公路高填方路基的下沉原因與預(yù)防措施研究

劉月強(qiáng)

（桑植縣公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)中心，湖南張家界 427100）

現(xiàn)階段，在公路工程建設(shè)中，經(jīng)常涉及高填方路基，與一般路基相比，高填方路基更易產(chǎn)生沉陷，對之后的路面施工與使用造成較大影響。應(yīng)在確定高填方路基沉陷產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，采取有效的預(yù)防措施。

1 沉降成因分析

1.1 設(shè)計(jì)方面的原因

（1）受條件限制，線路需要從山區(qū)經(jīng)過，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范提出的要求為高填方路基實(shí)施特殊設(shè)計(jì)。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，未能夠做好穩(wěn)定性驗(yàn)算，直接按照一般路基設(shè)計(jì)，導(dǎo)致施工中或完成后，高填方路基產(chǎn)生較大沉降，對公路正常使用造成較大影響。

（2）在不良地質(zhì)段進(jìn)行路基填筑，尤其是高填方路基填筑時(shí)，因地表土體密度相對較小，無法提供足夠的承載力，隨著填料數(shù)量不斷增加，土體產(chǎn)生壓縮沉降及擠壓變形現(xiàn)象，地基發(fā)生壓縮變形將導(dǎo)致路基產(chǎn)生沉降。

（3）若高填方填筑施工中所用填料的性質(zhì)較差，如混入劣質(zhì)土，可能使路基產(chǎn)生沉陷破壞，特別是填料中含有膨脹土?xí)r，雨水后發(fā)生膨脹軟化，風(fēng)干后產(chǎn)生收縮，自穩(wěn)性較差。在路基填筑中使用時(shí)，隨著水分不斷蒸發(fā)，將產(chǎn)生嚴(yán)重的收縮開裂現(xiàn)象，對路基造成危害[1]。

1.2 施工方面的原因

（1）對填料進(jìn)行分層填筑的過程中，需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范提出的參數(shù)進(jìn)行，若施工中隨意改變填筑分層厚度，即便能夠按照要求的壓實(shí)參數(shù)碾壓，也難以保證填筑層的壓實(shí)度。在路基達(dá)到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高后，將產(chǎn)生一定程度的沉降變形，這一沉降變形是各層的累計(jì)值，受填料自身重量和荷載反復(fù)作用產(chǎn)生。

（2）路基施工過程中，需要按照具體施工要求備好施工機(jī)具設(shè)備，包括整平機(jī)具與碾壓機(jī)具，嚴(yán)格按照規(guī)范提出的要求執(zhí)行各項(xiàng)操作，保證碾壓的均勻性和密實(shí)性，避免路基碾壓不到位產(chǎn)生沉陷[2]。

（3）路基施工中，現(xiàn)場施工人員缺乏責(zé)任心，對技術(shù)進(jìn)行管理不到位，導(dǎo)致現(xiàn)場混亂，影響工程施工質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)將產(chǎn)生質(zhì)量問題與事故，對路基整體穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。

（4）路基排水的主要任務(wù)在于將路基范圍內(nèi)土體實(shí)際含水量減小至允許的范圍，土基實(shí)際含水量大、排水不良，將導(dǎo)致土質(zhì)變松，使強(qiáng)度減小，引起邊坡坍塌和路基沉陷等問題。

2 沉陷預(yù)防措施

有效預(yù)防高填方路基發(fā)生沉陷，應(yīng)從加固路基方面著手，加固路基的主要目的在于形成完整的復(fù)合路基，增加承載力，提升防止破裂體產(chǎn)生下滑現(xiàn)象的抗剪強(qiáng)度，通過對土體進(jìn)行的改良，能夠有效提升地基整體承載力水平，減小土體的壓縮變形程度，減小土體沿側(cè)向發(fā)生的位移。

在加固路基中最常用的方法是壓力注漿，即鉆孔后借助注漿設(shè)備把預(yù)先拌制好的漿液均勻、充分注入路基中，使?jié){液通過擠密、填充與滲透將土體顆粒間存在的水分與空氣完全擠出，以此降低土體的孔隙比，提升強(qiáng)度。注漿完成一段時(shí)間后，注入的漿液不斷凝固，使松散顆粒形成一個(gè)整體，得到一個(gè)全新結(jié)構(gòu)體，提供良好的防水與防滲屏障，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的加固目標(biāo)，防止沉陷等病害的發(fā)生。注漿時(shí)所用漿液的比例大多為水泥∶水=1∶1，具體的注入量需要根據(jù)地質(zhì)條件和滲透系數(shù)等因素確定[3]。

