城市道路路基路面沉降的機理與施工控制技術(shù)分析

王紀(jì)玉

（中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司，北京 102600）

0 引言

城市道路作為市政工程的核心項目，其建設(shè)質(zhì)量會影響城市發(fā)展進(jìn)程，與城市面貌息息相關(guān)，如果在運行過程中出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，不僅會加大施工成本，還會在一定程度上影響城市面貌。最近幾年，我國城市道路建設(shè)規(guī)模以及數(shù)量正在持續(xù)擴大，而其沉降現(xiàn)象發(fā)生頻率也在逐漸上升，因此，施工單位必須了解道路沉降現(xiàn)象出現(xiàn)的具體情況，合理應(yīng)用相應(yīng)施工控制技術(shù)，降低沉降現(xiàn)象出現(xiàn)的概率，控制其影響范圍，保證施工效率，延長道路使用壽命。

1 城市道路路基路面沉降的機理

城市道路路基路面出現(xiàn)沉降的機理無非是路基以及路堤出現(xiàn)變形，其中路基變形主要是由于路基出現(xiàn)被破壞的情況，通常是在溝壑區(qū)域形成，最主要的是由于該區(qū)域的土壤較松軟，存在低密度土壤，整體承載力并不理想。隨著道路應(yīng)用時間的延長，該區(qū)域路基損壞而出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。

同時，如果在施工過程中沒有選擇正確的路基施工材料，導(dǎo)致其密度不符合要求，也會影響后續(xù)壓實工作質(zhì)量，導(dǎo)致壓路機無法全面將土壤壓實，整體土壤也會存在松軟現(xiàn)象，其負(fù)荷能力不理想，在后續(xù)應(yīng)用過程中，重型車輛頻繁通過時就會導(dǎo)致路基質(zhì)量下降，出現(xiàn)變形和下沉的情況。路堤變形主要是由于在傳統(tǒng)施工過程中施工人員使用的是普通黏性土作為回填土，該材料對施工現(xiàn)場的環(huán)境要求較高，施工現(xiàn)場的各項要素都會影響施工結(jié)果，如地形、溫度、濕度等，如果沒有做好環(huán)境控制工作，無法達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，在后續(xù)應(yīng)用過程中也容易受到外界因素影響，導(dǎo)致路堤出現(xiàn)變形，加大沉降現(xiàn)象出現(xiàn)概率，影響工程應(yīng)用效能[1]。

2 施工控制技術(shù)

當(dāng)路基路面出現(xiàn)沉降時，會嚴(yán)重影響工程正常施工進(jìn)程，使得工程質(zhì)量下降。因此，施工人員需要對其引起重視，從實際情況入手，準(zhǔn)確分析沉降現(xiàn)象出現(xiàn)的具體機制，掌握其原因，尋找相應(yīng)的解決措施，合理應(yīng)用不同的控制技術(shù)開展作業(yè)，保證道路的穩(wěn)定性，讓其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固，保證后續(xù)應(yīng)用效果與質(zhì)量。

2.1 原地面處理技術(shù)

所謂原地面處理技術(shù)，主要是指在正式施工之前，施工人員清理施工現(xiàn)場道路的多余雜物，做好前期準(zhǔn)備。在處理過程中根據(jù)原地面的實際情況，合理選擇相應(yīng)方式進(jìn)行作業(yè)，例如原地面表層是以腐殖土為主，需要應(yīng)用機械與人工相配合的方式開展作業(yè)，做好攤鋪和填充工作。而如果原地面屬于耕地路面，要先做好表層清理，可以清理30cm 左右的表層，使其表土可以順利脫落。

由于耕地下方的土體含水量較為豐富，因此在表土脫落后要預(yù)留一段時間進(jìn)行暴曬，將多余水分蒸發(fā)，進(jìn)而保證土體的含水量符合施工需求，當(dāng)含水量下降以后進(jìn)行加固，提高土體的穩(wěn)定性。施工單位可以組織相應(yīng)人員進(jìn)行現(xiàn)場檢驗，判斷土體最高含水量是否符合施工需求，如果水量過多則嚴(yán)格按照上述流程重復(fù)作業(yè)，進(jìn)而保證原地面的整體密實度達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)[2]。

