鄭如巖

(山東省濱州公路工程有限公司，山東 濱州 256612)

0 引 言

高速公路路基的處理的好壞直接影響行車速度和行車舒適性，由于地質(zhì)情況較為復(fù)雜，近些年來特殊地基的路基處理成為熱門研究課題，尤其在沿河、沿湖路段軟基處理是較為復(fù)雜的過程，而且路基段落多數(shù)都在沉降較大的問題，本文基于路基的施工方法對路基質(zhì)量控制進(jìn)行研究。

1 高速公路路基施工技術(shù)

1.1 路基沉降不均勻分析

(1)土性質(zhì)分析

我國公路建設(shè)中最常用的是土體的填筑，土的性質(zhì)和路基的填筑質(zhì)量有很大關(guān)系。土與水之間的關(guān)系，含水量的不同土體呈固態(tài)狀、液態(tài)狀，常用的兩者之間的臨界含水率稱為液限和塑限，因而土質(zhì)路基的填筑質(zhì)量受水作用的影響較為重要。路基含水率在路基施工填筑中是重要的控制因素。自然界常見的土主要是由三部分組成，氣體、固體(土顆粒)、液體(水)也稱為土的三相，在受力后改變了這三相在土體中所占的體積比例，土體積減小。常見土體破壞形式主要是剪切破壞、凍融破壞、遇水液化破壞。

(2)土的壓實(shí)性質(zhì)

高速公路的路基填筑中主要是利用土體的承載力來承受車輛荷載及公路自重的，提高土體的承載力需要改善土的工程性質(zhì)，公路建設(shè)中常常通過控制土的最佳含水率在壓路機(jī)等壓實(shí)機(jī)械或設(shè)備的作用下使土體達(dá)到最密實(shí)狀態(tài)。這一作用原理利用的是土體物理性質(zhì)擠密土體，這樣可以改變土顆粒排列密實(shí)性，增加分子間的吸引力和相互摩擦力以達(dá)到承壓作用。

1.2 橋頭跳車處理

橋頭和路基相連接，由于橋梁承重主要是樁體，沉降變化非常小，路基段土體的沉降相對較大，經(jīng)過一段時(shí)間通車后，這種沉降差使得車輛行駛速度較快時(shí)有跳車，行車舒適感差，影響行車安全性。這不僅不能很好的發(fā)揮道路運(yùn)輸能力，降低道路運(yùn)輸能力，增加了車輛對路和橋的沖擊，降低了橋頭位置道路的使用壽命。根據(jù)大量橋頭跳車數(shù)據(jù)總結(jié)出行車速度受臺階高度的影響，以下列回歸方程表示臺階高度與速度的關(guān)系

v=1.845 1h1.12

(1)

式中：v為速度降低值，km/h；h為臺階高，cm。

由上述關(guān)系得出橋頭沉降差1.5 cm及以下時(shí)對速度無明顯影響，沉降差在1.5～3.5 cm之間時(shí)產(chǎn)生一定不舒適感；沉降差在3.5～5 cm時(shí)行車速度明顯降低而且有明顯的顛簸感覺；沉降差大于5 cm后車速強(qiáng)制降低，方向把控較為困難，嚴(yán)重影響行車安全性。

1.3 路基填挖交界處理

(1)填挖交界基本原理

在高速公路路基工程中多數(shù)情況下路基填挖交都必然涉及到的問題，填挖交界分為縱向和橫向，如果直接進(jìn)行填筑路基很難形成一個(gè)整體，容易沿搭接面滑移，因此在施工過程中需要對該截面進(jìn)行處理。填挖交界沉降原理與橋頭相類似，都是由于連接兩路段不均勻沉降引起的，挖方路段屬于原始地面沉降已經(jīng)穩(wěn)定，新填筑路段屬于新土沉降還沒有穩(wěn)定，因此填挖交界易向路堤側(cè)進(jìn)行壓縮移動(dòng)，路基間由于這種滑動(dòng)作用在路堤段產(chǎn)生橫向裂縫。

高速公路承受交通量和結(jié)構(gòu)自重荷載較大，填挖交界處又相對沉降不均勻薄弱處，在路基設(shè)計(jì)過程中常對填挖交界進(jìn)行挖臺階過度，以增加接觸面積減小滑移可能，同時(shí)鋪設(shè)土工格柵，防止產(chǎn)生橫向裂縫。

