淺析高速公路路基沉陷的原因及處理技術(shù)

曾智勇

摘 要：目前我國(guó)高速公路通車總里程已超過(guò)13萬(wàn)公里，病害問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，特別是路基問(wèn)題突出，其中路基沉陷占比最大。汕湛高速揭博段T14標(biāo)路基類型較全面，通過(guò)采用防止路基沉陷的處理技術(shù)，取得了成效。對(duì)于高速公路的施工過(guò)程中有借鑒意義，同時(shí)對(duì)建成高速公路的行車安全有著非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：高速公路；路基沉陷；處理技術(shù)

中圖分類號(hào)：U412.36+6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）23-0059-02

引言

在高速公路路基施工過(guò)程中，路基受各種自然環(huán)境及多種因素的影響，在雨水及行車、土體自重的荷載作用下就會(huì)發(fā)生緩慢的沉降，這對(duì)高速公路的正常通行產(chǎn)生十分嚴(yán)重的危害。因此，在高速公路路基施工過(guò)程中，尤其對(duì)高填、軟土等不良地質(zhì)路基必須加以重視，對(duì)影響路基強(qiáng)度和穩(wěn)定的因素要進(jìn)行綜合分析，采取必要的措施，確保路基的安全。

1 高速公路路基沉陷的原因

1.1 壓實(shí)度的影響

施工過(guò)程中沒(méi)有嚴(yán)格按照路基施工工藝的要求，壓路機(jī)噸位不合理、壓實(shí)順序不規(guī)范、壓實(shí)遍數(shù)不足以及壓實(shí)層厚過(guò)大等都將影響路基壓實(shí)度是否達(dá)標(biāo)。其次路基含水量不合理，含水量是路基壓實(shí)度的重要影響因素，含水量過(guò)低會(huì)出現(xiàn)壓實(shí)度不合格，含水量過(guò)低會(huì)出現(xiàn)翻漿的情況，導(dǎo)致路基下沉。

1.2 水的因素

水的危害特別大，它不僅能直接沖刷高速公路，同時(shí)還可以通過(guò)地表滲透到路基中，侵入基底。此時(shí)水的漲落產(chǎn)生了水壓力，使土質(zhì)松動(dòng)，會(huì)將其中的細(xì)粒土帶走，引起路基結(jié)構(gòu)周圍受力重新分配，導(dǎo)致土質(zhì)粘結(jié)力降低；進(jìn)而降低了路基強(qiáng)度；在自身重力及車輛荷載作用下，路基土結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致沉陷。

1.3 路基填土自重的影響

在高填方路基，路基自身重量很大，在荷載作用下，路基產(chǎn)生下沉的可能性較大。另外，填方較高，沒(méi)有充分的沉降時(shí)間，邊坡坡度設(shè)計(jì)較緩，雨水容易滲透到路基內(nèi)部，也會(huì)產(chǎn)生下沉，甚至沉陷。

1.4 地基承載力不足的影響

在高填方路基中，隨著路基填筑高度的增加，地基承載力無(wú)法滿足填土產(chǎn)生的壓力，使原地基土體結(jié)構(gòu)被破壞，地基土顆粒在外力作用下重新排列形成新的結(jié)構(gòu)，使地基承載力得到增強(qiáng)，地基土的結(jié)構(gòu)的變化，是該階段地基發(fā)生明顯沉降的根本原因。

1.5 設(shè)計(jì)方面的因素

公路的斷面尺寸不合理，排水系統(tǒng)不完善，防護(hù)系統(tǒng)不牢靠等都會(huì)影響到路基的沉陷。在諸多的設(shè)計(jì)因素中，路基的排水設(shè)計(jì)是非常重要的，水如果滲入到路基，會(huì)使得路基填料的含水率增加，降低了路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。因此，排水設(shè)計(jì)不合理極易造成路基下沉，形成路基沉陷。

1.6 工程管理與施工水平的因素

在路堤填筑過(guò)程中，施工單位管理不力，土方的鋪筑厚度超過(guò)了試驗(yàn)段確定的松鋪厚度，土體無(wú)法碾壓密實(shí)，則路基實(shí)際壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