另外，在進(jìn)行邊坡路基處理時，施工人員根據(jù)實際坡度合理選擇相應(yīng)的方式，如邊坡坡度為1∶5，可以通過人工方式進(jìn)行作業(yè)；如果其坡度大于1∶4，則要開展開挖作業(yè)，改變原坡度的形式，通過臺階差的方式來提高邊坡的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)路基打滑情況。在臺階設(shè)計過程中，同樣需要根據(jù)施工場地的具體情況進(jìn)行合理施工，例如土質(zhì)、地形等，施工人員可以在完成開挖工作后，利用分層碾壓的方式將斷層土層抬高，提高其寬度以及高度，使坡度控制在3%～5%之間[3]。

在施工過程中，管理人員要做好現(xiàn)場檢驗，加大質(zhì)量監(jiān)管力度，使其平整度以及壓實度符合設(shè)計需求。可應(yīng)用跟蹤檢測的方式來提高施工質(zhì)量與效率，做好施工技術(shù)控制，進(jìn)而及時發(fā)現(xiàn)并解決相應(yīng)問題，保證施工的準(zhǔn)確性和科學(xué)性[4]。

2.2 填料處理技術(shù)

填料作為路基路面施工的重要材料，其處理工作將直接決定路基路面的施工效果，因此施工人員要做好材料處理工作。

首先，施工人員要嚴(yán)格控制其含水量，以最佳含水量為標(biāo)準(zhǔn)，判斷填料的具體含水量，將其偏差控制在2%以內(nèi)。如果遇到特殊情況，可以根據(jù)實際施工情況進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而保證填料的性能符合施工標(biāo)準(zhǔn)，提高填料整體狀態(tài)。由于部分城市道路填料種類多元化，因此施工人員要適當(dāng)減少填料層數(shù)，控制其厚度，盡量將其控制在0.5m 左右，并且不能將各層材料混合，要保證每一層填料穩(wěn)定以后才能進(jìn)行后續(xù)填料。

其次，施工人員在進(jìn)行底層填料時要先進(jìn)行材料選擇，盡量選擇滲透率較低的材料，保證其底層與下層填料隔離，避免出現(xiàn)混合的情況。同時，還要利用雙向坡方式作業(yè)，將其坡度控制在4%以內(nèi)，進(jìn)而提高排水效果。由于不同材料的使用方式具有一定差異，因此施工人員需要做好各類材料的選擇，例如上層需要使用優(yōu)良土，以保證施工質(zhì)量。而在各填土交接區(qū)域需要設(shè)置相應(yīng)橫面，在其下方開展作業(yè)時，選擇透水性較弱的填土，避免水分進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，導(dǎo)致路面路基出現(xiàn)沉降情況，影響工程應(yīng)用效果[5]。

2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

道路結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致路基路面出現(xiàn)沉降的主要因素，施工人員需做好結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證結(jié)構(gòu)的合理性和科學(xué)性，切實提高道路質(zhì)量，從根源上減少沉降現(xiàn)象出現(xiàn)。道路結(jié)構(gòu)設(shè)計對于路面結(jié)構(gòu)極為重要，設(shè)計的合理性決定路面的承載力，如果其設(shè)計不合理會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的承載力下降，在道路通行后，會在短時間內(nèi)發(fā)生沉降病害。因此，在施工前期要做好現(xiàn)場勘查，了解施工區(qū)域路面路基的具體情況，根據(jù)其情況進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)計，進(jìn)而保證設(shè)計方案符合施工現(xiàn)場需求。同時，還要進(jìn)行材料把控，合理應(yīng)用各類材料，準(zhǔn)確分配材料資源。在施工之前可以組織勘查人員進(jìn)行現(xiàn)場勘查，了解施工區(qū)域的具體環(huán)境，掌握當(dāng)?shù)赝临|(zhì)類型，明確各類參數(shù)，如含水量、承載率；待獲取相應(yīng)參數(shù)以后，及時將其數(shù)據(jù)制作成報表交由設(shè)計人員；與設(shè)計人員進(jìn)行有效溝通，使設(shè)計人員了解施工現(xiàn)場的具體情況。設(shè)計人員可以根據(jù)道路修建標(biāo)準(zhǔn)以及土層具體現(xiàn)狀準(zhǔn)確設(shè)計施工方案，明確鋼筋應(yīng)用數(shù)量以及形式，做好搭接設(shè)計，細(xì)化施工流程。當(dāng)施工完成以后進(jìn)行驗收作業(yè)，以設(shè)計方案為依據(jù)，通過多個方面判斷施工結(jié)果，如果工程在投入使用一年內(nèi)沒有出現(xiàn)明顯的沉降，并且其參數(shù)都符合預(yù)計范圍，則表明結(jié)構(gòu)設(shè)計較為合理[6]。

