高速公路路基沉降及施工控制技术

陈华寿

摘要：文章首先对高速公路路基沉降病害进行综合性说明，随着国民可支配收入的提高，私家车已经逐渐普及到各个家庭，与此同时人们对道路交通有了越来越高的要求，要严肃对待路基沉降的问题，建造出满足人们日益增长交通需求的高速公路。其次对路基沉降的控制技术进行了综合性分析，从地质勘探、路基沉降值分析、科学整体设计、严格进行路基试验、路基基地平整处理、边坡处理、防水处理、路基全方面处理、路基沉降监测、路基问题快速修复等角度完整分析。最后从施工的角度进行了探讨，对路基沉降控制施工的管理要加强，对施工人员的培训要加强。笔者结合路基施工的一些经验，对高速公路路基沉降问题进行综合性说明，并对路基沉降控制的技术进行说明并提出一定建议，希望能够为我国的高速公路事业发展贡献一点绵薄之力。

关键词：高速公路;路基沉降;施工控制技术

引言：

公路路基作为道路施工的重要组成部分，因为要承载行车重量，以及地质、土质等因素，普遍会存在路基城沉降的问题，如何将高速公路的路基沉降控制在合理范围内，是高速公路施工必须要考虑的问题，也决定了高速公路的最终施工品质。在实际施工过程中，要注意根据地质状况和施工目标为基础，科学合理的制定施工工艺和施工计划，严格进行路基试验，把握好路基施工各个细节，不断提高路基施工的施工品质，同时也要做好对路基沉降的监测，多措并举，严格把控路基沉降问题，具有非常强的现实意义。

一、路基沉降综合概述

（一）路基沉降的危害

在高速公路建设并投入使用一系列过程中，如发生路基沉降问题，并超出控制范围，必然带来恶劣的影响。首先，在施工阶段中，出现路基沉降失控的问题，必然会影响整个施工的质量，延长施工进度，提升施工成本，施工单位必须关注路基沉降的问题，根据地质状况将路基沉降合理控制;其次，如果在建设完成投入使用中，一般路基沉降问题已然固定，不会有较大问题，但也不排除因为水平应力过大、地质灾害等导致出现路基沉降失控的问题，路基沉降问题就算再轻，也会导致高速公路使用寿命降低的问题，一些连带的其他问题也会浮现出来，中等级别的路基沉降问题，会导致高速公路地面不平整，影响行车质量，严重者则会出现裂缝和坍塌现象，高速公路如果难以滿足车辆行驶需求，车祸事故概率就会随之增加，必须经过快速修复或者二次整修后才能继续投入使用[1]。

（二）出现路基沉降的原因

这里指的是路基沉降失去控制的原因，一般性的可控路基沉降属于正常现象。高速公路出现路基沉降的原因是多种多样的，这里对其中主要原因进行分析。

首先就是基地下沉的问题[2]，导致路基随之沉降，一般情况下不会出现基地下沉，但是如果发生了构造下沉、地震、火山活动、气候变化、地应力变化、地下水变化及土体自然固结等，或是人工开发比如采矿、开发水利水电工程等等时候，如果施工不当引发连带反应，可能导致基地下沉的问题。其次是“设计—施工”层面的问题，一是设计不当，比如说设计的强度不足，会导致承受荷载而发生沉降，比如说设计的路基沉降值不当，导致新老路基衔接有问题，比如说软土地基在设计的时候夯实度达不到要求，因为软基引发地基下沉，比如未能妥善处理填方边坡，填方边坡失稳导致对路基产生影响，路基因此而沉降;二是设计滞后的问题，以前设计的高速公路强度难以满足日益增长的高速公路交通运输量，荷载与日俱增，因此导致路基沉降;三是施工不当的问题，施工的时候未能按照设计标准施工，未能把控好设计细节，比如说掏底开挖，比如临时排水沟未接入自然沟渠，比如临边防护不到位，重则直接出现沉降失控的问题，轻则出现沉降隐患，开始看着还不错，随着时间推移沉降隐患逐渐暴露了出来。最后是排水不畅的问题[3]，排水是路基沉降的重大原因，也是头号问题，本也属于设计方面的问题，因为太过重要，这里单独来讲，路基土质如果进水，会导致土质的抗剪强度不足（因为内摩擦力与粘聚力被水分侵蚀导致降低），回弹模量是最优含水率条件下压实监测的，如含水率增大，回弹模量也会减少，这两点是路基建设中非常关键的（可回顾上文特点介绍），总之，路基如果排水不畅，路基沉降的可能性大大增加。

