高速公路路基沉降及施工技术

朱富杰 关轶文 谢晓东

（中交三公局第一工程有限公司，北京 100012）

路基是公路的基础结构，施工质量会影响公路的整体通行水平，受施工技术、地质条件等因素的制约，路基常出现沉降问题，不利于公路建设工作的顺利开展及公路的正常运营，凸显路基施工技术的重要性。

1 工程概况

承建巴马-凭祥公路巴马至田东段合同段，起讫桩号为YK0+000～YK22+000，主线双向四车道，整体式路基宽度为26 m，设计速度100 km/h，互通连接线设计速度60 km/h。路基施工量较大，挖方622.496 万m³、填方344.38 万m³。大桥平均4 080 m，共13座；中小桥平均529.3 m，共7座；天桥平均225.06 m，共3座；匝道桥平均2 901 m，共6座；隧道平均5.758 km，共2座，涵洞通道共92座。

2 高速公路路基沉降的主要原因

（1）路基土层的应力作用。

高速公路跨越范围较广，沿线各路段的地形、地质条件均存在差异，在分析沉降的成因时应针对性考虑。路段处于不良地质区时，应充分考虑地基的基础处理工作，如平整、压实。受外界荷载的作用，路基应力呈大幅度增加的变化趋势，超过原固结压力，诱发应力变形。

相较固结压力，若土基自重应力小于该值，且两者差异较小时，土基虽未受到外部荷载的作用，但在路基填筑施工的扰动性作用下，导致土层超过固结应力，随之固结。若自重应力偏小，给路基预留较大的应力空间，在该受力条件下，会降低固结沉降的发生概率。

（2）填筑高度的影响。

填筑高度控制不合理时，易引发土基沉降问题，且在路基出现侧向位移的情况下更明显，沉降概率将大幅度增加。相较原始状态，土层内剪应力增加，路基会出现不同限度的损伤。

（3）施工方面。

①材料质量不达标，如填筑料的规格存在差异，易影响路基填筑的平整性、稳定性，填料间空隙加大，增加路基下沉概率。②施工工艺不合理，如未按照规范做好排水、加固等，易出现路基沉降问题。③施工人员的工作态度、工作方法存在偏差，如未重视填筑厚度和压实度的控制，在未经许可时随意更改施工工艺，易影响路基的施工质量。

（4）地质条件。

以湿陷性黄土路基为例，其在干燥状态下的物理力学性质较好，对水较为敏感，遇水后易出现路基沉降现象。对于承载能力偏弱的路基，若施工前未采取振冲置换等相关处理方法，直接在该处施工后，成型的路基易随着地层的变化，发生变形、沉降等。

3 高速公路路基沉降的处置技术

（1）换填土。

软土地基施工中，换填土是应用较为广泛的方法，其在厚度＜3 m的软基中可取得较佳的应用效果。施工中，应明确待处理的软基范围，彻底挖除该部分软土，换填砂砾、砂等材料。此类材料具有较好的排水性能，若施工现场存在丰富的地下水，仍不会影响路基的稳定性。换填法具有施工便捷、施工成本较低等优势，有利于提高高速公路路基工程的经济效益。

（2）固化剂处理。

固化剂可改善路基物理力学性质，根据需求掺入合适类别的固化剂后，可提高路基的强度、水稳定性，避免路基发生沉降。固化剂的类型包含固态、液态，具体需根据实际施工条件灵活选择，土层仅为表面土时，以液态类固化剂较为合适；若地基沉降深度较大，可采用固态固化剂。

（3）灌浆。

针对大范围的路基沉降问题，可采用灌浆处理的方法，在压力作用下将制备好的浆液注入路基内，随时间的延长，水泥浆逐步固结，与原有路基共同组成完整且稳定的整体。

（4）竖向排水。

部分路基沉降现象的出现与地下水有关，施工人员应加强排水，可在地基内布置塑料板或修筑砂井，并重点考虑排水设施的作用范围，按合理的间距进行设置。

（5）重锤夯击。

以重锤为主要施工装置，将其提升至指定高度后下落，路基在冲击能的作用下将转变为相对密实的状态。重锤夯实法的作用范围较广、作用力较强。在施工中需充分考虑其对周边现状建（构）筑物的影响，避免出现失稳的情况。在制定施工方案时，施工人员需要组织试验，确定最佳施工效果下的工艺参数，结合现场作业条件，编制科学可行的夯击施工方案。

