陳思先 （北京市工程咨詢公司，北京 100031）

在過(guò)去的幾十年中，我國(guó)山區(qū)公路高填方工程建設(shè)不斷創(chuàng)新發(fā)展，但在施工過(guò)程中，山區(qū)高填路基仍存在差異化，不穩(wěn)定化甚至沉降問(wèn)題會(huì)造成人在駕駛過(guò)程中的舒適性大幅度下降，并容易引發(fā)交通事故。所以，文章將根據(jù)山區(qū)高填方路基問(wèn)題的原因，簡(jiǎn)要討論山區(qū)高填方路基差異沉降控制技術(shù)和控制標(biāo)準(zhǔn)。

1 差異沉降影響因素分析

1.1 施工和設(shè)計(jì)過(guò)程

在為路堤設(shè)計(jì)高填方路堤時(shí)，必須對(duì)路堤進(jìn)行穩(wěn)定性檢查和沉降計(jì)算。如果驗(yàn)證和計(jì)算所需的地質(zhì)條件和巖土試驗(yàn)數(shù)據(jù)不能真實(shí)反映施工情況，則會(huì)造成不合理的設(shè)計(jì)，導(dǎo)致路基病害。

在高填方路基施工過(guò)程中，應(yīng)按照《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30-2015）要求的厚度進(jìn)行分層充填。如果層厚任意增加，壓實(shí)設(shè)備按規(guī)定的碾壓次數(shù)進(jìn)行工作時(shí)，壓實(shí)度不滿足規(guī)格要求，當(dāng)填充到路基設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，累積沉降變形不可避免地發(fā)生。在反復(fù)荷載作用下，它會(huì)產(chǎn)生沉降。施工過(guò)程中，如果出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)人員的責(zé)任感不強(qiáng)、技術(shù)管理不夠、施工現(xiàn)場(chǎng)混亂等現(xiàn)象會(huì)造成工程質(zhì)量降低，施工過(guò)程中存在隱患，甚至造成重大質(zhì)量事故，危及路基穩(wěn)定性[1]。

①充填順序不當(dāng)：高填方路堤不按施工規(guī)范的要求將堤岸的全部范圍內(nèi)填滿，填充厚度不合規(guī)等。②壓實(shí)不足：高填充的路基應(yīng)配備標(biāo)準(zhǔn)的壓實(shí)設(shè)備，按正確的操作規(guī)范和要求壓實(shí)，確保壓實(shí)度符合施工規(guī)范要求。③填方與開(kāi)挖交匯處缺少臺(tái)階，或臺(tái)階的不標(biāo)準(zhǔn)化，都會(huì)造成結(jié)合處沉降不均勻，或者是由于原來(lái)的地面和填料結(jié)構(gòu)不同，密度和承載力不同。如果在填充物處的軟土、腐殖質(zhì)等未清除或充填方法不正確，壓實(shí)不足，將會(huì)在交接處出現(xiàn)沉降病害。④半剛性填充和剛性結(jié)構(gòu)連接之間的強(qiáng)度和穩(wěn)定性有很大的不同，充填的壓實(shí)性不夠的是形成橋臺(tái)臺(tái)后或溝槽后支臺(tái)下沉的主要因素。⑤施工過(guò)程中未注意排水。在雨天，路基積水較多，不能自行排放，使填充物軟化，強(qiáng)度降低。⑥施工機(jī)械和軋制技術(shù)的問(wèn)題[2]。

1.2 地基壓縮模量

山區(qū)高速公路地勢(shì)復(fù)雜，地基壓縮模量變化較大，路基沉降量會(huì)隨著局部基礎(chǔ)壓縮模量的變化而不斷變化。差異化沉降與土壤壓縮模量反向發(fā)生變化，當(dāng)基于土壤的壓縮模量降低到一定范圍時(shí)，路基的最大差異沉降將顯著增加。土壤基體強(qiáng)度的增加速率與沉降速率的降低不成正比，相反具有減速作用。換句話說(shuō)，強(qiáng)度變化相同幅度時(shí)，土壤基礎(chǔ)越弱，沉降量的減少反而明顯。在此基礎(chǔ)上，可以通過(guò)提高地基抗壓模量來(lái)減少路基沉降，這也暗示軟弱地基在施工過(guò)程中的重要性。