二、路基沉降控制技术分析

（一）地质勘探

地质勘探顾名思义就是对地质属性进行充分的了解，在路基建设开展之前，就应该对高速公路建设所在地的地质、周边环境、地下水等情况进行勘探了解，看是否有滑坡、崩塌、岩溶、泥石流等不良情况，分析土质的特点，分析地下水层特点[4]。

（二）路基沉降值分析

综合分析路基沉降值，路基沉降值是拿土体压缩系计算出来的，计算的结果与实际的差异则采用所谓的经验系数进行修正，修正经验系数为1.4-0.2，相差7倍，也就意味着地基沉降是非线性的，地基沉降值计算是困难的，各类型影响因素较多，这里不进行详细的说明。公路路基沉降控制设计可参考《公路路基设计规划》（JTGD30），结合地质勘探数据和路基建设目标，科学设计，高速公路、一级公路容许工后沉降标准为：桥台与路堤相邻处≤0.10m，涵洞、箱涵、通道处≤0.20m，一般路段≤0.30m;作为干线公路的二级公路容许工后沉降标准为：桥台与路堤相邻处≤0.20m，涵洞、箱涵、通道处≤0.30m，一般路段≤0.50m。设计计算中应注意最大沉降值与容许工后沉降的差异。

（三）科学整体设计

公路路基整体设计不仅仅要看沉降值，更要对诸多细节妥善把控，根据路基地质、边坡坡度、水文条件以及当地的气候等综合因素因素，对路基的变形程度进行预测并进行严格的限制，以科学的方法展开施工，保证路基沉降的合理可控[5]，设计单位和施工单位完善交接，多方会审，将施工工艺、施工原理传达到位，施工单位根据施工工艺确定精细施工方案，施工时应严格按照施工设计方案进行。比如软土地质填高20-30m路基，这是典型的高填方路基处置，路基基地处理要进行强夯或者冲击碾压，保证土质密实度，因为填高较高且软土地，最好让路基坐在岩层上，形成填石路基，在路床底部上铺设一层土工布，加强路基的强度和整体稳定性，比如如果路基含水量过大或过小，可以选择灰土挤密桩施工，是非常恰当的施工工艺，能够使灰土挤密桩性能发挥到最大。再比如防滑桩的设计，通过前期地质勘探了解坡度系数，根据坡度推力大小、地形及地层结构，确定地基系数，拟定防滑桩的间隔、尺寸、埋深等，根据地基系数以及桩体的截面形状尺寸等，计算变形系数及其计算深度，来确定刚性桩或弹性桩的选择，确定最大剪力、弯矩等数据。

（四）严格进行路基试验

在路基施工前，要严格进行路基试验，选择路基试验段，一般不得低于200m，根据设计的内容对路基试验段进行全过程施工，观测路基包括沉降在内的各项参数，通过进行严格的路基试验，来保证路基施工设计能够科学有效，及时发现设计层面存在的问题，及时改进问题[6]。

（五）路基基地平整处理

“九层之台，起于累土”，对整个高速公路建设来说，路基是基础，而对于路基建设来说，路基基地处理则是它的基础，对于路基基地处理，主要是对地基基地进行清理，将地面的树木和腐殖质土清除，压路机碾压保证平整度，之后进行洒水晾晒以及碾压夯实，基地压实度不得小于50%。对于特殊地质不符合强度要求，在路基基地处理阶段就需要进行换填土层，将松散的土层挖走换成坚硬的土层铺设上去。

（六）边坡处理

对于坡度大于1.5的陡坡路基，要对边坡进行处理，对边坡交界处需要清理并开挖台阶，设置圬工防护或土工织物防护，圬工防护最大的特点就是防护能力强，但美观度却不足，主要有素混凝土、砖砌筑等而成的，在基础边坡施工成型之后，要按照设计规划的位置进行施工放线，圬工格栅顺着基础坡脚底线以及顶面台阶线间隔一定的距离，并且用U型钢钉定位，用绑扎丝进行对角绑扎，构成基地单元，最为常见。而土工织物包括土工纤维或土工薄膜等，防护能力比不上圬工防护，根据实际需求配置。