2.4 排水與搭板施工技術(shù)

做好排水與搭板施工可以有效降低道路沉降現(xiàn)象出現(xiàn)。施工人員要提高搭板施工質(zhì)量，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，錨栓質(zhì)量對于搭板質(zhì)量有著較為重要的影響，因此在施工過程中，施工人員要提高錨栓施工水平，實現(xiàn)質(zhì)量優(yōu)化控制，進(jìn)而減少沉降現(xiàn)象，將其沉降量控制在合理范圍內(nèi)，避免在后續(xù)應(yīng)用過程中車輛出現(xiàn)跳車情況，減少交通安全事故發(fā)生概率。施工人員在施工過程中應(yīng)該根據(jù)具體情況以及施工標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化搭板施工流程。

首先，做好尺寸控制，鋼筋作為該工程施工的重要材料，施工人員在選擇過程中要先從外觀進(jìn)行檢驗，判斷鋼筋是否存在質(zhì)量問題，如彎曲、腐蝕[7]。當(dāng)外觀檢驗完成后，再做好尺寸控制，可以通過橫向與縱向的錨栓判斷鋼筋尺寸。

其次，提高支座施工質(zhì)量，支座作為路基施工的核心元素，其質(zhì)量也會影響路基路面的施工水平，會直接決定其承載力，因此在施工過程中要對支座予以重視，合理選擇制作材料的材質(zhì)。通常情況下，可以通過橡膠開展施工，橡膠的成本較低，并且性能較為優(yōu)異，能夠滿足工程施工需求。同時，施工人員還需優(yōu)化其參數(shù)，將其距離嚴(yán)格控制，盡量控制在80cm 以內(nèi)，以保證工程施工水平，降低沉降現(xiàn)象出現(xiàn)。

最后，施工人員還需做好沉降段排水作業(yè)，排水技術(shù)在道路施工過程中極為重要，也是使用最為頻繁的一項技術(shù)，在施工初期，設(shè)計人員要合理設(shè)計排水方案，預(yù)留相應(yīng)排水孔，進(jìn)而降低路基的含水量，避免其土質(zhì)過于松軟，導(dǎo)致密實度不夠，影響工程應(yīng)用效果。因此，設(shè)計人員需準(zhǔn)確計算排水量，根據(jù)施工具體情況合理選擇排水技術(shù)，提高沉降段排水工作效能。

2.5 軟土地基處理方式

我國廣袤無垠，不同區(qū)域的自然環(huán)境及地質(zhì)條件都具有一定差異，因此在施工過程中容易遇到軟土地基，而軟土地基在導(dǎo)致路面路基出現(xiàn)沉降的機制中所占據(jù)的比例較大，如果施工人員沒做好軟土地基處理，就會導(dǎo)致路面路基施工質(zhì)量下降，加大沉降出現(xiàn)概率，影響工程的安全性。軟土地基出現(xiàn)的主要原因是部分城市的降水量較大，土壤含水量過高，土壤整體承載力較弱，土質(zhì)較為松軟，不僅會加大施工難度，還會導(dǎo)致后續(xù)應(yīng)用出現(xiàn)問題。如果其含水量不足，也會導(dǎo)致沉降現(xiàn)象出現(xiàn)。因此，在施工過程中，施工人員要準(zhǔn)確應(yīng)用各類軟土地基處理方式進(jìn)行作業(yè)，可以利用水泥粉噴樁地基法開展作業(yè)，該方式與傳統(tǒng)施工技術(shù)相比具有一定優(yōu)勢，可以切實提高路基的承載力，并且延長路基的使用壽命，避免在后續(xù)應(yīng)用過程中出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，同時該技術(shù)施工流程簡單，對于施工人員的技術(shù)要求較低，可以保證施工人員準(zhǔn)確開展作業(yè)，避免在施工過程中因施工人員自身問題，導(dǎo)致軟土地基處理工作不到位[8]。

