山區(qū)高陡高填路基沉降控制的全過程管理探討

摘要 山區(qū)高速公路高陡、高填路基沉降是影響高速公路質量的常見質量通病。基于此，該文章以山區(qū)高速公路高陡高填路基填筑為依托，論述了沉降產生的類型，分析了病害成因，總結了山區(qū)高陡高填路基沉降控制策略，旨在為同行提供技術借鑒。

關鍵詞 公路工程項目；山區(qū)高速公路；高陡高填路基；沉降控制

中圖分類號 U416.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）05-0123-03

0 引言

地形、地貌、水文等因素影響下，為降低山區(qū)高速公路綜合支出成本，需對選線進行合理優(yōu)化，多采用降低橋隧比的方式加以調整，但施工中需增加土石方工程量。山區(qū)高速公路項目建設過程中，為避免大量土方使用浪費耕地資源，多以高陡、高填路基方式平衡土石方。基于山區(qū)高速公路項目特點，如果高陡、高填路基設計不合理，或在施工中由于工期緊張，未對工藝參數嚴格控制，很容易在應用中出現病害。沉降問題是山區(qū)高速公路高陡、高填路基的最常見質量通病。由此可見，項目勘察階段需對工程特點和施工參數等嚴格控制，積極采取有效措施，降低山區(qū)高速公路高陡、高填路基沉降水平。

1 高陡、高填路基沉降成因分析

高陡、高填路基沉降是常見路基病害類型。該病害尤其多發(fā)于山區(qū)公路，導致路基沉降差異，對公路通行質量產生嚴重影響。高路堤沉降可分為自然沉降、地基承載力不足引發(fā)沉降和差異沉降三種類型。自然沉降即長期荷載作用下，路堤填料與荷載相互影響導致路堤固結蠕變引發(fā)沉降。地基承載力不足引發(fā)沉降主要與原地基土質有關，由于土質松散導致其承載力不足，公路投入運行后，荷載水平影響下地基沉降。差異沉降是因橋涵臺背處理不當或路基縱橫填挖過于頻繁導致沉降不均勻，引發(fā)上述沉降的主要原因如下[1]。

1.1 設計不科學

項目設計環(huán)節(jié)未充分考慮地質條件和地形因素的影響，道路縱橫設計不合理，地質結構復雜，項目穿越該路段時填料質量不達標引發(fā)路基沉降。某高速公路K17高陡填方段，路堤地下水涌出過多，導致原地面結果失穩(wěn)，通車后需采取加固措施確保通行安全。

1.2 施工控制不嚴

施工中未嚴格壓實路基路面，導致路基壓實度不達標。路基填料粒徑過大或含水量過高，或為趕工期碾壓程度不足，都可能導致壓實度不佳，從而導致自然沉降，影響項目質量。原路基清淤換填不徹底，以及基底層軟弱夾層處置不到位、地下水排出不徹底等因素都可能降低路基承載力水平。路基拼接處碾壓不到位，填挖交界臺階處置不合理或橋涵臺背處理不當，均可能引發(fā)差異沉降而影響道路使用。

1.3 業(yè)主管理質量不佳

業(yè)主單位對普通公路路基工程的關注度不足，缺乏對高陡、高填路段的質量控制措施，未按照項目要求進行認真審查，專項施工流于形式導致施工隱患。針對高陡、高填路基沉降誘因，應在設計環(huán)節(jié)和施工中加強管理，通過有效的管控措施提升公路施工質量，降低路基沉降引發(fā)的公路使用壽命縮減，并確保在役公路通行質量和行車安全。

2 高填高陡路基沉降預防控制措施

某高速公路全程33.4 km，項目橋隧比為28.5%，全程土方用量680 000 m3，20 m以上填方路堤47處，最高路堤填方高度43 m。該高速公路為典型的山區(qū)高速公路，高填方路段多為陡坡填筑。為避免高陡、高填路基沉降，在設計與施工階段進行了項目優(yōu)化，采取了針對性措施。

2.1 設計原則

項目設計環(huán)節(jié)，為達到節(jié)約運輸費用、保護耕地資源和提高路堤穩(wěn)定性的目標，業(yè)主公司基于項目實際情況和施工場所地質條件，全面評估項目建設、成本效益、路段建設等因素，提出了三點基本設計原則，并要求各設計單位嚴格落實。

