高速公路路基沉降施工技術及其質量控制路徑

摘要 文章結合某高速公路項目，對路基沉降機理、沉降原因進行了分析，同時提出了高速公路路基沉降施工技術、質量控制措施。通過研究可知，為減少路基沉降，保障高速公路行車安全，應加強路基施工前的勘察工作，合理設計路基結構，施工環節應重視沉降控制、監測，可有效預防路基沉降風險，保障高速公路路基的施工質量。

關鍵詞 高速公路；路基沉降；施工技術；質量控制

中圖分類號 U416.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）16-0106-03

0 引言

高速公路是城市交通體系的關鍵結構，對推動城市經濟發展、提升國民經濟水平意義重大。高速公路路基沉降問題會影響道路行車安全，降低車輛行駛舒適度、路面平整度，造成嚴重路面病害、安全風險。為維護高速公路運營安全，應加強路基沉降管理，合理應用高速公路路基沉降施工技術，確保公路路基工程的整體質量。

1 路基沉降機理

公路路基結構中，土壤混合物復雜，壓實、碾壓路基后，路基結構中空氣、水排出，顆粒物受靜壓后產生較大黏聚力，密實度增加后，路基將出現沉降變形。路基沉降壓縮相對緩慢，可分為瞬時沉降、固結沉降、次固結沉降等階段[1]。

（1）瞬時沉降。具體指荷載施加后，路基內空氣排出，水分尚未排出時，路基體積未改變，但形狀改變的沉降問題。

（2）固結沉降。荷載持續增加后，路基內水排出，體積變小，路基密實度變高。

（3）次固結沉降。固定荷載作用下，路基主體結構沉降固結任務已經完成，自由水消散。但隨著時間流逝，路基的部分區域、結構整體會出現沉降問題。

高速公路路基沉降總量計算公式如下：

St=Sa+Sb+Sc" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（1）

式（1）中，St——總沉降量（mm）；Sa——瞬間沉降（mm）；Sb——固結沉降（mm）；Sc——次固結沉降（mm）。

2 高速公路路基沉降原因

（1）地質條件。高速公路沿線路基區域既有土層的穩定性較弱，如包含軟土路基、靠近河岸及湖泊，土層結構松散，含水量高，后期水土流失、沉積后會產生路基沉降問題。

（2）壓實不足。路基填筑后需通過壓實提升路基穩固性，壓實度不足時，路基沉降風險大。不同壓實度下，路基結構的彈性模量不同，路基表面沉降量也存在差異，如表1所示。彈性模量越大，路基表面沉降量越小。

（3）荷載過大。路面行駛車輛荷載較大時，同樣會引起路基沉降。為提升路基穩定性，需控制路基的行車速度，并優化路段內的坡度、彎曲度設計。

（4）施工質量問題。路基填料篩選不當、土質不均、壓實不到位、填方高度及填筑厚度不合理時，路基施工質量不佳，路基穩定性不佳、沉降風險大[2]。

3 高速公路路基沉降施工技術

3.1 項目概況

某高速公路項目，設計荷載為國家Ⅰ級公路，行車速度為80～120 km/h，雙向六車道，路基寬度為28 m。項目位于山地丘陵區，地形復雜，標段內需高填深挖，高填路基4處，深挖路塹6處，如表2、表3所示。路基邊坡結構破碎，地層結構包含裂隙，穩定性較弱，后期沉降、失穩風險大，需加強路基沉降控制。

3.2 路基沉降施工技術

3.2.1 測量放樣

（1）明確高速公路中心線，結合中線布設邊樁，可用白灰標記邊樁線路。

（2）清理路基表層，檢測其壓實度。壓實度大于90%后恢復中心樁，放樣測量邊線，標記中線、邊線、填方高度、松鋪高度等信息。

3.2.2 材料篩選

注意檢驗路基原材料質量，預防路基沉降。

（1）路基高度小于20 m時，填料粒徑應小于填筑層厚度的2/3。

（2）加強地形勘察，根據路基區域地質條件，篩選最佳填料。路基基層地質結構中含水量較大時，應替換不易風化的砂礫、卵石土、塊石土，最大粒徑小于50 mm。項目選用碎石、粗粒土、砂土、細礫土作為路基填料。填料壓實系數應大于0.95，地基系數不小于130 MPa/m，動態變形模量不小于40 MPa。