路基施工時(shí)，還有許多薄弱環(huán)節(jié)，比如填挖交界、橋涵臺(tái)背回填等，如果現(xiàn)場(chǎng)施工人員沒(méi)有嚴(yán)格按照規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，在填挖交界處沒(méi)有挖臺(tái)階及鋪設(shè)土工格柵或在橋涵臺(tái)背回填中粗砂時(shí)分層太厚，那么這些部位就極易出現(xiàn)不均勻沉降。還有就是由于工期壓力，路基填筑后工后沉降時(shí)間不足。

2 路基沉陷的處理技術(shù)

2.1 完善勘察和設(shè)計(jì)

公路工程在勘察設(shè)計(jì)階段就要把工作做細(xì)，尤其對(duì)地質(zhì)勘探、土質(zhì)分析，要高度重視，要全路段范圍普遍進(jìn)行，特別是地質(zhì)不良地段（軟基段）應(yīng)作為重要工點(diǎn)加強(qiáng)勘探，通過(guò)換填或改良土質(zhì)等措施完善設(shè)計(jì)。由于排水工程屬于附屬工程，往往設(shè)計(jì)深度不足，會(huì)給施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的路基工程帶來(lái)病害。

2.2 選取合適的路基填料

路基填料必須優(yōu)先選擇高強(qiáng)度和高穩(wěn)定性的材料，主要包括砂性土，礫石土，石質(zhì)土等，一些特殊土如黃土、膨脹土、炭質(zhì)砂巖等也可以作為路基填料，但需要經(jīng)過(guò)特殊處理才能使用。不符合要求的土質(zhì)如淤泥質(zhì)土、沼澤土、泥炭土、腐殖土、有機(jī)土及含生活垃圾的土等不能作為路基填料。

2.3 控制路基地下水和地表水

水能載舟亦能覆舟，在工程中水也有同樣的道理。成型的路基如果沒(méi)有有效排除水的影響，就會(huì)出現(xiàn)的各種路基病害以及路基變形。路基的沉陷通常都與地表水和地下水的浸濕，雨水沖刷等作用有關(guān)。要保證路基的穩(wěn)定性，提高路基的抗變形能力，必須采取相應(yīng)的排水措施或隔水措施，以消除或減輕水對(duì)路基穩(wěn)定的危害。路基排水分為地面和地下兩類。一般情況下可以通過(guò)設(shè)置各種管渠、地下排水構(gòu)筑物等辦法達(dá)到迅速排水的目的。在有地下水或地表水水流危害路基邊坡穩(wěn)定時(shí)，可設(shè)置滲溝或截水溝。

2.4 加強(qiáng)工程施工中的質(zhì)量管控

加強(qiáng)工程施工中的質(zhì)量管控，嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)理制度。施工過(guò)程中業(yè)主、監(jiān)理、施工及試驗(yàn)檢測(cè)各司其職，把好質(zhì)量關(guān)，重點(diǎn)在路基填料、壓實(shí)度、層厚每層必檢，100%合格；在填挖交界、橋涵臺(tái)背回填、軟基換填等易發(fā)生不均勻沉降部位施工時(shí)，監(jiān)理應(yīng)該旁站。

3 實(shí)例處治措施

汕湛高速揭搏項(xiàng)目T14合同段，路基總長(zhǎng)度為7468.94米，K210+575-K216+620段處于山區(qū)，地勢(shì)起伏較大，高填高挖較多，軟基分部廣，基本涉及了路基填筑的各種類型，路基施工難度較大。該工程路基填方：共303.7321萬(wàn)m3，其中土方223.2015萬(wàn)m3，石方80.5306萬(wàn)m3；路基挖方：共346.1547萬(wàn)m3，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合常用的處治方法如下。

3.1 換填法

揭搏項(xiàng)目T14合同段路基軟土分布極為不均且范圍大，呈點(diǎn)狀或帶狀分布，其厚度一般較小（小于5m，最大厚度為5.8m），絕大部分采用換填法處理。換填法一般適用于淺層路基沉陷處治。將軟弱土層全部挖除，回填透水性較好的材料如砂礫、碎石。采用該方法施工時(shí)，回填料的挖補(bǔ)面積要擴(kuò)大，且逐層挖成臺(tái)階狀，由下往上，逐層填筑，逐層壓實(shí)。該方法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單有效可靠，缺點(diǎn)是不能受理較深的軟基。經(jīng)處治后的路基目前未出現(xiàn)沉陷，達(dá)到了使用效果。endprint

