高速公路路基沉降及施工控制技术措施分析

赵凯

（贵州省公路工程集团有限公司，贵州贵阳550000）

0 引言

随着科学技术的不断发展，现如今高速公路建设的各项技术正日益成熟，但由于建设中材料、结构、工艺、处理等仍然存在或大或小的问题，如未能妥善解决则会加大工程在投入使用后出现问题的概率。为了能进一步提高高速公路工程建设质量，必须探索路基沉降的原因，根据工程自身的特点合理选择，应用现代化技术满足建设需求，使工程能够按照标准完工，为后续投入使用奠定基础。

1 高速公路路基沉降及施工概述

1.1 高速公路工程特点

1.1.1 建设工期紧

高速公路项目与城市交通业发展息息相关，整体建设的工期较紧、技术难度高，为了进一步提高建设效率，需要在施工前合理选择相关技术，并在此基础上加大管理力度，提前做好规划方案，从而保证工期和施工质量。

1.1.2 技术要求高

高速公路作为综合性工程，在建设过程中需要考虑各个方面的因素，如周围环境、安全、人员出行等，要求设计和施工人员进行综合优化，有效处理建设中出现的沉降问题，从而保证项目的施工质量，避免运行后发生风险。

1.2 路基沉降施工控制

在高速公路施工过程中，沉降问题的发生主要是由于施工处理不到位，随着科学技术的不断发展，针对地基的处理方法正不断增多，建设中需要预先勘察区域的实际情况，并结合技术进行分析，避免项目建设发生质量风险问题，如图1所示。同时，高速公路基沉降的影响较为严重，不仅会引发颠簸，且可能导致整个公路交通陷入瘫痪，因此必须妥善解决沉降问题，保障行车与行人的安全[1]。

图1 公路勘察

2 高速公路路基施工分析

2.1 工程概况

云县至凤庆高速公路（简称云凤高速）为云南省“十三五”高速公路建设重点项目，位于云南省临沧市云县、凤庆县境内，是中长期高速公路规划网第五纵的重要组成部分，项目建设有利于完善国家和云南省高速公路网，支撑云南省面向南亚东南亚辐射中心建设，加强临沧市对外经济联系。该标段起点位于凤庆县凤山镇凤庆北互通起点，起点桩号：K38+150—K53+215.783，路线全长为15.06km，修建2577.576m联络线连接凤庆至习谦二级公路，顺接昌宁至保山高速公路，设计行车速度80km/h，施工单位拟定多种施工工艺手段进行处理，最终审核确定其达到了高速公路安全与坚固性能标准。

2.2 施工调查

高速公路工程施工比较复杂，若沉降处理不当会对内部结构造成破坏，威胁人们的行车安全，此工程科学设置了相关的防护措施，隧址区下伏基岩前半段为燕山期（γ52）侵入花岗岩，残积土及全风化、强风化层厚度大，但区域地质较稳定。建设区范围内山体冲沟发育，地下水主要为基岩中的裂隙水，其富水性受地形地貌条件和风化裂隙发育程度的影响，冲沟等低洼部位以地下径流形式排泄，进口处小溪沟有常年性流水，平常水量约0.1m3/s，最大流量约200L/s。根据水质分析试验结果，按《公路工程地质勘察规范》（JTG C20—2011）的有关规定评价，地下水动力学计算为Q=9883.02m3/d，能够满足施工建设的需求。

2.3 施工情况

该工程在施工前，由设计单位结合地理环境进行沉降段施工前规划，工程开工前编制相应分项工程的专项施工方案，施工中则严格按照施工规定进行，预先进行了工程全路段的地质勘查，随后对特殊段进行施工方案优化，避免建设后投入使用因沉降而出现纵向、横向裂缝、起皮等病害，整体施工符合建设要求。同时，项目明确施工要求及流程，建设中严格按云南省“安全标准工地”实施办法建设标准化工地，审定的施工方案、施工工艺、组织施工，并在建设完成后进行了质量检查与验收，从而保证车辆在实际行驶过程中的安全性与稳定性。

3 高速公路路基沉降技术分析及机理

3.1 技术分析

高速公路路基沉降施工技术控制依据《高速公路环境监测技术规范》（DB36∕T 1122.1—2019）严格执行，开挖深度＞5m 按照标准监测周边地质、环境，依靠理论分析与计算保证基坑质量，从而辅助施工设计。由于传统人工方式存在一定弊端，应用中存在局限性，因此需要结合现代化技术手段实行自动检测，预先通过人工在周围布置沉降监测点，采用固定设站的监测方式全过程的数据都要实时传输，在取得认可后才执行后续项目[2]。

3.2 沉降机理

沉降是由地层移动所导致的，受基坑外土压力与地下作用，在土体卸载后水平和垂直方向将会出现变化，围护结构出现了位移量最终引发沉降。如没有严格按照规范要求做好管理，则会影响整个项目的顺利开展；在水平方向上，需要充分考虑好基坑处于什么样的具体状态，关注地周边土体情况，确保施工的科学性以及合理性，提升深基坑作业的安全，为后续施工奠定坚实基础。