(2)填挖交界沉降分析

規(guī)范的地基計(jì)算方法采用平均附加應(yīng)力(是在路基某深度產(chǎn)生的應(yīng)力總和和所計(jì)算受力深度的比值)，假設(shè)土的壓縮模量在各個(gè)土層相等，那么深度在土的壓縮量采用規(guī)范計(jì)算如式(2)

(2)

路基基底的附加應(yīng)力為P0，基底計(jì)算土層壓縮模量為Esi，ΔAi為相鄰?fù)馏w應(yīng)力變化值，基底與連續(xù)兩個(gè)土層的距離分別為Zi、Zi-1，計(jì)算點(diǎn)至兩個(gè)連續(xù)土層的附加應(yīng)力系數(shù)的平均值αi、αi-1。

(3)填挖交界路基沉降差異計(jì)算分析

在公路交通荷載與公路結(jié)構(gòu)自重共同作用下挖方沉降為S挖，填方段路基的沉降量為S填，通過簡化計(jì)算挖方段沉降，根據(jù)規(guī)范計(jì)算S挖總=mSc(m為經(jīng)驗(yàn)總結(jié)系數(shù)，受荷載大小、地質(zhì)條件、荷載加載速度等有關(guān)，常用的為1.1～1.7取值。Sc是固結(jié)沉降值。)。填方路基的沉降總量S填總=S1+S2(S1表示地基沉降量，S2表示填方沉降量)。

(3)

1.4 高填方路基處理

高速公路由于設(shè)計(jì)等級較高，因而一般路基段為行車安全性等因素做考慮，要求的路基填筑高度較高，施工過程中高填方路段如果強(qiáng)度沉降量控制不好很容易產(chǎn)生病害。在高填方路基施工中對路基填料和排水要求較為嚴(yán)格，需要編制專項(xiàng)施工技術(shù)填筑方案。通常采用粒料類材料填筑比較好，每層的填筑厚度不宜超過30 cm，分層壓實(shí)并嚴(yán)格控制壓實(shí)質(zhì)量，得壓實(shí)合格后再進(jìn)行上一層填筑。

高速公路松鋪厚度宜為30 cm以內(nèi)，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)松浦厚度超過30 cm壓實(shí)度合格不宜保證，也不經(jīng)濟(jì)，施工采用履帶式推土機(jī)械進(jìn)行填方推土，隨后用壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，填筑和壓實(shí)間隔時(shí)間不宜過長，防止雨水滲入路基。在填筑過程中應(yīng)設(shè)置路拱保證排水暢通，壓路機(jī)碾壓需要嚴(yán)格控制碾壓控制速度和輪跡重復(fù)碾壓寬度，碾壓速度控制在2.5～4.5 km/h范圍內(nèi)，碾壓縱向輪跡重復(fù)宜為40～50 cm，遵循先邊部后中間的壓實(shí)順序，連續(xù)碾壓的施工原則。

1.5 軟基路基處理

軟土路基主要是以飽水軟弱黏性土為主，常見的軟土路基不宜壓實(shí)，不能夠用作路基承壓層。軟土路基常用的處理方法換填軟土、軟土摻料拌和加固、排水固結(jié)、加固復(fù)合地基處理等方法。軟基路段施工中常通過減小路基重量以減小對地基的荷載作用，常采用的是輕質(zhì)土路基。

在公路中壓縮量比較大、含水率較高、而且多數(shù)都含有有機(jī)質(zhì)常定義為軟土路基段落。淤泥土和淤泥質(zhì)土是常見的軟土路基類型，軟土可塑性修筑的填方容易失穩(wěn)，而且沉降較為緩慢是一個(gè)長期過程，有的甚至十多年沉降都不能達(dá)到穩(wěn)定。

在高速公路軟土地段地基承載力方面主要包括：軟土地基的加固處置施工、路基填方施工。軟基由于承載力不夠，不能夠直接進(jìn)行路基填筑，需要地基有足夠的承載力才能夠進(jìn)行路基施工。軟土施工處理需要根據(jù)軟土的物理化學(xué)性質(zhì)以及軟土層深度制定相應(yīng)的處理方案，在施工中軟基承載力和保持路基穩(wěn)定性的方法包括拋石擠淤法、離子置換法、反壓護(hù)道法、置換軟土法、排水引流法、預(yù)加載等路基處理方法。