3 提高施工控制技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量的有效措施

3.1 加強現(xiàn)場管理與勘查力度

道路工程在施工過程中外界影響因素較大，因此施工單位要做好現(xiàn)場管理與勘查，進(jìn)而了解施工現(xiàn)場的具體情況，并以此為基礎(chǔ)優(yōu)化施工方案，通過動態(tài)管理的方式提高方案的科學(xué)性，約束施工人員行為，保證各項施工技術(shù)得到合理應(yīng)用[9-10]。

首先，在現(xiàn)場勘查過程中，工作人員要做好地質(zhì)分析，尤其是地基較為薄弱的區(qū)域，如果在施工過程中發(fā)現(xiàn)其地基較為薄弱，就要立即采取相應(yīng)方式進(jìn)行更換，提高該區(qū)域土壤的整體性能，保證其地基的穩(wěn)定性。在填充過程中，選擇滲透性好的材料開展作業(yè)，避免土壤中的含水量持續(xù)上升，施工人員可以根據(jù)具體情況設(shè)置隔離層保證施工質(zhì)量。

其次，在施工前也要進(jìn)行現(xiàn)場檢驗，了解施工區(qū)域的具體地質(zhì)條件，以設(shè)計要求為依據(jù)開展準(zhǔn)確分析，收集各項參數(shù)，如果存在不合理的情況應(yīng)及時通知設(shè)計部門，請設(shè)計部門根據(jù)現(xiàn)場情況，開展方案更改，保證方案的可行性。

最后，管理人員加大沉降觀察頻率以及力度，定期檢驗道路沉降情況，不僅要做好地面沉降觀測，還要加大深層沉降觀測力度。為了保證觀測工作的準(zhǔn)確性，在施工過程中施工人員可以在相應(yīng)區(qū)域預(yù)埋沉降板，通過相應(yīng)工具開展觀測，例如可以在路堤處布置沉降觀測點，讓其數(shù)據(jù)能更加精準(zhǔn)。

3.2 做好特殊區(qū)域處理工作

道路工程在施工過程中難免會遇到特殊區(qū)域，而特殊區(qū)域處理質(zhì)量也將直接決定道路沉降現(xiàn)象發(fā)生的頻率以及影響范圍，所以在施工時施工單位要做好特殊區(qū)域處理。首先，施工單位在正式施工前必須明確特殊施工段的各項參數(shù)以及位置，通過換填法的方式提高地質(zhì)條件。在換填過程中要保護(hù)其深度，盡量保證其深度能大于80cm，在結(jié)束作業(yè)以后，使用相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行碾壓，進(jìn)而提高特殊路段土壤的密實性，控制交接區(qū)域施工質(zhì)量，可以通過加長處理方式來消除突變，保證其荷載力及應(yīng)力分布的均勻性，避免其分布不均勻?qū)е碌缆仿坊霈F(xiàn)被損壞。同時，施工單位在路基兩側(cè)制作邊溝，使其底部以及基部能緊密結(jié)合，避免路基底部出現(xiàn)浸泡情況，影響路基的穩(wěn)定性。最后，在低填方路段施工過程中，施工人員要充分考慮施工區(qū)域的具體施工需求，必要時可以增加砂礫層，提高低填方路段施工水平。

4 結(jié)語

總而言之，沉降作為城市道路最為常見的一項病害，其影響較大，不僅會導(dǎo)致道路施工成本上升，還會加大交通事故出現(xiàn)的概率。因此，施工單位要對其引起重視，通過不同方面來提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，保證路基路面承載力，讓其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能更加穩(wěn)定，提高城市道路的服務(wù)效能，促進(jìn)我國城市化發(fā)展進(jìn)程。