高填方路基沉降量控制方法及質量控制措施

吳聯威

（上海建工集團股份有限公司海外事業部，上海 200030）

1 工程概況

此次研究以柬埔寨71C號國家公路一期工程建設項目作為研究對象，高填方區為K2+000～K5+000段，道路位于山溝內。設計人員對施工現場的具體情況進行了解后，決定采用高填方路基進行施工，道路沿線總長度為3.1 km，其中邊坡部分的最大高度為24 m。

道路沿線的下方屬于泥質粉砂巖，該地層的整體性能較為理想，可以作為地基的持力層。高填方路段的回填料使用礫石土。高填方路基可以細分為三級回填，每一級土方回填的高度為8 m，臺階寬度為2 m，每回填1 m高度進行一次增壓處理。

2 沉降變形分析

2.1 有限元模型建立

（1）邊界條件。

該項目的地質條件比較特殊，為了提高地基承載力，高填方路基的底部應該設置不透水層，該不透水層可以對多個方向造成約束；應將路基頂部設置為自由邊界，確保不會出現豎向壓縮或是水平位移。

（2）網格劃分。

網格的尺寸與數量會對模型計算結果造成較大影響，為了保證高填方路基沉降計算的精準度，使用FLAC3D5.0軟件完成對地基土的網格分塊。

對于坡面2 m以內范圍以及路床范圍內的網格應采取加密處理，路床及坡面部分的網格尺寸設計為1 m×l m，其他部位的網格尺寸設計為2 m×2 m，地基土被細分為4 251個單元、5 892個節點。

（3）屈服準則。

計算高填方路基沉降的變形量時應使用摩爾-庫倫本構模型，這種研究模型對計算參數的要求比較單一，計算結果非常精準，在土木工程中獲得廣泛運用。

2.2 高填方路基沉降計算結果

（1）沉降觀測點。

該項目內的高填方路基的寬度設計為8.5 m，施工單位應該以1 m的間距設置沉降觀測點，監測點距離路基中心線左側使用“-”表示，右側使用“+”表示。

路基中心線部位的沉降變形最嚴重，達到31.6 mm，路基兩側的沉降變形量值基本相同，路基兩側的沉降形變基本對稱。進一步分析，局部與路基中心線之間的距離越遠，路基沉降變形的程度越輕。在距離路基中心線2 m范圍內時，監測點的沉降變形程度不斷減小，速率較快，為2.95 mm/s；距離路基中心線超過2 m時，監測點的沉降變形波動趨于穩定，速率為0.94 mm/s。

這種現象可能由外部荷載促成，路堤與地基土會形成附加作用力，促使土體被擠壓，導致土體變形現象，與路基中心線的距離存在緊密的關聯性。

高填方路基各監測點沉降變形情況如圖1所示。

圖1 高填方路基各監測點沉降變形情況

（2）回填土方高度對路基沉降造成的影響。

項目的路基回填采用分層回填施工方式，為了有效探索路基沉降規律，分析回填厚度對路基沉降造成的影響。

各壓實度下路基最大沉降如圖2所示。

圖2 各壓實度下路基最大沉降

由圖2可知，路基的土方回填厚度越大，路基沉降的幅度也會增大，二者之間呈現正比關聯性。回填土的高度每增加1 m，路基沉降量增大2.67 mm，原因主要為回填土的高度增大后，路堤與地基土受到的荷載也會增大，使路基變形的程度增大。

3 沉降量控制方法

3.1 路堤填筑期沉降控制標準

（1）路基沉降控制標準規范。

對路基的沉降變形現象進行研究的過程中，需要對地基的沉降量、水平位移進行分析，同時對路基的沉降速率、水平位移速率展開分析。結合我國現行的規范要求進行分析，檢測路基沉降時，檢測對象主要涉及地面的沉降量、水平位移量、管線位移量。