4 公路路基沉降的施工质量控制措施

4.1 施工流程

精准把控施工流程，有序完成高速公路路基的各项建设工作，具体如图1所示。

图1 高速公路路基施工流程

4.2 原地面处理

全面处理施工现场，清理堆积的树根、杂草等杂物，若土质呈松散状态，应采取压实处理措施，使路基更具平整性、稳定性。遇地基土不良地段时，可采用换填和加固的方法，直至路基满足施工要求为止[1]。

4.3 路基填筑

（1）遵循“材料充分利用”的原则，将挖土方作为填筑材料使用，减少挖方土的外运量、填筑土的采购量。

（2）为了避免直接填筑施工的情况，应提前组织填筑试验，制定科学可行的填筑施工方案，如填筑材料的类型、质量要求、填筑厚度、压实度等，为正式填筑提供指导。

（3）按照施工方案有序填筑，落实该项工作后，应加强检验，保证压实度等指标均可满足要求。

4.4 摊铺、整平

（1）摊铺施工前，应有效处理施工现场，使用推土机粗平，再使用平地机进行终平，确保经过处理后的场地具有平整性。

（2）摊铺过程中，为了提高路基的排水效率，应将两侧设置为倾斜状，根据要求及现场施工条件合理调整横向排水坡的坡率，通常该值以2%～4%较为合适。

4.5 填料含水率控制

填料质量会影响路基的稳定性，填料的含水率较为关键。在路基填筑施工前，应加强对填料含水率的检测，与设计要求展开对比分析，判断其是否满足要求。若含水量偏高应进行晾晒处理；若含水率偏低，应适当洒水，直至含水率满足要求。

4.6 碾压

路基压实作业采用振动压路机，在钢轮的振动作用下，减小土层中的空隙，使土层由疏松逐步转变为密实状态。路基压实施工中，采取先边缘后中间的顺序，遵循“先慢后快、先静压后振动碾压”的原则，施工人员需密切关注轮迹重叠量，根据所得结果调整压路机的运行姿态[2]。纵向碾压时，纵向相邻各行的重叠量以0.3～0.5 m为宜。为了保证路基的质量，现场管理人员应合理指挥，督促施工人员正确操作，避免遗漏、偏压，保证路基的压实度和稳定性。

4.7 沉降监测

为了准确掌握路基的沉降情况，应采取合适的沉降监测方法，需要考虑的指标包括水平位移量、沉降量、土压力、孔隙水压力等，根据所得数据对路基的沉降情况做出判断，并预测其后续的发展趋势，以制定完善的施工方案，有效控制路基沉降，使路基可维持相对稳定的状态。路基施工后，沉降为重点的控制对象，其在不同等级公路中的要求存在差异，且需考虑各类工程位置，具体如表1所示。

表1 高速公路路基沉降要求 单位：mm

（1）沉降的监测。

以分层沉降标和沉降板为主要装置，密切监测路基的沉降量，重视填土高度较大、地质条件较差等特殊路段。遇软土地基时，需在垫层顶填土前落实测量装置的埋设工作。

（2）水平位移的监测。

在表面土的监测工作中，边桩观测法是较为可行的方法，提前将观测仪器埋设到位，以便后续可快速监测。针对内部土体，应优先采用测斜管法，利用钻机钻孔，安装弯曲性能较好的测斜管，此方法在软土地基中具有可行性，可使取得的位移监测结果准确、可靠[3]。

（3）孔隙水压力的监测。

孔压计是可行的装置，自砂垫层底部开始埋设，由专员操作及时采集数据。监测仪器可通过挖坑的方法稳定置于路基内，为了减小对监测结果的不良影响，需确保挖槽底具有足够的平整性、密实性，同时宜采取水平布设的方法，将压力计安装至指定位置。

5 结语

综上所述，路基沉降是高速公路中较为常见的问题，其对路面的影响较大，应重视路基沉降问题并加强质量控制。在高速公路工程中，工作人员应明确现场条件，合理应用施工技术，并加大质量控制的力度，及时解决路基沉降问题，确保路基在施工阶段及后续的运营阶段均可维持稳定。