一是土方就近開挖，減少運輸距離控制綜合成本，土方調配距離應小于1 km，且不跨大橋調配。山區(qū)地形復雜，橋梁阻斷嚴重影響土方石運輸效率，故長距離調運不便。前期準確地質勘測基礎上進行項目優(yōu)化設計，確定土方調配距離小于1 km，遇大橋選用填平區(qū)消納的方式設計，在施工進程中施工單位可同時進行高填深挖路基施工，各工序井然有序，降低了作業(yè)施工繞道，提高了施工便捷性，土方運輸作業(yè)安全性顯著提升，作業(yè)工期有效縮短。通過優(yōu)化設計，工后自然沉降水平降低，為確保項目施工質量和路基承載力奠定了基礎[2]。二是不占用耕地的基礎上，設置路堤填平區(qū)消納棄方，改善路基結構穩(wěn)定性。就近消納棄方，多點放置，堅持就近原則。設置集中點大容量棄方會增加運輸距離，同時也會加大征地占用度，導致防護工程量增大，無形中增加了項目成本支出。項目施工方基于實踐，采取化整為零的方案，高陡、高填路段坡腳位置合理設置填平區(qū)，將棄方消納的同時增加了路堤結構穩(wěn)定性。該項目施工中，大部分填平區(qū)在征地范圍內且未觸及紅線，通過填平區(qū)棄方碾壓與高填路基填筑同步施工的方式，降低征地難度的同時確保了路堤填筑質量。三是確保高填方質量，采取補強碾壓、盲溝、滲溝、土工格柵等干預措施。高填路段平臺與縱橫開挖交界處設置土工格柵，間隔2 m進行碾壓補強以確保填筑強度。山區(qū)高速公路施工中，由于地質因素，地下水系發(fā)達，路基填筑導致山間匯水阻斷，會明顯影響當地居民正常生活，故在方案設計中采用路堤基底部設置盲溝、滲溝的方式引出地下水，從而解決居民基本生活需求，同時保障路堤穩(wěn)定[3]。

2.2 設計管理措施

項目設計階段，業(yè)主委派技術人員與當地政府部門協(xié)同構建聯(lián)合勘測組，明確高陡、高填路段現場情況，從而了解工程生態(tài)敏感點、地質特征、水文條件、填料性質等，基于此進行技術優(yōu)化和方案調整，廣泛開展排水設施、邊坡防護、地基處置和路堤斷面優(yōu)化。在充分討論方案可行性的基礎上，針對排水方案、路基設置、填平區(qū)設置等內容征求地方意見，并與技術人員協(xié)商具體事宜，確保最終方案的科學性。施工階段，加強高陡填方路段設計變更管理，提高項目施工精準程度，確保路堤填筑連續(xù)。橋梁施工、挖方施工等工序均會產生棄方，在實踐中需對工序內容進行適度調整，采取就近設置棄方消納的方式對高陡、高填路基段加寬填筑，提高路基穩(wěn)定性的基礎上增強施工作業(yè)面質量[4]。K31+800路段施工中應用了路基加寬方案進行路基穩(wěn)定性的調整，詳見圖1所示。K18路段則利用地形特點在填方段坡腳處增設護腳反壓段將棄方消化，從而改善了路基穩(wěn)定性，詳見圖2所示。

2.3 施工管理措施

施工過程中，各參與方共同參與方案制定，結合高陡、高填路基地質特點和水文條件進行項目方案調整與優(yōu)化，施工單位基于現場勘測結果，進行變更，并提交給監(jiān)理部門和業(yè)主審查。某高速公路項目施工中，出現了自然沉降、地基承載力不足引發(fā)沉降、差異沉降三種高陡、高填路基沉降類型，通過積極采取預防控制措施、智能化施工手段，有效保障了路堤路基承載力，提高了其結構穩(wěn)定性。

