吳聯(lián)威

（上海建工集團(tuán)股份有限公司海外事業(yè)部，上海 200030）

1 工程概況

此次研究以柬埔寨71C號(hào)國家公路一期工程建設(shè)項(xiàng)目作為研究對象，高填方區(qū)為K2+000～K5+000段，道路位于山溝內(nèi)。設(shè)計(jì)人員對施工現(xiàn)場的具體情況進(jìn)行了解后，決定采用高填方路基進(jìn)行施工，道路沿線總長度為3.1 km，其中邊坡部分的最大高度為24 m。

道路沿線的下方屬于泥質(zhì)粉砂巖，該地層的整體性能較為理想，可以作為地基的持力層。高填方路段的回填料使用礫石土。高填方路基可以細(xì)分為三級回填，每一級土方回填的高度為8 m，臺(tái)階寬度為2 m，每回填1 m高度進(jìn)行一次增壓處理。

2 沉降變形分析

2.1 有限元模型建立

（1）邊界條件。

該項(xiàng)目的地質(zhì)條件比較特殊，為了提高地基承載力，高填方路基的底部應(yīng)該設(shè)置不透水層，該不透水層可以對多個(gè)方向造成約束；應(yīng)將路基頂部設(shè)置為自由邊界，確保不會(huì)出現(xiàn)豎向壓縮或是水平位移。

（2）網(wǎng)格劃分。

網(wǎng)格的尺寸與數(shù)量會(huì)對模型計(jì)算結(jié)果造成較大影響，為了保證高填方路基沉降計(jì)算的精準(zhǔn)度，使用FLAC3D5.0軟件完成對地基土的網(wǎng)格分塊。

對于坡面2 m以內(nèi)范圍以及路床范圍內(nèi)的網(wǎng)格應(yīng)采取加密處理，路床及坡面部分的網(wǎng)格尺寸設(shè)計(jì)為1 m×l m，其他部位的網(wǎng)格尺寸設(shè)計(jì)為2 m×2 m，地基土被細(xì)分為4 251個(gè)單元、5 892個(gè)節(jié)點(diǎn)。

（3）屈服準(zhǔn)則。

計(jì)算高填方路基沉降的變形量時(shí)應(yīng)使用摩爾-庫倫本構(gòu)模型，這種研究模型對計(jì)算參數(shù)的要求比較單一，計(jì)算結(jié)果非常精準(zhǔn)，在土木工程中獲得廣泛運(yùn)用。

2.2 高填方路基沉降計(jì)算結(jié)果

（1）沉降觀測點(diǎn)。

該項(xiàng)目內(nèi)的高填方路基的寬度設(shè)計(jì)為8.5 m，施工單位應(yīng)該以1 m的間距設(shè)置沉降觀測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)距離路基中心線左側(cè)使用“-”表示，右側(cè)使用“+”表示。

路基中心線部位的沉降變形最嚴(yán)重，達(dá)到31.6 mm，路基兩側(cè)的沉降變形量值基本相同，路基兩側(cè)的沉降形變基本對稱。進(jìn)一步分析，局部與路基中心線之間的距離越遠(yuǎn)，路基沉降變形的程度越輕。在距離路基中心線2 m范圍內(nèi)時(shí)，監(jiān)測點(diǎn)的沉降變形程度不斷減小，速率較快，為2.95 mm/s；距離路基中心線超過2 m時(shí)，監(jiān)測點(diǎn)的沉降變形波動(dòng)趨于穩(wěn)定，速率為0.94 mm/s。

這種現(xiàn)象可能由外部荷載促成，路堤與地基土?xí)纬筛郊幼饔昧?，促使土體被擠壓，導(dǎo)致土體變形現(xiàn)象，與路基中心線的距離存在緊密的關(guān)聯(lián)性。

高填方路基各監(jiān)測點(diǎn)沉降變形情況如圖1所示。

圖1 高填方路基各監(jiān)測點(diǎn)沉降變形情況

（2）回填土方高度對路基沉降造成的影響。

項(xiàng)目的路基回填采用分層回填施工方式，為了有效探索路基沉降規(guī)律，分析回填厚度對路基沉降造成的影響。

各壓實(shí)度下路基最大沉降如圖2所示。

圖2 各壓實(shí)度下路基最大沉降

由圖2可知，路基的土方回填厚度越大，路基沉降的幅度也會(huì)增大，二者之間呈現(xiàn)正比關(guān)聯(lián)性?；靥钔恋母叨让吭黾? m，路基沉降量增大2.67 mm，原因主要為回填土的高度增大后，路堤與地基土受到的荷載也會(huì)增大，使路基變形的程度增大。

3 沉降量控制方法

3.1 路堤填筑期沉降控制標(biāo)準(zhǔn)

（1）路基沉降控制標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

對路基的沉降變形現(xiàn)象進(jìn)行研究的過程中，需要對地基的沉降量、水平位移進(jìn)行分析，同時(shí)對路基的沉降速率、水平位移速率展開分析。結(jié)合我國現(xiàn)行的規(guī)范要求進(jìn)行分析，檢測路基沉降時(shí)，檢測對象主要涉及地面的沉降量、水平位移量、管線位移量。

（2）結(jié)合以往的成功經(jīng)驗(yàn)控制路基沉降。

結(jié)合實(shí)際施工情況，路基沉降現(xiàn)象由多方面因素促成，面對不同地質(zhì)條件的地基時(shí)，沉降控制標(biāo)準(zhǔn)存在一定差異。

