高速公路路基沉降及施工控制技術措施分析

趙凱

（貴州省公路工程集團有限公司，貴州貴陽550000）

0 引言

隨著科學技術的不斷發展，現如今高速公路建設的各項技術正日益成熟，但由于建設中材料、結構、工藝、處理等仍然存在或大或小的問題，如未能妥善解決則會加大工程在投入使用后出現問題的概率。為了能進一步提高高速公路工程建設質量，必須探索路基沉降的原因，根據工程自身的特點合理選擇，應用現代化技術滿足建設需求，使工程能夠按照標準完工，為后續投入使用奠定基礎。

1 高速公路路基沉降及施工概述

1.1 高速公路工程特點

1.1.1 建設工期緊

高速公路項目與城市交通業發展息息相關，整體建設的工期較緊、技術難度高，為了進一步提高建設效率，需要在施工前合理選擇相關技術，并在此基礎上加大管理力度，提前做好規劃方案，從而保證工期和施工質量。

1.1.2 技術要求高

高速公路作為綜合性工程，在建設過程中需要考慮各個方面的因素，如周圍環境、安全、人員出行等，要求設計和施工人員進行綜合優化，有效處理建設中出現的沉降問題，從而保證項目的施工質量，避免運行后發生風險。

1.2 路基沉降施工控制

在高速公路施工過程中，沉降問題的發生主要是由于施工處理不到位，隨著科學技術的不斷發展，針對地基的處理方法正不斷增多，建設中需要預先勘察區域的實際情況，并結合技術進行分析，避免項目建設發生質量風險問題，如圖1所示。同時，高速公路基沉降的影響較為嚴重，不僅會引發顛簸，且可能導致整個公路交通陷入癱瘓，因此必須妥善解決沉降問題，保障行車與行人的安全[1]。

圖1 公路勘察

2 高速公路路基施工分析

2.1 工程概況

云縣至鳳慶高速公路（簡稱云鳳高速）為云南省“十三五”高速公路建設重點項目，位于云南省臨滄市云縣、鳳慶縣境內，是中長期高速公路規劃網第五縱的重要組成部分，項目建設有利于完善國家和云南省高速公路網，支撐云南省面向南亞東南亞輻射中心建設，加強臨滄市對外經濟聯系。該標段起點位于鳳慶縣鳳山鎮鳳慶北互通起點，起點樁號：K38+150—K53+215.783，路線全長為15.06km，修建2577.576m聯絡線連接鳳慶至習謙二級公路，順接昌寧至保山高速公路，設計行車速度80km/h，施工單位擬定多種施工工藝手段進行處理，最終審核確定其達到了高速公路安全與堅固性能標準。

2.2 施工調查

高速公路工程施工比較復雜，若沉降處理不當會對內部結構造成破壞，威脅人們的行車安全，此工程科學設置了相關的防護措施，隧址區下伏基巖前半段為燕山期（γ52）侵入花崗巖，殘積土及全風化、強風化層厚度大，但區域地質較穩定。建設區范圍內山體沖溝發育，地下水主要為基巖中的裂隙水，其富水性受地形地貌條件和風化裂隙發育程度的影響，沖溝等低洼部位以地下徑流形式排泄，進口處小溪溝有常年性流水，平常水量約0.1m3/s，最大流量約200L/s。根據水質分析試驗結果，按《公路工程地質勘察規范》（JTG C20—2011）的有關規定評價，地下水動力學計算為Q=9883.02m3/d，能夠滿足施工建設的需求。

2.3 施工情況

該工程在施工前，由設計單位結合地理環境進行沉降段施工前規劃，工程開工前編制相應分項工程的專項施工方案，施工中則嚴格按照施工規定進行，預先進行了工程全路段的地質勘查，隨后對特殊段進行施工方案優化，避免建設后投入使用因沉降而出現縱向、橫向裂縫、起皮等病害，整體施工符合建設要求。同時，項目明確施工要求及流程，建設中嚴格按云南省“安全標準工地”實施辦法建設標準化工地，審定的施工方案、施工工藝、組織施工，并在建設完成后進行了質量檢查與驗收，從而保證車輛在實際行駛過程中的安全性與穩定性。

3 高速公路路基沉降技術分析及機理

3.1 技術分析

高速公路路基沉降施工技術控制依據《高速公路環境監測技術規范》（DB36∕T 1122.1—2019）嚴格執行，開挖深度＞5m 按照標準監測周邊地質、環境，依靠理論分析與計算保證基坑質量，從而輔助施工設計。由于傳統人工方式存在一定弊端，應用中存在局限性，因此需要結合現代化技術手段實行自動檢測，預先通過人工在周圍布置沉降監測點，采用固定設站的監測方式全過程的數據都要實時傳輸，在取得認可后才執行后續項目[2]。

3.2 沉降機理

沉降是由地層移動所導致的，受基坑外土壓力與地下作用，在土體卸載后水平和垂直方向將會出現變化，圍護結構出現了位移量最終引發沉降。如沒有嚴格按照規范要求做好管理，則會影響整個項目的順利開展；在水平方向上，需要充分考慮好基坑處于什么樣的具體狀態，關注地周邊土體情況，確保施工的科學性以及合理性，提升深基坑作業的安全，為后續施工奠定堅實基礎。