4 高速公路路基沉降的影响

随着我国经济的不断发展，当前高速公路的车流量正逐年增加，如果工程在建设中存在沉降问题，可能在运行中出现突发情况，为行车安全埋下隐患[3]。

4.1 基础结构开裂

高速公路施工缺乏合理性，将会使预应力控制不稳定，如未选用合适的措施与方法将会引发结构基础部位开裂，从而造成程度非常严重的安全事故，如图2所示。同时，如在建设中对混凝土材料、钢筋材料以及其他建筑材料没有严格进行材料质量审核，工程本体结构的预应力就会失去控制，引发基础结构裂缝，因此该工程在建设中对此加大了关注力度，从而避免这些问题的发生。

图2 结构开裂

4.2 车辆跳跃问题

高速公路沉降施工控制十分重要，如出现问题极有可能导致车辆在行驶过程出现跳跃的情况，该问题不仅降低了行驶的舒适度，且大幅度降低了车辆行驶的安全系数，最终出现大规模的交通安全事故，这一情况不符合我国高速公路的建设要求。因此，该工程在建设中要求做好规划设计工作，及时处理建设中出现的各类问题，为后续项目投入使用的安全度奠定基础。

4.3 降低使用寿命

高速公路属于交通基建工程，决定了地区的经济发展及交通情况，因此需要在建设中对各类影响加大关注，保证建设能够达到既定要求。如存在路基沉降的问题不仅会提高冲击负荷，且会降低公路的使用寿命，该工程为了避免上述问题的发生，在建设前进行共计3 次地质勘查，以此确定后续施工相关参数，提前做好规划安排，从而保证高速公路路基建设的整体质量[4]。

5 高速公路路基沉降及施工控制技术措施

5.1 强化施工设计

该工程在施工过程中严格按照规定进行，提前做好施工前准备工作，将路基主料制作、混凝土级配、碾压等进行精细化管理，严格把控原材料质量，保证原材料符合建设要求。施工人员是整个施工的实施者，该工程在施工前为确保建设质量，本着精干、高效的原则，抽调具有实践经验丰富、综合素质高的人员进行相关建设与施工管理，对施工人员组织与机械配备进行分配，同时在施工过程中严格把控各类要点，由相关单位结合地理环境进行沉降段施工前规划，明确施工要求及流程，保证了通车运行后车辆的安全性与稳定性。

5.2 施工沉降监测

路基水准点可以在南北两侧均匀布设，该工程将测点数量按标段控制在3～10 个之间，间隔距离则可以控制在50～100m，通过全面监测维持建设主体不受影响。云凤高速根据简化的弹性理论法计算出位移情况，通过水准仪将周围结构沉降现象展示出来，参数偏差控制在±0.1mm，对负荷承载下的矩形比值进行计算，结合分层掌握当前标段具体的沉降情况，在此基础上了解当前支撑轴力监测中的相关数据信息，以此将偏差控制在±1%以内[5]。

5.3 施工控制技术

为了能够提高工程建设质量，工程选用全断面注浆工艺，左线在止浆墙后方15m 范围（右线在止浆墙后方20m 范围）初支施做径向注浆，小导管间距1.2m×1.2m 梅花形布置，如图3所示，材料以普通水泥单液浆+HPC 注浆外加剂浆液为主，普通硅酸盐水泥标号 P.042.5，设计孔隙率 12%，注浆量为2446.6m3，单孔延米注浆量按照式（1）进行计算：

图3 止浆墙后方径向注浆示意图（单位：cm）

式（1）中：Q 为单孔单段注浆量（m3）；R 为浆液扩散半径（m）；H 为注浆分段长度（m）；n 为地层孔隙率（裂隙度）；α 为地层空隙或裂隙填充率；β 为浆液损失率，径向注浆孔环向间距1.5m，小导管采用全孔一次性注浆，注浆压力1.0MPa，保证建设的效果。

5.4 路基沉降处理

云凤高速沉降速率要求＜10mm，外侧的水平位移速率应＜5mm，施工过慢会造成人力财力浪费，因此该工程将路基沉降速率保持在9mm 左右，相关单位结合地理环境进行沉降段施工前规划，明确施工要求及流程，以此提升公路的整体荷载，设计方案中要求施工则严格按照规定进行，控制压实度、混合料级配等，结束后应用装载机等设备展开填料作业，使张拉铺设能够满足预期要求，避免建设后应用出现纵向、横向裂缝、起皮等病害，从而满足车辆通行的实际要求。

6 结语

高速公路是我国基础建设的关键性项目，但如沉降处理不当将可能对群众出行造成威胁，因此针对现存问题必须制定科学、合理、经济的方案。在实际执行过程中，要严格按照基本原则及要求，实现对技术的科学控制，切实解决施工中遇到的各种难题，以此保障项目投入使用后的安全性和稳定性。