一是關于承載力不足的基地處置。路基基底清理干凈后檢測承載力指標，指標不合規(guī)者，換填透水性材料，泉眼處或地下水發(fā)育區(qū)域設置碎石盲溝網絡，將滲水引流至坡腳排水溝，以提高路堤結構穩(wěn)定性。二是填挖交界處治。該區(qū)域易出現不均勻沉降，可于交界處設置符合規(guī)定的坡面率，以減少不均勻沉降，填挖交界處挖設不同尺寸的臺階，對路基路面強夯補強壓實的基礎上，利用土工格柵進行區(qū)域加強。三是補強碾壓措施。不同地形條件的路堤路基承載力水平有所差異，業(yè)主牽頭制定針對不同地形的細化補強方案并于施工中適度調整。狹窄作業(yè)面區(qū)域，采用液壓沖擊夯的方式進行路基路面補強。路基縱向小于100 m時，以30 t以上振動壓路機碾壓補強。路基縱向長度大于100 m時，選用沖擊式壓路機碾壓補強[5]。四是防護措施。路堤路基成型后，雨季時已填筑路基路段需設置縱橫擋水埂，間隔一定距離設置出水口，將雨水引流至排水系統(tǒng)，成型后的高填段落攔水埂可采用砂漿涂抹的方式，降低雨水沖刷影響結構穩(wěn)定性，設置排水系統(tǒng)并與綠化工程同步施工。五是智能化施工管控。應用智能化手段進行現場監(jiān)控，壓路機上可安裝智能壓實監(jiān)控系統(tǒng)，現場實時獲取路面碾壓數據，通過智能終端的數據提取和自動比對，明確施工參數。路基強夯實作業(yè)時，由專人跟蹤對碾壓時間、面積、振動頻率、壓實路段等信息進行現場記錄，碾壓完畢后，校驗具體參數。六是監(jiān)控手段指導路堤填筑。第三方監(jiān)控測量單位于項目路基坡腳、中心、兩側等不同區(qū)域設置監(jiān)測點，由專職人員進行觀測，獲取高填路基寬度、高程等詳細數據，通過系統(tǒng)監(jiān)測控制填土速度與厚度值，精確識別與控制路堤填筑中填土質量，通車后監(jiān)測點移交至運營單位，進行長期數據監(jiān)測與道路運行質量的分析[6]。

2.4 業(yè)主管理措施

業(yè)主單位加強針對高陡高填路段的質量管理，為確保管控質量，明確崗位職責并嚴格落實到人，實施班組制度并落實下述管理方案。

一是施工投招標環(huán)節(jié)，在招標文書中把填平區(qū)作為管理目標列入清單計量項目中，業(yè)主單位牽頭協(xié)同地方相關部門充分調研，做好施工前調度，確保設計符合方案要求和地形特點。該高速公路項目順利建成后，48處設計圖中標注的填平區(qū)順利消納棄方45處，基本上實現了方案設計意圖，符合項目設計標準[7]。二是推出高填方“坑長制”。項目參建單位進行全流程質量管理，制作高填方責任人公示牌，明確具體管理責任人，提高管理人員責任意識，嚴格執(zhí)行方案要求，下發(fā)《高填深挖質量管理手冊》加強高填方深挖施工工藝控制，確保高填方路段補強措施落實到位[8]。三是在項目施工前，合同文件將高填方路基段施工，列為專項治理段，并進行專項評估，通過有效的激勵措施，提高路基質量控制效果，加強施工單位對高陡高填路段的工程管理水平，保障項目高質量完成。業(yè)主公司對高陡高填路段進行了全流程管控，項目順利完工后通車3年，全線處于無沉降質量問題，項目質量狀況良好。

3 結語

山區(qū)高速公路高陡高填路段路基易出現沉降，引發(fā)橋頭跳車、路面不平順、填挖交界等問題，影響道路質量的同時威脅行車安全。該文基于高陡高填路段路基特點，對沉降類型及其誘因進行了分析，結合某高速公路項目實例，對高陡、高填路基沉降控制方案的實施效果加以闡述。通過棄方就近利用方案的選擇，使棄方調配距離小于1 km，項目施工中未跨大橋調配，路側填平區(qū)和寬填路堤消納棄方原則的應用，保護了耕地，減少了項目投資。同時結合不同施工區(qū)域地質特征選用換填、設土工格柵、補強碾壓、設排水盲溝滲溝、砂漿抹面擋水埂和智能化管控等方案，改善了施工質量，提高了高陡、高填路基結構的穩(wěn)定性，綜合效益明顯。

參考文獻

[1]成尚鋒， 何沙. 山區(qū)高速公路高陡高填路基沉降控制的全過程管理[J]. 公路， 2022（8）： 97-101.

[2]段小健， 申夢龍， 方存星. 山區(qū)高速公路高填路基加筋擋土墻施工技術[J]. 交通世界， 2022（21）： 114-116.

[3]余耀東. 山區(qū)高速公路高填深挖路基邊坡穩(wěn)定性[J]. 建筑技術開發(fā)， 2021（12）： 159-161.

[4]潘京軍. 高填高陡高液限路基強夯施工技術[J]. 交通世界， 2021（26）： 47-48.

[5]賈鵬. 高填高陡高液限路基工程中強夯施工技術的應用[J]. 四川建材， 2020（6）： 106-107.

[6]李彬. 強夯施工技術在高填高陡高液限路基工程中的應用[J]. 廣東公路交通， 2019（4）： 237-241.

[7]楊為品. 泡沫輕質土+鋼管樁在高陡斜坡路基拼寬中的應用[J]. 福建交通科技， 2019（4）： 7-11+88.

[8]鄧爽. 強夯施工技術在高填高陡高液限路基工程中的應用[J]. 南國博覽， 2019（2）： 366-367.