4 高速公路路基沉降的影響

隨著我國經濟的不斷發展，當前高速公路的車流量正逐年增加，如果工程在建設中存在沉降問題，可能在運行中出現突發情況，為行車安全埋下隱患[3]。

4.1 基礎結構開裂

高速公路施工缺乏合理性，將會使預應力控制不穩定，如未選用合適的措施與方法將會引發結構基礎部位開裂，從而造成程度非常嚴重的安全事故，如圖2所示。同時，如在建設中對混凝土材料、鋼筋材料以及其他建筑材料沒有嚴格進行材料質量審核，工程本體結構的預應力就會失去控制，引發基礎結構裂縫，因此該工程在建設中對此加大了關注力度，從而避免這些問題的發生。

圖2 結構開裂

4.2 車輛跳躍問題

高速公路沉降施工控制十分重要，如出現問題極有可能導致車輛在行駛過程出現跳躍的情況，該問題不僅降低了行駛的舒適度，且大幅度降低了車輛行駛的安全系數，最終出現大規模的交通安全事故，這一情況不符合我國高速公路的建設要求。因此，該工程在建設中要求做好規劃設計工作，及時處理建設中出現的各類問題，為后續項目投入使用的安全度奠定基礎。

4.3 降低使用壽命

高速公路屬于交通基建工程，決定了地區的經濟發展及交通情況，因此需要在建設中對各類影響加大關注，保證建設能夠達到既定要求。如存在路基沉降的問題不僅會提高沖擊負荷，且會降低公路的使用壽命，該工程為了避免上述問題的發生，在建設前進行共計3 次地質勘查，以此確定后續施工相關參數，提前做好規劃安排，從而保證高速公路路基建設的整體質量[4]。

5 高速公路路基沉降及施工控制技術措施

5.1 強化施工設計

該工程在施工過程中嚴格按照規定進行，提前做好施工前準備工作，將路基主料制作、混凝土級配、碾壓等進行精細化管理，嚴格把控原材料質量，保證原材料符合建設要求。施工人員是整個施工的實施者，該工程在施工前為確保建設質量，本著精干、高效的原則，抽調具有實踐經驗豐富、綜合素質高的人員進行相關建設與施工管理，對施工人員組織與機械配備進行分配，同時在施工過程中嚴格把控各類要點，由相關單位結合地理環境進行沉降段施工前規劃，明確施工要求及流程，保證了通車運行后車輛的安全性與穩定性。

5.2 施工沉降監測

路基水準點可以在南北兩側均勻布設，該工程將測點數量按標段控制在3～10 個之間，間隔距離則可以控制在50～100m，通過全面監測維持建設主體不受影響。云鳳高速根據簡化的彈性理論法計算出位移情況，通過水準儀將周圍結構沉降現象展示出來，參數偏差控制在±0.1mm，對負荷承載下的矩形比值進行計算，結合分層掌握當前標段具體的沉降情況，在此基礎上了解當前支撐軸力監測中的相關數據信息，以此將偏差控制在±1%以內[5]。

5.3 施工控制技術

為了能夠提高工程建設質量，工程選用全斷面注漿工藝，左線在止漿墻后方15m 范圍（右線在止漿墻后方20m 范圍）初支施做徑向注漿，小導管間距1.2m×1.2m 梅花形布置，如圖3所示，材料以普通水泥單液漿+HPC 注漿外加劑漿液為主，普通硅酸鹽水泥標號 P.042.5，設計孔隙率 12%，注漿量為2446.6m3，單孔延米注漿量按照式（1）進行計算：

圖3 止漿墻后方徑向注漿示意圖（單位：cm）

式（1）中：Q 為單孔單段注漿量（m3）；R 為漿液擴散半徑（m）；H 為注漿分段長度（m）；n 為地層孔隙率（裂隙度）；α 為地層空隙或裂隙填充率；β 為漿液損失率，徑向注漿孔環向間距1.5m，小導管采用全孔一次性注漿，注漿壓力1.0MPa，保證建設的效果。

5.4 路基沉降處理

云鳳高速沉降速率要求＜10mm，外側的水平位移速率應＜5mm，施工過慢會造成人力財力浪費，因此該工程將路基沉降速率保持在9mm 左右，相關單位結合地理環境進行沉降段施工前規劃，明確施工要求及流程，以此提升公路的整體荷載，設計方案中要求施工則嚴格按照規定進行，控制壓實度、混合料級配等，結束后應用裝載機等設備展開填料作業，使張拉鋪設能夠滿足預期要求，避免建設后應用出現縱向、橫向裂縫、起皮等病害，從而滿足車輛通行的實際要求。

6 結語

高速公路是我國基礎建設的關鍵性項目，但如沉降處理不當將可能對群眾出行造成威脅，因此針對現存問題必須制定科學、合理、經濟的方案。在實際執行過程中，要嚴格按照基本原則及要求，實現對技術的科學控制，切實解決施工中遇到的各種難題，以此保障項目投入使用后的安全性和穩定性。