劉英

（邢臺(tái)路橋建設(shè)總公司，河北邢臺(tái) 054000）

0 引言

高速公路工程施工中，路基沉降是普遍存在的問題。導(dǎo)致路基沉降病害有多方面的因素，諸如地質(zhì)環(huán)境、路堤填筑過高、地形地勢狀態(tài)起伏等[1]。本文以某高速公路為例，對(duì)引起路基沉降的因素進(jìn)行分析，并進(jìn)一步探討解決路基沉降問題的措施。

1 工程概況

某高速公路全長198.016km，其主線與附近城市外環(huán)線的高速公路連接，雙向四車道，設(shè)計(jì)車速為120km/h，路基寬度為26m，路面材料為瀝青混凝土。

2 高速公路路基沉降的影響因素

該段公路在建設(shè)完工不久便出現(xiàn)路面沉降問題，分析其原因主要是地基土性質(zhì)、路堤填料問題、自然因素的影響以及路堤填筑高度缺乏合理性導(dǎo)致的。

2.1 地基土性質(zhì)導(dǎo)致的路基沉降問題

如果施工中產(chǎn)生路基沉降問題，首先需要考慮地基變形模量。當(dāng)路堤高度等于路堤填料時(shí)，地基的沉降量會(huì)增大，其中地基土的性質(zhì)起到了決定性作用，也是影響地基變形模量的關(guān)鍵因素，是導(dǎo)致路基沉降的主要原因。地基變形模量被控制在15MPa范圍內(nèi)，地基變形模量發(fā)生變化，沉降量也隨之發(fā)生變化。地基變形模量降低的幅度達(dá)到10%時(shí)候，沉降量增加的幅度控制在20%～40%范圍。所以，在公路施工中確定填土高度需要考慮地基土的性質(zhì)，使路基有良好的穩(wěn)定性，路基沉降量也會(huì)有所降低[2]。

2.2 路堤填筑高度不合理導(dǎo)致的路基沉降

路堤填筑高度會(huì)對(duì)地基產(chǎn)生一定的附加應(yīng)力，隨著路堤填筑高度的不斷增加，地基需要承擔(dān)的附加應(yīng)力越大，路基沉降量在重力作用下會(huì)隨之增加。此外，隨著路堤填筑高度不斷提升，其自身的壓縮層厚度也會(huì)增加，路基的沉降量成正比例增加。

路基沉降量與路堤填筑高度之間成正比，路堤填筑高度的不斷提升，導(dǎo)致路基沉降量相應(yīng)增加。亞砂土地基和亞黏土地基的承載力低，如果填筑高度超過12m，路基沉降量會(huì)明顯增加。一般情況下，由于基巖地基和碎石土地基的承載能力高，路基沉降量較小[3]。因此路堤填筑的高度要依據(jù)路堤填料的附加應(yīng)力，分析計(jì)算路基的承載能力，如果是承載力比較小的亞黏土地基和亞砂土地基，路堤填筑高度不能超過20m，對(duì)于承載力比較大的基巖地基和碎石土地基，填筑高度可以適度調(diào)高至20~30m。

2.3 路堤填料問題導(dǎo)致的路基沉降

該工程施工中路堤填料對(duì)地基產(chǎn)生很大影響，主要因?yàn)楦郊討?yīng)力發(fā)揮作用，路堤填料的容量影響了地基承受的荷載，隨著路堤填料容重不斷增加，地基承擔(dān)的附加應(yīng)力超過承載能力，由此路基出現(xiàn)沉降[4]。路堤填料的變形模量也會(huì)影響沉降量產(chǎn)生相應(yīng)的影響，隨著變形模量增加，路堤沉降量就會(huì)降低。

通過對(duì)圖1進(jìn)行分析，明確路基沉降量的變化情況與路堤填料的變化情況存在一致性。在路堤填料的性質(zhì)中，主要是解決容重問題。如果路堤填料的種類不同，沉降量也會(huì)產(chǎn)生不同的變化，但是多局限于2～20cm，地基土有不同的性質(zhì)，沉降量差值能夠達(dá)到100cm，對(duì)路堤填料的影響相對(duì)較小[5]。

圖1 路堤填料與路基沉降量之間的關(guān)系

2.4 由于自然因素導(dǎo)致的公路路基沉降

自然因素是無法避免的，但出現(xiàn)問題必須采取有效的控制措施，否則會(huì)導(dǎo)致路基沉降問題。一些施工單位在高速公路施工過程中沒有深入分析可能影響工程的自然因素，雖然在施工之前制定了技術(shù)措施，但不能合理地對(duì)主要原因進(jìn)行計(jì)算分析，僅憑客觀臆斷進(jìn)行判斷，導(dǎo)致施工過程中受到各種客觀因素的影響，特別是外在自然力導(dǎo)致路基沉降問題[6]。例如，當(dāng)雨水滲入路基時(shí)，會(huì)影響壓實(shí)質(zhì)量。如果沒有采取合理的預(yù)防措施，施工段的邊坡可能產(chǎn)生滑坡問題，從而導(dǎo)致路基沉降頻繁發(fā)生。