1.3 土質(zhì)類型

在山區(qū)中，地勢(shì)復(fù)雜，土壤質(zhì)量不同，土壤的韌性也不同，這都會(huì)影響路基的回彈模量。然而，路基沉降會(huì)隨著路堤彈性模量的變化而反向變化。路基回彈模量小，路堤沉降量大；相反，路基彈性模量較大，路基沉降差較小。如圖1所示為地基中軟土層導(dǎo)致路基不均勻沉降。

2 高填路基差異沉降標(biāo)準(zhǔn)

2.1 根據(jù)路面結(jié)構(gòu)性要求確定差異沉降控制標(biāo)準(zhǔn)

基層的拉應(yīng)力是進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)分析時(shí)主要考慮的因素。因此，根據(jù)路面結(jié)構(gòu)要求確定差動(dòng)沉降的控制標(biāo)準(zhǔn)，也應(yīng)主要考慮基層的拉應(yīng)力。高填充路基差發(fā)生差異性沉降是一個(gè)長(zhǎng)期的、連續(xù)的過(guò)程，路面結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力也隨著差異沉降的變化而不斷變化。與此同時(shí)，路面結(jié)構(gòu)的疲勞壽命也會(huì)受到交通荷載的反復(fù)作用的影響。

圖1 地基中軟土層導(dǎo)致路基不均勻沉降

2.2 根據(jù)路面功能性要求確定差異沉降控制標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)內(nèi)高等級(jí)公路施工后施工差異化沉降指標(biāo)一般考慮了高等級(jí)公路在縱坡、橫坡、平整度等方面的功能要求。

①縱坡：應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的縱向坡度要求進(jìn)行縱坡設(shè)計(jì)。當(dāng)設(shè)計(jì)速度為120km/h時(shí)，最大縱向坡度為3%。

②橫坡：設(shè)計(jì)路面橫向坡度的目的是為了及時(shí)排水，從而保證行車安全。對(duì)于新建的公路，路基橫截面方向上土層的性質(zhì)一般不會(huì)發(fā)生變化。因此，可以認(rèn)為路基自重是造成路基不均勻沉降的主要原因。通過(guò)這種方式，路基中心的沉降將大于路基邊緣的沉降，而不均勻沉降將會(huì)是盆狀的。因此，在設(shè)計(jì)軟土地基的路拱坡度時(shí)，應(yīng)盡可能多地采用最大值，即將路拱橫坡的高限制在2%之內(nèi)。沉降穩(wěn)定后，要求的橫坡仍符合標(biāo)準(zhǔn)。山區(qū)高速公路，地形比較均勻，變化的性質(zhì)在橫截面方向上不大，路基沉降是盆形的。

③平整度：在一般的道路工程中，車速對(duì)于平整度的要求較低。然而，對(duì)于高等級(jí)公路來(lái)說(shuō)，駕駛速度較快，只要高速公路和道路存在不平坦，便會(huì)導(dǎo)致車輛行駛顛簸，從而減少駕駛的舒適性。同時(shí)，駕駛員的安全感得不到保證，迫使司機(jī)減速，使其無(wú)法達(dá)到快速的目標(biāo)。各個(gè)國(guó)家對(duì)于高等級(jí)公路的平整性要求較高，但標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。20世紀(jì)80年代，中國(guó)才開(kāi)始修建高等級(jí)公路，相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并還沒(méi)有得到及時(shí)的補(bǔ)充和完善。在相關(guān)規(guī)范中，沒(méi)有規(guī)定使用3m的直尺用于高速公路和一級(jí)公路，因此，可以參考機(jī)場(chǎng)路面的相關(guān)規(guī)定。路面的平整度應(yīng)在除變坡處的任何方向和位置上用3m尺子進(jìn)行檢查：新的路面、標(biāo)尺和表面間隙≤3mm；使用過(guò)的路面、標(biāo)尺和表面凈空應(yīng)≤10mm，不應(yīng)該有積水。考慮到“平戰(zhàn)”的結(jié)合，世界上許多國(guó)家可以直接在高等級(jí)公路上進(jìn)行飛機(jī)的起飛和降落。因此，高等級(jí)公路的平整度要求參照機(jī)場(chǎng)跑道。在使用路面時(shí)，平坦度允許變化率見(jiàn)式（1）。