3 基于注漿法的高填方路基加固施工

3.1 布孔

鉆孔需要以路基強(qiáng)度要求為依據(jù)，結(jié)合注漿特點(diǎn)及路基整體形態(tài)進(jìn)行考慮，應(yīng)嚴(yán)格遵循最大限度發(fā)揮孔洞效率，保證漿液在路基范圍內(nèi)實(shí)際有效性的基本原則。采用全幅注漿的方法，需要按照梅花形進(jìn)行布孔，中間孔應(yīng)相對較淺，邊緣孔應(yīng)相對較深，相鄰兩個(gè)鉆孔間的距離按2 m嚴(yán)格控制[4]。

注漿孔布置如圖1所示。

圖1 注漿孔布置

3.2 成孔

成孔主要選用轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)進(jìn)行，鉆頭直徑不能夠小于設(shè)計(jì)要求的鉆孔直徑，準(zhǔn)備注漿機(jī)，采用壓力不低于2.5 MPa的注漿泵，實(shí)際注漿量可初步按照50 L/min控制，配置水泥和水的比例為1∶1的漿液。成孔施工應(yīng)使用干法進(jìn)行，在實(shí)際的鉆機(jī)過程中不可加水。

在條件允許的情況下，可使用潛孔鉆施工，具有成孔效果良好，進(jìn)尺相對較快、易搬動、操作方便等特點(diǎn)，能夠降低施工成本。

3.3 注漿管安裝

注漿管類型根據(jù)成孔的孔徑確定，優(yōu)先考慮簡單可行的方法。通常情況下，注漿完成后，注漿管難以拔出，如強(qiáng)行拔出，會使路基被破壞。注漿完成后，可將注漿管直接留在路基范圍內(nèi)，發(fā)揮與非預(yù)應(yīng)力錨桿相同的作用，進(jìn)一步提高路基整體強(qiáng)度，特別是對邊坡穩(wěn)定性有良好的保證作用。

3.4 注漿施工

注漿壓力的選擇對注漿質(zhì)量有直接影響，注漿壓力太小，將使?jié){液的射流無法達(dá)到預(yù)期范圍，使擴(kuò)散半徑不足，產(chǎn)生空白區(qū)；注漿壓力太大，將使路基被破壞，如路面抬升等，還有可能使?jié){液從薄弱處沖出，無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的注漿目標(biāo)。正式注漿開始前，應(yīng)先通過試驗(yàn)，以路基類型為依據(jù)，結(jié)合每個(gè)鉆孔的注漿量確定適宜的注漿壓力。路基填料采用密實(shí)性相對較高的黏土?xí)r，應(yīng)適當(dāng)增加水量，確保漿液能夠充分進(jìn)入路基。

路基注漿施工工藝流程如圖2所示，施工設(shè)備配置如表1所示。

圖2 路基注漿施工工藝流程

表1 施工設(shè)備配置

3.5 施工注意事項(xiàng)

（1）為保證注漿時(shí)所用漿液的質(zhì)量，在泥漿拌制過程中必須準(zhǔn)確配料，并充分、均勻攪拌，漿液從完成拌制到使用完畢的時(shí)間應(yīng)控制在4 h。

（2）在施工現(xiàn)場應(yīng)安排專人進(jìn)行旁站，對注漿施工整個(gè)過程予以嚴(yán)格的質(zhì)量控制，做好各項(xiàng)施工記錄，包括鉆孔的具體位置與編號、水泥的類型與標(biāo)號、鉆孔深度、注漿壓力、注漿數(shù)量、注漿時(shí)間等[5]。

（3）注漿時(shí)，若發(fā)現(xiàn)漿液從地表處冒出，應(yīng)立即采取措施處理，減小注漿壓力，增加漿液的濃度，可摻加適量的水玻璃。采用限量注漿的方法，將單位時(shí)間吸漿梁嚴(yán)格控制在30～40 L/min，間歇注漿，在產(chǎn)生冒漿現(xiàn)象后立即停止注漿，15 min后再繼續(xù)注漿。

（4）注漿時(shí)，若漿液從其他鉆孔處流出，應(yīng)立即采取措施處理，適當(dāng)增大一序孔之間的距離；延長二序孔注漿時(shí)間間隔，在一序孔所注漿液達(dá)到凝固后再對二序孔進(jìn)行注漿；通過并聯(lián)注漿進(jìn)行處理，若發(fā)生串漿的孔正處鉆進(jìn)狀態(tài)，應(yīng)停止鉆孔，對孔口進(jìn)行封閉處理，在其他孔完成注漿以后方可恢復(fù)鉆孔[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，引起高填方路基產(chǎn)生沉陷的原因主要包括設(shè)計(jì)與施工兩個(gè)方面，為有效預(yù)防沉降現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)將加固路基作為著手點(diǎn)，采用注漿的方法實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際的路基注漿加固施工中，應(yīng)嚴(yán)格把握布孔、鉆孔、注漿管安裝與注漿幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，充分考慮施工注意事項(xiàng)，以此保證路基的注漿加固效果，有效預(yù)防沉陷問題的發(fā)生。