鋪設(shè)上去。

（六）邊坡處理

對于坡度大于1.5的陡坡路基，要對邊坡進(jìn)行處理，對邊坡交界處需要清理并開挖臺階，設(shè)置圬工防護(hù)或土工織物防護(hù)，圬工防護(hù)最大的特點就是防護(hù)能力強，但美觀度卻不足，主要有素混凝土、磚砌筑等而成的，在基礎(chǔ)邊坡施工成型之后，要按照設(shè)計規(guī)劃的位置進(jìn)行施工放線，圬工格柵順著基礎(chǔ)坡腳底線以及頂面臺階線間隔一定的距離，并且用U型鋼釘定位，用綁扎絲進(jìn)行對角綁扎，構(gòu)成基地單元，最為常見。而土工織物包括土工纖維或土工薄膜等，防護(hù)能力比不上圬工防護(hù)，根據(jù)實際需求配置。

（七）防水處理

首先要對現(xiàn)場進(jìn)行全面的勘察，對地下水位、土質(zhì)情況等環(huán)境屬性進(jìn)行準(zhǔn)確了解，根據(jù)環(huán)境屬性來確定防水處理，如果地下水位深，可采用簡單的防水、止水措施，可選擇性非常多，需要在路基坡面挖掘排水槽，流水槽間距不大于20米，寬度不少于60厘米，深度不小于30厘米，下方設(shè)置排水溝渠，排水溝渠連接到自然水域中，如果特殊情況，還需要進(jìn)行特殊處理。冬季施工基土可能遭受凍結(jié)，在夏季施工的時候會面臨強暴雨的影響，各有利弊，對夏季而言，就需要施工現(xiàn)場做好積水處理問題。

（七）路基全方面處理

路基方面的施工自然是重中之重，打好路基才能建造出良好的高速公路，采用逐層全寬填筑的方式進(jìn)行填筑，合理配置機械設(shè)備和監(jiān)測設(shè)備，路基填筑可分為四區(qū)段：填土區(qū)段、平整區(qū)段、碾壓區(qū)段、監(jiān)測區(qū)段。路基填筑要分層填筑，每層厚度根據(jù)實際情況而定，層層加碼，放出路基中樁和填筑邊線，用石灰粉標(biāo)注填筑方格，控制填料的量，推土機按照標(biāo)注線進(jìn)行推土，平地機進(jìn)行土地平整，灑水晾曬，而后利用壓路機進(jìn)行碾壓，夯實地基，壓路機行駛速度控制在4km/h 之內(nèi)，按照先靜后振，先快后慢，先帝侯高，縱線到底，輪跡重疊的原則進(jìn)行碾壓夯實，進(jìn)行壓實度檢測。

（八）路基沉降監(jiān)測

對于路基的沉降監(jiān)測，要貫穿于高速公路建設(shè)全過程中，首先在施工前期就要進(jìn)行路基監(jiān)測，保持20米到50米之間建立一個檢測基點，以全站儀測定好的基點標(biāo)高和基線方位為基礎(chǔ)，觀測地基沉降情況，施工階段要進(jìn)行每日觀測，而在沉降情況趨于穩(wěn)定后，則可以調(diào)整到3天觀測一次。等到施工完畢之后，也需要進(jìn)行實時觀察，一周一次或十天。按檢測方法劃分有分層綜合法、數(shù)值計算法、資料演繹推算法等等，按照操作工藝來說，有前方交會法、激光鉛直儀法、傾斜儀法和差異沉降法等檢測工藝。

三、做好施工控制，落實設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

對于路基沉降失控的原因來說，施工方面也是必須要考量的一方面，很多時候設(shè)計沒有問題，但施工的時候卻未能嚴(yán)格按照施工設(shè)計進(jìn)行，比如路基填筑要對路基表面進(jìn)行清理修復(fù)，以及特定設(shè)計回填土層，確保路基表面無雜石等，減少在路基填筑中的影響，如果出現(xiàn)施工不當(dāng)問題，路基雜石較多，很容易影響后續(xù)施工進(jìn)程。而落實施工控制，最重要的就是要對“人”的管理，一要健全和完善責(zé)任制度：健全和完善責(zé)任制度對路基工程施工質(zhì)量和安全的全方面都有極大的提升意義，將施工責(zé)任分層分級分區(qū)劃分，并落實到人，讓每一位責(zé)任人知道責(zé)任所在，做好本職工作，二要健全培訓(xùn)和交底制度，對于施工人員來說，做好培訓(xùn)教育，將施工理念和施工方法給施工人員和管理人員說明，逐步提高施工人員的技能素養(yǎng)，才能讓路基施工現(xiàn)場工作更有效，同時，在開前進(jìn)行詳細(xì)交底，交底是對于施工人員說明施工步驟和施工方法，施工人員在技能素養(yǎng)上存在不同程度的缺失，良好的交底制度能補充這一點。三要加強施工管理，在施工過程中嚴(yán)格按照施工方法進(jìn)行，規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。

四、結(jié)束語

綜合來說，高速公路建設(shè)的重要性不言而喻，而高速公路路基沉降的問題也就顯得至關(guān)重要，只有保證路基沉降在可控范圍內(nèi)，才能避免不平整、撕裂等問題，這對于施工的設(shè)計以及施工的質(zhì)量都有較高的要求。綜合來說，上文主要講述了技術(shù)控制要點，從地質(zhì)勘探、路基沉降值分析、科學(xué)整體設(shè)計、嚴(yán)格進(jìn)行路基試驗、路基基地平整處理、邊坡處理、防水處理、路基全方面處理、路基沉降監(jiān)測、路基問題快速修復(fù)等多個方面分析了路基沉降控制技術(shù)，希望上文的分析能夠有所幫助。

參考文獻(xiàn)

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