2 路基沉降控制分析

2.1 路基壓實(shí)控制

路基壓實(shí)度是主要控制路基填筑強(qiáng)度的重要指標(biāo)，但是對于路基施工填筑壓實(shí)沒有統(tǒng)一規(guī)范規(guī)定，因?yàn)楦鞯貐^(qū)的土質(zhì)不一樣，因此許多實(shí)際控制中需要根據(jù)所取填料的材料性質(zhì)有關(guān)系，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行施工前的試驗(yàn)段填筑，通過試驗(yàn)段的填筑確定路基的松鋪厚度、路基最佳含水率、攤鋪機(jī)械選擇、壓實(shí)機(jī)械的選擇等施工過程中的重要參數(shù)。施工中需要根據(jù)實(shí)際情況做具體調(diào)整，在路基填筑過程中嚴(yán)格控制壓實(shí)度并對特殊路基處理進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，以保證及時(shí)反饋路基填筑質(zhì)量，做好路基沉降記錄，以便更好預(yù)測路基工后沉降量。

2.2 路基分層壓實(shí)質(zhì)量

(1)填料路基壓實(shí)遍數(shù)

路基壓實(shí)度重要的影響因素就是碾壓遍數(shù)。路基壓實(shí)厚度是需要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際路基填料及填筑厚度確定最經(jīng)濟(jì)的壓實(shí)遍數(shù)，既要保證路基壓實(shí)質(zhì)量也要保證施工經(jīng)濟(jì)性。因此，路基壓實(shí)遍數(shù)既要考慮經(jīng)濟(jì)原因也要考慮路基質(zhì)量，根據(jù)試驗(yàn)段確定壓實(shí)遍數(shù)是方案的經(jīng)濟(jì)合理的有力保障。

(2)填料壓實(shí)度保證

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際填料確定填料最大干密度，將實(shí)際壓實(shí)密度和最大密度進(jìn)行比較，比值稱作壓實(shí)度。路基壓實(shí)度是重要的壓實(shí)控制指標(biāo)，壓實(shí)度控制需要準(zhǔn)確的試驗(yàn)最大干密度。

(3)路基沉降控制

3 實(shí)例分析

某高速公路地處山區(qū)，根據(jù)試驗(yàn)路段來證明沉降控制有效性，選定具有代表性的路段作為路基沉降施工的試驗(yàn)路段進(jìn)行分析。本次選擇路基高填路段作為試驗(yàn)段，填高在10～21 m，將該段定為中級沉降段。

根據(jù)設(shè)計(jì)方案和施工方案對高填方和涵洞交界處采用土工格柵處理，對比發(fā)現(xiàn)涵洞差異性沉降約為13%～20%，土工格柵涵洞頂4 m內(nèi)設(shè)置，根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)段發(fā)現(xiàn)按4 m設(shè)置時(shí)差異沉降處理效果并不明顯，只能相對減小9%左右沉降量，并不明顯。

(1)試驗(yàn)段分析發(fā)現(xiàn)格柵對路基兩側(cè)作用很小，可不設(shè)置。

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果將涵洞頂部原方案中土工格柵鋪設(shè)4.5 m，涵洞上部土工格柵按照0.6+1+1.5+2.4 m進(jìn)行鋪設(shè)；

(3)高填路基段伸入強(qiáng)度高的路基區(qū)格柵長度應(yīng)為10 m，路基整體沉降較好，將涵洞的土工格柵伸入至沉降小的段落。

上面對路基高填質(zhì)量控制做了簡單分析，對高填方路基涵洞頂質(zhì)量施工進(jìn)行分析，通過彈性施工作業(yè)使路基填筑達(dá)到穩(wěn)定。

4 總 結(jié)

本文根據(jù)路基沉降原因分析，通過對特殊路基及一些路基常見處理方式進(jìn)行分析，經(jīng)過分析路基沉降，對路基最常見的填挖交界進(jìn)行沉降分析，簡單介紹了該方法的沉降原理，以及作簡單分析。又通過壓實(shí)度簡單分析，簡述了控制措施及方法。