（七）防水处理

首先要对现场进行全面的勘察，对地下水位、土质情况等环境属性进行准确了解，根据环境属性来确定防水处理，如果地下水位深，可采用简单的防水、止水措施，可选择性非常多，需要在路基坡面挖掘排水槽，流水槽间距不大于20米，宽度不少于60厘米，深度不小于30厘米，下方设置排水沟渠，排水沟渠连接到自然水域中，如果特殊情况，还需要进行特殊处理。冬季施工基土可能遭受冻结，在夏季施工的时候会面临强暴雨的影响，各有利弊，对夏季而言，就需要施工现场做好积水处理问题。

（七）路基全方面處理

路基方面的施工自然是重中之重，打好路基才能建造出良好的高速公路，采用逐层全宽填筑的方式进行填筑，合理配置机械设备和监测设备，路基填筑可分为四区段：填土区段、平整区段、碾压区段、监测区段。路基填筑要分层填筑，每层厚度根据实际情况而定，层层加码，放出路基中桩和填筑边线，用石灰粉标注填筑方格，控制填料的量，推土机按照标注线进行推土，平地机进行土地平整，洒水晾晒，而后利用压路机进行碾压，夯实地基，压路机行驶速度控制在4km/h 之内，按照先静后振，先快后慢，先帝侯高，纵线到底，轮迹重叠的原则进行碾压夯实，进行压实度检测。

（八）路基沉降监测

对于路基的沉降监测，要贯穿于高速公路建设全过程中，首先在施工前期就要进行路基监测，保持20米到50米之间建立一个检测基点，以全站仪测定好的基点标高和基线方位为基础，观测地基沉降情况，施工阶段要进行每日观测，而在沉降情况趋于稳定后，则可以调整到3天观测一次。等到施工完毕之后，也需要进行实时观察，一周一次或十天。按检测方法划分有分层综合法、数值计算法、资料演绎推算法等等，按照操作工艺来说，有前方交会法、激光铅直仪法、倾斜仪法和差异沉降法等检测工艺。

三、做好施工控制，落实设计标准

对于路基沉降失控的原因来说，施工方面也是必须要考量的一方面，很多时候设计没有问题，但施工的时候却未能严格按照施工设计进行，比如路基填筑要对路基表面进行清理修复，以及特定设计回填土层，确保路基表面无杂石等，减少在路基填筑中的影响，如果出现施工不当问题，路基杂石较多，很容易影响后续施工进程。而落实施工控制，最重要的就是要对“人”的管理，一要健全和完善责任制度：健全和完善责任制度对路基工程施工质量和安全的全方面都有极大的提升意义，将施工责任分层分级分区划分，并落实到人，让每一位责任人知道责任所在，做好本职工作，二要健全培训和交底制度，对于施工人员来说，做好培训教育，将施工理念和施工方法给施工人员和管理人员说明，逐步提高施工人员的技能素养，才能让路基施工现场工作更有效，同时，在开前进行详细交底，交底是对于施工人员说明施工步骤和施工方法，施工人员在技能素养上存在不同程度的缺失，良好的交底制度能补充这一点。三要加强施工管理，在施工过程中严格按照施工方法进行，规范化、标准化作业。

四、结束语

综合来说，高速公路建设的重要性不言而喻，而高速公路路基沉降的问题也就显得至关重要，只有保证路基沉降在可控范围内，才能避免不平整、撕裂等问题，这对于施工的设计以及施工的质量都有较高的要求。综合来说，上文主要讲述了技术控制要点，从地质勘探、路基沉降值分析、科学整体设计、严格进行路基试验、路基基地平整处理、边坡处理、防水处理、路基全方面处理、路基沉降监测、路基问题快速修复等多个方面分析了路基沉降控制技术，希望上文的分析能够有所帮助。

参考文献

[1]项希年.高速公路扩建工程路面施工对路基沉降的影响[J].工程技术研究，2020（3）.

[2]文俊.高速公路路基沉降病害及施工控制技术探讨[J].建筑与装饰，2019，000（009）：125-126.

[3]杜冲.高速公路路基沉降及施工控制技术的实际应用解析[J].低碳世界，2019，9（5）：2.

[4]赵彦海.高速公路路基沉降施工技术及质量控制研究[J].工程建设与设计，2019（3）：3.

[5]郭金树.高速公路路基沉降控制技术应用探讨[J].交通世界（工程技术），2019，000（008）：51-53.

[6]王晓明，夏祥山.高速公路工程施工中软基处理关键技术[J].工程技术研究，2020，005（004）：P.88-89.