（2）結合以往的成功經驗控制路基沉降。

結合實際施工情況，路基沉降現象由多方面因素促成，面對不同地質條件的地基時，沉降控制標準存在一定差異。

（3）鋪土工格柵。

高填方路基各個回填層之間必須鋪設土工布，形成加筋土，有效地提升土體的抗剪強度、抗壓強度，間接降低路基沉降的變形量。

（4）采用輕質填料。

通常情況下，輕質材料的重量比較小，使用輕質材料可以在一定程度上降低地基受到的荷載，相應減小土體沉降變形的幅度。輕質材料區域與常規性的路基區域之間應設置過渡段，即設置臺階，臺階的高度控制為0.5～1.0 m，坡比設計為1∶1～1∶2，有效保證路基的穩定性。

（5）地基處理。

路基范圍內存在一定規模軟土時，需要先對軟土部分進行清除處理。軟土層的厚度比較小時，可以考慮使用換土墊層法進行處理，換用水穩定性較強的材料進行回填，如砂、石子、礫石土等材料，回填完成后進行碾壓處理，確保回填料的壓實度符合設計要求。軟土層的厚度比較大時，可以使用砂樁的方式進行處理，砂樁攪拌樁應該按照梅花形進行布置，砂樁的頂部虛鋪厚度控制為20 cm。砂樁的長度與間距可以結合現行的規范進行確定。

（6）碾壓控制。

使用重型壓路機碾壓，減少沉降量差。路基填筑采用振動壓路機分層（20 cm/層）碾壓，達到壓實度93%的壓實標準，下路堤壓實度為92%，補壓沖擊碾壓20遍，平均下沉量S=5.4 cm，計算有效壓實深度為1.5 m，壓實度平均提高至95%。路基高度4.5 m時，沖擊碾壓完成沉降率為1.2%。采用沖擊碾壓分層（壓實厚度1.0 m/層），高填方路基高24 m，每層沖碾前10遍下沉量為5.5～8.5 cm，11～20遍下沉量為2.4～3.0 cm，與補壓路基的11～20遍的下沉量（2.2 cm）相當。

3.2 路堤預壓期沉降控制標準

（1）實測工后沉降法。

結合我國現行的管理規范，路基施工的過程中，路基沉降控制標準為橋頭部位的路堤沉降量應控制在10 cm以內；涵洞部位的路基沉降量應控制在20 cm以內；較長段的路基沉降量應控制在30 cm以內。在實際施工的過程中，應對路基的沉降量進行觀測，結合觀測結果合理地確定標準化路基沉降量[1]。

（2）實測沉降速率法。

實際對路基進行施工的過程中，局部位置的沉降數據信息不完整，可能導致整體路基沉降數據的精準度下降。應在實際分析過程中兼顧路基實際沉降速率。

結合試驗分析得出，對于柔性路面路基，在三個月的時間內，路基的沉降數據控制在5 mm/d以內；對于剛性路面基層，在三個月的時間內，路基的沉降數據控制在3 mm/d以內。

4 高填方路基沉降質量控制措施

（1）完善內部排水系統。

施工單位應采取排水措施，切實做好路基防滲處理，水滲透現象會導致路基產生橫向裂縫，出現裂縫時，施工人員應立即使用填縫材料進行封堵處理。

（2）做好路基施工監測工作。

在實際施工時，應結合實際情況對路基結構中的局部軟土層進行處理，在一定程度上降低施工安全事故爆發的可能性，同時有效降低路基出現沉降的可能性。

（3）優化控制路基荷載重量。

提升道路路基的承載力，使用沖碾補壓方法可以在一定限度上提升路基的均勻性與密實度，有效地降低路基的沉降量，保證路基結構的整體穩定性以及強度。使用新的施工技術能夠有效地節省大量的建筑材料，積極響應相關的環保要求，在一定程度上縮短施工工期，妥善解決路基變形、沉降等問題，有效保證施工質量。

5 結語

高填方路基施工時，地基基礎受到的荷載非常大時，會出現土體沉降變形現象。土體沉降變形幅度過大會導致地基基礎的穩定性受到一定影響，影響整個道路結構的穩定性，在這種情況下，道路的建設質量無法達標。施工單位在實際施工前，應對施工現場的地基結構進行勘察，結合勘察結果合理確定地基的沉降量，按照相關標準或規范加強對地基沉降量的管控，提高填方路基施工的質量。