（3）鋪土工格柵。

高填方路基各個(gè)回填層之間必須鋪設(shè)土工布，形成加筋土，有效地提升土體的抗剪強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度，間接降低路基沉降的變形量。

（4）采用輕質(zhì)填料。

通常情況下，輕質(zhì)材料的重量比較小，使用輕質(zhì)材料可以在一定程度上降低地基受到的荷載，相應(yīng)減小土體沉降變形的幅度。輕質(zhì)材料區(qū)域與常規(guī)性的路基區(qū)域之間應(yīng)設(shè)置過渡段，即設(shè)置臺(tái)階，臺(tái)階的高度控制為0.5～1.0 m，坡比設(shè)計(jì)為1∶1～1∶2，有效保證路基的穩(wěn)定性。

（5）地基處理。

路基范圍內(nèi)存在一定規(guī)模軟土?xí)r，需要先對軟土部分進(jìn)行清除處理。軟土層的厚度比較小時(shí)，可以考慮使用換土墊層法進(jìn)行處理，換用水穩(wěn)定性較強(qiáng)的材料進(jìn)行回填，如砂、石子、礫石土等材料，回填完成后進(jìn)行碾壓處理，確?；靥盍系膲簩?shí)度符合設(shè)計(jì)要求。軟土層的厚度比較大時(shí)，可以使用砂樁的方式進(jìn)行處理，砂樁攪拌樁應(yīng)該按照梅花形進(jìn)行布置，砂樁的頂部虛鋪厚度控制為20 cm。砂樁的長度與間距可以結(jié)合現(xiàn)行的規(guī)范進(jìn)行確定。

（6）碾壓控制。

使用重型壓路機(jī)碾壓，減少沉降量差。路基填筑采用振動(dòng)壓路機(jī)分層（20 cm/層）碾壓，達(dá)到壓實(shí)度93%的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，下路堤壓實(shí)度為92%，補(bǔ)壓沖擊碾壓20遍，平均下沉量S=5.4 cm，計(jì)算有效壓實(shí)深度為1.5 m，壓實(shí)度平均提高至95%。路基高度4.5 m時(shí)，沖擊碾壓完成沉降率為1.2%。采用沖擊碾壓分層（壓實(shí)厚度1.0 m/層），高填方路基高24 m，每層沖碾前10遍下沉量為5.5～8.5 cm，11～20遍下沉量為2.4～3.0 cm，與補(bǔ)壓路基的11～20遍的下沉量（2.2 cm）相當(dāng)。

3.2 路堤預(yù)壓期沉降控制標(biāo)準(zhǔn)

（1）實(shí)測工后沉降法。

結(jié)合我國現(xiàn)行的管理規(guī)范，路基施工的過程中，路基沉降控制標(biāo)準(zhǔn)為橋頭部位的路堤沉降量應(yīng)控制在10 cm以內(nèi)；涵洞部位的路基沉降量應(yīng)控制在20 cm以內(nèi)；較長段的路基沉降量應(yīng)控制在30 cm以內(nèi)。在實(shí)際施工的過程中，應(yīng)對路基的沉降量進(jìn)行觀測，結(jié)合觀測結(jié)果合理地確定標(biāo)準(zhǔn)化路基沉降量[1]。

（2）實(shí)測沉降速率法。

實(shí)際對路基進(jìn)行施工的過程中，局部位置的沉降數(shù)據(jù)信息不完整，可能導(dǎo)致整體路基沉降數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度下降。應(yīng)在實(shí)際分析過程中兼顧路基實(shí)際沉降速率。

結(jié)合試驗(yàn)分析得出，對于柔性路面路基，在三個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，路基的沉降數(shù)據(jù)控制在5 mm/d以內(nèi)；對于剛性路面基層，在三個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，路基的沉降數(shù)據(jù)控制在3 mm/d以內(nèi)。

4 高填方路基沉降質(zhì)量控制措施

（1）完善內(nèi)部排水系統(tǒng)。

施工單位應(yīng)采取排水措施，切實(shí)做好路基防滲處理，水滲透現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致路基產(chǎn)生橫向裂縫，出現(xiàn)裂縫時(shí)，施工人員應(yīng)立即使用填縫材料進(jìn)行封堵處理。

（2）做好路基施工監(jiān)測工作。

在實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況對路基結(jié)構(gòu)中的局部軟土層進(jìn)行處理，在一定程度上降低施工安全事故爆發(fā)的可能性，同時(shí)有效降低路基出現(xiàn)沉降的可能性。

（3）優(yōu)化控制路基荷載重量。

提升道路路基的承載力，使用沖碾補(bǔ)壓方法可以在一定限度上提升路基的均勻性與密實(shí)度，有效地降低路基的沉降量，保證路基結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性以及強(qiáng)度。使用新的施工技術(shù)能夠有效地節(jié)省大量的建筑材料，積極響應(yīng)相關(guān)的環(huán)保要求，在一定程度上縮短施工工期，妥善解決路基變形、沉降等問題，有效保證施工質(zhì)量。

5 結(jié)語

高填方路基施工時(shí)，地基基礎(chǔ)受到的荷載非常大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)土體沉降變形現(xiàn)象。土體沉降變形幅度過大會(huì)導(dǎo)致地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性受到一定影響，影響整個(gè)道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在這種情況下，道路的建設(shè)質(zhì)量無法達(dá)標(biāo)。施工單位在實(shí)際施工前，應(yīng)對施工現(xiàn)場的地基結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘察，結(jié)合勘察結(jié)果合理確定地基的沉降量，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范加強(qiáng)對地基沉降量的管控，提高填方路基施工的質(zhì)量。