（3）路基填筑填料粒徑級配范圍，如表4所示。

3.2.3 路基填筑

（1）正式填筑前，應處理特殊地基，含水量較大的土層應預先挖除，同時清理路基表面雜質、積水。

（2）為降低路堤沉降風險，應控制好填方高度。填方高度越小，沉降量越小。填方高度不同時的路基沉降量如表5所示。

（3）開挖臺階。開挖區域為橫縱坡比大于1∶2.5區域，臺階寬度2 m。開挖、清理地表，開挖深度符合設計標高后，測量基底平整度，計算地基基本承載力，承載力不小于1.8 MPa后，分層攤鋪填料[3]。

（4）根據埋設樁位線，提前標識松鋪厚度。通過方格網控制攤鋪量，方格網規格為9 m×6 m。沿路肩、路緣攤鋪時，可設置邊樁，邊樁、路肩縱向間距為10 m。

（5）分層攤鋪時，每層填筑厚度應大于10 cm，各層最大壓實厚度小于35 cm。按要求攤鋪后，應用履帶式推土機平整攤鋪面，初壓形成路拱后，人工找平、精平。

（6）斷面控制時，每側超填寬度為50 cm，填筑結束后，整修路基，壓實邊坡。

3.2.4 路基碾壓

（1）確認填料質量、路基土層含水量、各層松鋪厚度（30 cm）、填料表面平整度后開始碾壓。

（2）采用重型振動壓路機靜壓1遍，部分離析區域人工配合撒料。

（3）沿兩側向中間進退式碾壓。先慢后快，行駛速度為3～4 km/h。強振碾壓時，行駛速度為3 km/h，弱振時則為2.5 km/h，靜壓（進退式）時為4 km/h。輪跡重疊40 cm。

（4）碾壓工藝具體方案：

1）YZ20t壓路機靜壓1遍，弱振2遍，強振2遍，靜壓1遍。

2）YZ20t壓路機靜壓1遍，弱振2遍，強振2遍，靜壓2遍。

3）YZ20t壓路機靜壓1遍，弱振2遍，強振3遍，靜壓2遍。

（5）遵循“先輕后重、先靜后振、先低后高、先慢后快，輪跡重疊”原則，從路基邊緣向中央進行碾壓作業，壓路機輪外緣距路基邊應保持安全距離[4]。

3.2.5 壓實度檢測

碾壓結束后，檢測路基壓實度，預估路基沉降風險。可應用平板荷載儀、動態變形模量測試儀器，記錄分析壓路機的碾壓順序、碾壓次數、碾壓速度，計算碾壓作業后的路基壓實度，如表6所示。

4 高速公路路基沉降質量控制措施

4.1 加強各階段路基沉降監測

4.1.1 路基填筑

路基填筑階段，應結合路基施工填筑標準、路基彈性壓縮變形狀態，觀測路基沉降數據。在路基填筑期間，填筑速度過快時，路基結構的剪應力變化較大，局部剪應力快速增長至臨界值后土體將發生局部變形[5]。局部塑性改變時，若持續保持該速度則路基結構將發生整體性變化，反之則會延誤工期、浪費物資。因此，應嚴格根據路基施工填筑標準、質量要求，規范施工流程，控制施工速度，保持路基沉降穩定。

（1）通過規范路基填筑施工，使填筑期路基豎向沉降速率小于10 mm/d，邊坡外側水平位移速率小于5 mm/d。

（2）記錄路基沉降數據，排查異常沉降信息，如表7所示。

如表7所示，高速公路項目路基填筑施工時，95%路段基底沉降速度、94%水平位移符合沉降速率標準，全路段沉降控制符合平均沉降值＜5 mm的技術標準。因此，路基填筑施工時，應基于路基基底沉降速率5 mm/d，加強填筑期的沉降觀測、控制，確保路基施工質量，預防路基沉降病害風險。

4.1.2 路基預壓

路基沉降穩定關系公路建設的整體質量，沉降觀測應滲透在路基施工的全過程。以路基預壓期為例，該環節路基沉降監測要點是控制工后沉降，避免因沉降問題破壞路面結構。計算方法是布設測點，計算壓實度為93%～95%時的沉降速率，確保85%左右路段路基的沉降速率符合要求即可。比如，路堤成形后，60 d內的路基沉降量小于5 mm/d，基層施工結束后的沉降量小于2 mm/d。