3.2 粉噴樁處理法

揭搏項(xiàng)目K218+364.000～K218+414.000段軟基深達(dá)10米，土質(zhì)為粉質(zhì)粘土、軟朔狀，該段采用了粉噴樁處理法，其原理是利用粉體噴射樁機(jī)在鉆孔過(guò)程中，用高壓空氣將粉狀固化劑（水泥、石灰等）以霧狀噴入加固的土體中，在經(jīng)過(guò)鉆頭上的葉片旋轉(zhuǎn)強(qiáng)制攪拌均勻，固化劑吸水發(fā)生水化反應(yīng)，形成整體性好、水穩(wěn)定強(qiáng)和承載力高的膠質(zhì)體樁體。適宜加固的土體為粉土、砂土、粉砂土、粉質(zhì)粘土等，土中不宜存在石塊，有一定的局限性。施工后，效果明顯，目前也未出現(xiàn)路基沉陷。

3.3 鉆孔注漿法

揭搏項(xiàng)目T14合同段有多段高填高挖，填深最高達(dá)40米，且連續(xù)長(zhǎng)度均不大，很容易造成碾壓不到位，同時(shí)迫于工期壓力，工后沉降達(dá)不到要求，其中K210+621.000～K210+741.000、K210+775.000～K210+895.000、K210+900.000～K210+990.000采用鋼花管鉆孔注漿法，使用注漿機(jī)在一定壓力下將水泥漿注入路基土體中，填滿土體中的空隙，水泥與水經(jīng)水化反應(yīng)產(chǎn)生的膠質(zhì)體包裹住土顆粒，提高土體強(qiáng)度和承載力。注漿壓力對(duì)注漿效果及漿體擴(kuò)散范圍影響很大，具體應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、沉陷影響范圍及深度確定注漿壓力。以上段落采用鋼花管鉆孔注漿法解決了高填方路基下沉等問(wèn)題。

3.4 復(fù)合方法

K213+118.000～K213+256.000、K214+409.000～K214+439.0

00段段路基，為半填半挖且填深最大達(dá)到32米，路基邊坡失穩(wěn)、沉降極易出現(xiàn)，因此該采用錨索、錨桿框架梁并輔以鋼花管注漿、微型鋼管樁、抗滑樁、反壓護(hù)道等措施來(lái)控制路基邊坡的穩(wěn)定性，改變邊坡的受力性質(zhì)，使其抗滑力得到相應(yīng)的提升，最終減小路基沉降量，實(shí)施效果相當(dāng)明顯。

4 結(jié)束語(yǔ)

高速公路路基病害，從設(shè)計(jì)開(kāi)始，到填料的選擇，再到施工過(guò)程的控制各環(huán)節(jié)密不可分。本文結(jié)合揭搏項(xiàng)目T14合同段多樣性的路基施工，通過(guò)在施工過(guò)程中嚴(yán)格控制路基填料質(zhì)量，尤其是控制填料的含水量指標(biāo)，優(yōu)化施工工藝和施工技術(shù)，加強(qiáng)施工管理，及時(shí)有效完善排水系統(tǒng)，疏導(dǎo)地下水和地表水，有效地解決了路基常見(jiàn)病害。對(duì)于路基出現(xiàn)的沉陷問(wèn)題，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，可充分考慮工程經(jīng)濟(jì)性、時(shí)間性來(lái)選擇合適的處理方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]靳小娟，白冬.公路路基沉陷的處理技術(shù)[J].經(jīng)營(yíng)管理者，2016，02：326.

[2]李建兵.公路路基沉陷原因分析及處治措施[J].有色金屬文摘，2016，01：135-137.

[3]賈鵬云.高速公路路基沉陷原因分析及處治措施[J].北方交通，2016，08：34-36-40.endprint