然而，路況的不平整性是影響汽車駕駛舒適性的主要因素，即垂直部分的平整度。對(duì)水平半充填和開(kāi)挖斷面的研究發(fā)現(xiàn)，大部分水平半充填半挖斷面的縱向方向呈逐漸傾斜的直線，與汽車的方向基本一致。因此，并不大需要考慮這些路面的平整度。而對(duì)于山區(qū)的高填筑路段，如果路面不平整，將成為影響交通舒適性的重要因素，對(duì)平整度要求更高。

3 差異沉降控制技術(shù)

3.1 基底的選擇與控制

在山區(qū)選擇高填路基設(shè)計(jì)路線時(shí)，設(shè)計(jì)師通過(guò)深入細(xì)致的勘察和檢查，以選定設(shè)計(jì)路基位置為圓心，這樣高填筑的路堤可以有效避免較發(fā)達(dá)的自然水系統(tǒng)和軟土地基。如果路基土相對(duì)較軟，則需加固和維護(hù)，以確保地基強(qiáng)度滿足規(guī)范要求，然后建造高填充的道路地基。如果在高填筑的道路基礎(chǔ)上有相對(duì)豐富的地下水系統(tǒng)，地下水應(yīng)被充分排放或分流，以保持土壤質(zhì)量的干燥程度和硬度。此外，高填方路基的施工優(yōu)選以材質(zhì)輕、硬度高、承載力相對(duì)較高、壓力和重力相對(duì)較小為特點(diǎn)的EPS材料，能降低山區(qū)高填路基發(fā)生變形或沉降的概率。

3.2 交界處路基處理

由于大多數(shù)山區(qū)地形都比較陡峭，所以，在修建高填路基時(shí)，必然會(huì)出現(xiàn)一些斜坡。但由于在邊坡進(jìn)行充填和碾壓的難度較大，高填方路基壓實(shí)效果并不理想，導(dǎo)致路基變形或沉降。為防止變形或沉降的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)對(duì)山區(qū)高填路基的差異沉降的有效控制。在建造過(guò)程中，可以在斜坡上設(shè)置網(wǎng)格狀的柵格，或者在斜坡下面挖一些基層臺(tái)階加以鞏固，或者在斜坡的兩側(cè)建設(shè)圍擋，從而有效地保證了路基的穩(wěn)定性。

3.3 高填路基的壓實(shí)工藝

可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，有效減少山區(qū)高填路基的差異化和沉降化，特別是加強(qiáng)路基的壓實(shí)。①必須要選擇一個(gè)好的填充材料，并將其分層壓實(shí)；②必須增加壓路機(jī)工作量，提高壓實(shí)效果，嚴(yán)格控制初始?jí)毫?，再壓縮，最終在壓力壓實(shí)過(guò)程，使用先快速壓實(shí)后減慢壓實(shí)的手段，可以最終實(shí)現(xiàn)密實(shí)度符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求和外表無(wú)明顯壓痕?？筛叨葮?biāo)準(zhǔn)化地施工，避免高填方路基發(fā)生變形或沉降。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為了減少因高填地基沉降差異造成路面沉降問(wèn)題的發(fā)生概率，以將山區(qū)的損失減小到最低限度，應(yīng)合理考慮人體的敏感性、車輛性能以及國(guó)際平整度指數(shù)，并盡快制定科學(xué)合理的山區(qū)高填路基差異沉降標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)沉降標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)際情況，合理分析在土建工程中應(yīng)進(jìn)行的質(zhì)量控制工作。