4.2 做好路基排水設計

基于高速公路路基沉降施工的質量控制要求，設置排水溝、盲溝、攔水槽等排水設施，及時排除路基表面、內部積水，減少因雨水、地下水沖刷等引起的不均勻沉降問題。（1）結合路基結構設計、防排水要求，應用漿砌片石技術，加固路基排水系統；（2）及時在施工現場布設排水溝、邊溝、截水溝、急流槽等排水設施[6]；（3）防排水施工時，通過設置防護砌體、鋪設表土、植被網，實施錨索護坡技術等方式，建立路基安全防護工程，降低路基沉降風險，保障高速公路路基的安全性、穩定性。

4.3 加強路基前期勘察

路基施工前，應復測路基中線、水準點、導線。熟悉路基施工圖紙，檢測后對比分析設計值、實測值。

（1）沿線設置路基施工控制樁，包括路起始點、路段內圓曲線、曲線終點、緩和曲線等。控制樁應予以保護。可增設臨時基準點，便于路基施工時復測地面標高。測量放線時，路基測量誤差應符合橫縱斷面精度要求，施工路基、構造物幾何尺寸、定位等均符合質量要求。

（2）審查施工、設計圖紙。圖紙作為路基施工主要依據，通過審查圖紙可明確道路走向、結構物設置、轉角及曲線位置，包括路基沿線地質、水文條件和地形地貌，可用于計算路基各區域土方需用量，明確路基施工工藝要點，確認道路橫斷面設計，安裝具體設計方案，控制路基沉降風險。

4.4 優化路基施工設計

（1）以路基沉降控制為核心，設計路基施工工藝、組織方案，科學安排路基填筑、攤鋪、碾壓等環節的施工順序，做好路基各層銜接。高填方路段應結合路基結構設計，升級路基碾壓、沉降控制技術，嚴格按照路基基底承載力、填方厚度、標準沉降速率等控制路基沉降。

（2）正式填筑路基前，開挖路基基底、填筑物，清除表面雜物、軟弱土質。基底滿足填筑施工要求后，自上而下開挖臺階，逐層開展碾壓前設置、疏通各區域排水管道，排放區域內積水。

（3）篩選路基填料時，應優先選擇高強度、水穩定性好的材料。填料內土質結構應均勻、不混雜，填料粒徑符合要求。各填筑區域應集中取土、取料，避免路基各區段密實度不一致。配置填縫材料時，應控制好路基填料含水量。

（4）路基填筑時，宜采用水平封層填筑工藝。基于路基橫斷面，應在路基全寬范圍內分層填筑路基，確保各層路基壓實度一致，表面平整，平均沉降速率符合小于5 mm/d的要求。

（5）合理計算路基填筑厚度，分層攤鋪厚度應小于30 cm。應用大噸位壓路機碾壓時，可適當增加分層攤鋪厚度，但需要觀測壓實效果，符合設計要求后方可施工。壓實機具應選用重型輪胎壓路機。

（6）重視路基填筑、碾壓后的壓實度檢測、沉降觀測。根據設計要求、技術規范，記錄分析路基壓實度數據、沉降速率。1）當路基基底沉降速率小于5 mm/d，路基位移邊樁水平、豎向位移分別小于3 mm/d、5 mm/d時，表示路基沉降速率符合施工沉降控制要求；2）路堤施工后沉降速率小于5 mm/月后，進行路基基層、底基層的施工；3）基層施工結束后，沉降量小于2 mm/月后方可進行路面施工。

5 結語

綜上所述，為減少路基沉降，保障高速公路通行安全，應在路基開挖、碾壓、地質勘察、壓實等環節，明確路基施工技術要點。施工過程中還應加強質量控制，結合路基沉降原因，合理設計路基沉降控制方案，發揮路基沉降施工技術的應用價值，全方位預防路基沉降風險，確保路基穩定性、承載力符合高速公路建設要求。

參考文獻

[1]于亮亮.高速公路路基沉降影響因素及應對措施[J].工程建設與設計，2023（11）：109-111.

[2]謝宇航.既有高速公路下穿分離式箱涵頂進施工對路基沉降的影響研究[J].湖南交通科技，2022（4）：148-152.

[3]劉曉濤.高速公路施工中沉降段路基路面的施工技術研究[J].運輸經理世界，2022（25）：19-21.

[4]莫輕文，朱明雙.山區石方路基填筑施工參數設置及沉降變化研究——以張家界至南充國家高速公路項目為例[J].工程技術研究，2022（15）：220-222.

[5]韓蘇.高速公路路基沉降加固處理施工技術[J].科學技術創新，2022（4）：122-125.

[6]溫野.軟土路基施工技術在高速公路中的應用研究[J].交通世界，2022（Z1）：201-202+224.