高速公路路基沉降因素的研究

摘 要 控制路基沉降对于高速公路建设施工而言具有较高的技术难度，若存在沉降不均匀或过大等情况将对施工及运营产生重要影响。本文基于对路基沉降成因的初步探讨，并论证了影响路基沉降因素，对于提高高速公路建设质量具有重要意义。

关键词 高速公路；路基沉降因素；软土路基

中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）19-0157-01

随着经济的快速发展，迎来了交通等基础设施的高速建设期，特别是高速公路建设更是取得了突出成就。截至目前，我国高速公路里程已位居世界第二，但因人口庞大，地域比较辽阔，高速公路还难以满足经济发展的实际需要，为此全国各地还在大力开展高速公路建设。随着不断增长的高速公路里程，相继出现了很多问题，特别是路基问题。路基沉降及其稳定性是衡量高速公路建设质量的关键，特别是沉降问题更为明显。若处理不当沉降问题，施工过程中比较容易发生路堤滑塌等严重事故，对施工工期产生不利影响，在公路运营过程中对其质量产生一定的安全隐患，不均匀沉降容易造成路面沉陷，桥头产生跳车现象，轻者对其使用或美观产生不利影响，重者将产生严重的安全事故。

1 路基沉降成因

一直以来，地基处理方法与施工技术在高速公路建设中日益成熟，但以处理其稳定性后，深厚软土地基的长期变形问题还没有得到彻底解决，主要是工后产生过大沉降，造成公路路面具有较差的平整度差，桥头产生严重跳车现象，通常保持时间较短就需对路面进行重修，造成的经济损失比较严重。研究地基沉降对于提高高速公路建设质量、运营及延长使用寿命都具有重要作用，高速公路竣工后，应对特殊路段地基处治引起足够重视，而计算地基沉降是对路基处理进行判断的主要依据。

在观测地基沉降变形与稳定的过程中，通常应分析沉降异常路段对路堤施工填筑进行指导，分析对地基沉降产生影响的因素就比较重要，对地基沉降的影响因素较多，主要有以下几方面原因，一是因填土速度过快，对路基和填土达到临界高度时观测路基沉降也不够重视，造成软土地基与临界状态具有相近强度，若重视程度不够，地基承载力不够引起基层失稳，发生沉陷或纵向开裂；二是没有严格控制对沉降的观测，只依靠沉降计算数据控制施工，实际沉降的相关数据没有进行严格分析、预测，造成工后还具有较大沉降量与沉降速率；三是地质资料有待于完善，不清楚影响路基稳定地质中存在的暗塘暗沟等结构，造成施工过程中路基产生较大沉降等问题；四是没有严格控制路基填土压实，造成路基施工后部分填土产生变形，特别是填土路基具有较大高度时，因不断增加的塑性变形，使路面发生沉陷，对行车舒适性产生不利影响。

2 路基沉降计算分析

很多不良地基问题都会在高速公路建设中发生，软土地基具有较低的承载力，较强的压缩性，受外荷载作用影响将使变形较大。路基填石或土石混填都具有较大的自重，易产生较大沉降。沉降或沉降差过大对于公路平流顺畅、路面平整度及路面结构稳定性具有一定影响，根据路基沉降形成机理分为以下三部分。

2.1 软土地基沉降变形机理

修筑于软土区域的结构，一定会使地基发生下沉。一般认为在荷载作用下，饱和软土路基沉降经历瞬时、固结、次固结三个不同阶段的沉降，总沉降使上述三个阶段沉降之和。其中，瞬时沉降是加载外部荷载的瞬间，孔隙水在饱和土中无法及时排出时而产生的沉降。固结沉降是在路基土后将荷载置于其上，荷载随时间不发生变化而路基中孔隙水排出时产生的沉降。是因外荷载引起受压力作用超孔隙水促使水排出土体，将应力增量向土体骨架转移而产生的沉降，它与时间具有密切关系并在体积上产生变化。次固结沉降是在外荷载作用下不便条件下，地基土中超静孔隙水压力全部消散，土体在主固结变形后还将发生沉降变形。瞬时沉降与加载速率、方式都具有重要关系。另外，在以上变形分析中只针对法向力作用下的受形进行了考虑，尤其是分析固结与次固结变形，在实际上对因剪应力产生的变形有所忽略。

2.2 软土地基工后沉降结构分析

软土地基沉降主要分为受到消散的孔隙水压力而引起主固结沉降与受土骨架蠕变发生的次固结沉降。软土地基沉降计算是对施工期路堤进行预估，因地基沉降使土方量增加，以及路堤边坡与宽度发生变化的情况；对时间与沉降量之间的关系进行推算，作为加固地基的重要依据；对沉降量进行预估，对预压期与各层面施工时间进行合理确定。一般常用e～p曲线法与e～lgp曲线两种方法计算沉降，国内一般都是采用基于e～p压缩曲线的单向分层总和法，该方法将地基分为若干薄层，对每分层压缩量进行计算，然后叠加各分层压缩量。对于正常固结的黏性土，国内外有关测量资料说明采用沉降值该方法计算通常低于实测值。针对超固结黏性地基，计算值通常高于实测值。理论计算值与实测值之比在0.8～1.4之间，为使计算结果更为准确，应结合实际观测资料进行汇总分析，结合经验系数修正该方法计算数值，修正系数变化可实现对土体非线性特性、应力历史和侧向变形影响沉降程度的反映。

3 填石路基压实的影响因素及常见问题

在公路建设中根据实际地质条件采用不同路基，在具有江河的区域，路基填筑一般采用的材料透水性及水稳性都较好。石料因其工程力学特性良好，在工程建设中应用比较广泛。土石混合料特性与其结构，材料力学性能及其相对位置具有比较密切的关系，当构成土石混合料的各因素变化时，混合料特性也将产生相应变化。振动压实填石路基时，填石材料间摩擦力的消除，碾压过程中产生的剪切应力和压力对其压实效果具有决定性作用，石料级配、填筑材料、压实能量、碾压速度与遍数等都是影响填石路基压实的主要因素。此外，高速公路土石混填路基也具有值得关注的一些问题，诸如压实机理只对部分土石路基压实情况进行解释，无法对工程实际进行指导。压实度检测方法主要在于控制土质地基压实情况，对土石混填路基检测也具有一定的局限性。

4 总结

综上所述，开展路基工后沉降的相关研究，对于提高高速公路建设质量、运营及延长使用寿命都具有非常重要的作用。为使高速公路竣工后保证路面施工质量，应加强处置特殊路段地基，路基处理需要结合地基沉降程度进行确定。上述针对路基沉降及其影响的分析，表明对填石路基压实具有很多的影响因素，因此对影响填石路基压实的这些因素的深入研究，对于其在高速公路建设中应用具有重要意义。

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作者简介

李东华（1976-），男，本科，研究方向：道路、桥梁、路基、路面施工，项目管理。endprint