3 公路路基施工沉降的控制措施

3.1 做好地質(zhì)環(huán)境勘察工作

在路基施工過程中，地質(zhì)環(huán)境勘察工作非常重要，要分析當(dāng)前路基項(xiàng)目施工現(xiàn)狀，采取有效的技術(shù)管理措施提高路基施工質(zhì)量。例如，當(dāng)?shù)鼗探Y(jié)壓縮后可能產(chǎn)生沉降，導(dǎo)致沉降的主要因素與地基條件、路堤填筑的高度以及路基斷面形式直接相關(guān)，應(yīng)重點(diǎn)考慮地基條件。因此，做好環(huán)境勘察工作，全面掌握地基條件是有效控制地基沉降的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。詳細(xì)分析地質(zhì)勘測中獲得的資料，對(duì)特殊地段需要重點(diǎn)分析，對(duì)地基的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，找出變化的主要因素，基于此提出有效的地基沉降控制措施。

3.2 優(yōu)化地基設(shè)計(jì)

可使用CFG樁控制地基沉降，先分析地基沉降量，掌握地基沉降量的變化情況，總結(jié)規(guī)律，再研究斷面的形式采用離心模型對(duì)沉降情況進(jìn)行分析，將地基沉降的規(guī)律總結(jié)出來，最后，結(jié)合各種地基設(shè)計(jì)方案，分析影響沉降量的各項(xiàng)指標(biāo)，并評(píng)價(jià)沉降與規(guī)定是否符合，由此優(yōu)化地基設(shè)計(jì)。此外，還可以采用強(qiáng)夯處理的方式控制地基沉降。首先，使用落錘沖擊的方式對(duì)地基的上體實(shí)施壓實(shí)處理，降低地基的壓縮性，提高地基的承載力。根據(jù)不同的土體條件采用強(qiáng)夯法采取不同的加固深度；其次，計(jì)算深度結(jié)合使用設(shè)計(jì)錘重采用單擊夯擊能計(jì)算方法；第三，為確保加固深度準(zhǔn)確，要分析影響加固深度的各種可能因素，現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)合實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的方法，確定加固深度。結(jié)合信息技術(shù)使用強(qiáng)夯處理方法，實(shí)時(shí)觀測相關(guān)參數(shù)，并做好測試工作，分析變形模量獲得路基沉降量。

3.3 公路路基沉降施工中采用綜合性施工控制措施

高速公路工程施工中，采用科學(xué)有效的控制措施才能避免由于路基沉降導(dǎo)致的工程質(zhì)量問題。在對(duì)軟土路基加固的過程中，使用砂土墊層法和強(qiáng)夯法相結(jié)合的控制方法效果較好。在砂礫地基施工段，細(xì)土的處理中采用這種方法可以起到加固地基的作用。使用砂土墊層法對(duì)砂土墊層結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，能夠有效調(diào)節(jié)施工地基結(jié)構(gòu)，使地基的強(qiáng)度滿足施工要求，地基結(jié)構(gòu)的支撐力足夠防止地基變形。使用砂土墊層的方法還可以對(duì)施工區(qū)域上部進(jìn)行排水，能夠有效處理沉降問題，改善加固效果，也可以提高軟土地基施工的強(qiáng)度。該施工方法使用重錘對(duì)填方進(jìn)行夯擊，使基礎(chǔ)更加堅(jiān)實(shí)，確保路基強(qiáng)度符合施工要求，同時(shí)加快基礎(chǔ)施工的速度。強(qiáng)夯法使用的施工設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可縮短工期，有效控制施工成本。綜合采用施工控制措施，可有效提高高速公路路基施工質(zhì)量，最大限度地避免出現(xiàn)路基沉降現(xiàn)象的發(fā)生。

3.4 裝載機(jī)液壓沖擊夯排除路基沉降

高等級(jí)公路通常的填土高度都能夠達(dá)到4～5m，當(dāng)路基施工中，高填方的路段往往會(huì)產(chǎn)生路堤整體下沉的問題。導(dǎo)致問題的原因有各種因素，諸如路基施工中存在自然沉降時(shí)間不足的問題，或施工中對(duì)路基施工壓實(shí)不夠的問題，導(dǎo)致壓實(shí)度不符合標(biāo)準(zhǔn)；路基填料存在質(zhì)量問題或長期處于車輛荷載作用下，影響路基的承載力而導(dǎo)致沉降問題。因此，采用直接夯實(shí)的方法或補(bǔ)強(qiáng)壓實(shí)的方法，發(fā)揮液壓夯實(shí)機(jī)的作用，可以消除分層碾壓路基的固有缺陷，對(duì)人為因素導(dǎo)致的路基沉降問題也能夠弱化。使用液壓油缸提升夯錘到一定高度后，發(fā)揮重力加速作用，在動(dòng)力作用下夯擊土體，使基礎(chǔ)填料產(chǎn)生強(qiáng)制壓密。液壓夯實(shí)機(jī)有很大的夯擊力，夯擊時(shí)釋放的能量可達(dá)108kN·m，影響深度可以達(dá)到1～10m，夯實(shí)效果良好。

液壓夯實(shí)機(jī)使用非常廣泛，對(duì)回填物的壓實(shí)施工效果良好，特別是在公路的新舊交接處施工中。為避免出現(xiàn)差異沉降，在不方便使用壓路機(jī)、沖擊壓路機(jī)或者重錘式強(qiáng)夯機(jī)的情況下，液壓夯實(shí)機(jī)的效果最為明顯。

4 結(jié)語

在高速公路路基施工中，路基沉降是常見病害之一，需要根據(jù)工程的實(shí)際情況，對(duì)影響路基沉降的因素進(jìn)行具體分析，制定相應(yīng)的解決方案，有效控制公路路基施工中出現(xiàn)路基沉降，最大限度地防止路基沉降現(xiàn)象的發(fā)生，提高高速公路的施工質(zhì)量。