探讨公路工程项目软基段路堤填筑速率的控制措施

摘要 路堤关系到公路的服役期限，因此其填筑质量须重点关注，尤其是在软土地基上建设公路时，应格外重视路堤的沉降和稳定。为确保路堤填筑质量，以免因失稳而导致公路损坏，常采取动态监控施工的措施。因施工区域不同，限值存在较大差异。文章依托某公路项目施工实践，通过监测施工现场地表沉降、孔隙水压力、边桩获取数据并进行分析整理，得出相关指标，指导填筑速率，保障路基填筑质量。经实践认为，若地表沉降速率为10 mm/d、孔隙水压急剧变化，应马上终止填土，强化观测，给足地基固结时间。

关键词 公路工程;软基路堤;路基填筑;填筑速率;动态控制

中图分类号 U416.12 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）11-0139-03

引言

高速公路在密切区域联系，促进区域经济发展等方面意义重大，因此须重视建设质量。其对路基、路面要求较高，而建设时常通过软土路段。软土存在渗透性不足、含水量较大、压缩性较高、抗剪强度不足等缺点，若高填方路基位于软土地基上，则常见病害为不均匀沉降。实践发现，路基完工后的沉降与填筑速率关系密切，国家对填筑速率要求严格，尤其是软土地基上修筑高填方地基，更应严格控制填筑速率。施工中，必须结合软基固结度，综合分析地基稳定性，最终合理确定填筑速率。该文研究了软基动态监控方法，分析了施工监控数据及加载速率控制，主要包含孔隙水压力分析及控制、地表沉降分析及控制、侧向位移分析及控制。

1 工程概况

（1）某高速公路，部分路段途径水稻田、菜地等，软土地层分布广泛。经勘察显示，软土路段全长1 742 m，常见褐色淤泥，主要为低液限黏土，富含有机质，软土层厚介于1.2～11 m之间。该路段存在强度较低、压缩性较高、工程地质较差等缺陷。

（2）路线的K3+700～900段，路基填土方量较大，高度较高。施工时，填土高度介于2.5～3 m，因填筑速率较快，难以及时消散孔隙水压，降低了地基强度，致使断面滑坍。对此，应将反压护道设于鱼塘的一侧，至持力层打设松木桩。后期观测其位移、沉降、孔隙水压力等，可知监测数据变化稳定，路堤无异常，表示治理效果较佳[1]。

（3）该文选择K3+800断面研究，观测该区段软基稳定性及沉降情况，通过分析、观察相关数据，对控制填筑路堤速率问题进行分析。

2 软基动态监控方法

2.1 监控仪器及作用

（1）监测选定区段断面的空隙水压、地表沉降等，图1所示为埋设仪器情况。

（2）利用静力水准仪监测地表总沉降，主要是为了精确了解地基上部载荷情况，探析变形特征。根据实测情况，划定相应沉降曲线，对地基固结情况予以掌握，科学推测工后沉降情况及地基土的最终沉降情况，以指导计量，同时结合其他监测项目，对施工加载过程实施相应控制。

（3）监测软土地表水平位移和隆起量，主要通过测斜管、水泥边桩实施监测，目的为了解边桩稳定性，以免因位移过大导致土体开裂而破坏土体。

（4）利用孔隙水压计监测地基孔隙水压力，所测数据能有效了解、分析和评价填筑软土路基阶段固结沉降变化情况，控制增加载荷与地基固结速率一致，进一步减少沉降量，确保公路软土地基整体稳定性[2]。

2.2 软基动态监控原则

（1）路基纵向，无论是观察地质还是了解填土高度，均需选择并集中观测有代表性的断面，不仅利于观测且费用更低;路基横向，设置测点数量越多，则所得结果情况更加真实，更利于判断。

（2）确定控制监测各项标准，填筑路基时，应重點监测稳定性和沉降度。

（3）科学确定监测频率，施工中应跟踪观测稳定性和沉降度，观测频率应与沉降速率、稳定性相适应，即沉降速率越高，稳定性越差则观测频率越大，反之则越小。单层填筑后实施观测;若单层填筑花费时间较多，则中间进行观测，但最低观测频率为3 d/次。

（4）若路堤稳定性较差，或出现其他异常情况，则可能出现失稳问题，此时应果断采取措施，停止施工，终止加载，地基稳定、形变恢复后，继续进行填筑施工[3]。

3 施工监控数据分析及加载速率控制

3.1 孔隙水压力分析及控制

（1）现场观测孔隙水压力情况，不仅有利于进行理论研究，同时还能据此确定加载速率，科学确定控制标准：土体屈服前，填土高度与空隙水压力近似比例增加，当土体至屈服状态后，孔隙水压增加速率加大，出现转折点。据此可对加载速率予以控制，提升路堤稳定性。

（2）图2所示为地基中深度不同的两个地基孔隙水压力、填土高度和时间曲线图。

（3）由图2可知，起始阶段，孔隙水压力稳中有升，但上升速度较小;填筑高度为1.9 m时，水压转折明显，其增加速度变快。之所以出现这一变化，主要是因为土体测点附近局部剪切遭受破坏，开始出现塑性区，因孔隙水压力加速较快，路堤稳定性降低，会出现失稳问题。因此，必须马上终止填土施工，静置一段时间，让土体充分消化空隙水压力，有效进行固结[4]。

3.2 地表沉降分析及控制

（1）载荷作用下，地基的固结和侧向变形导致地基的沉降，前者主要考虑时间因素，后者主要发生于加载中和加载后。快速加载时，因黏土地基渗透性不足，孔隙水排出速度受限，很多水未来得及排出。但固结所导致的沉降量较小，后者导致的沉降量较大[5]。

（2）加载时，若沉降速度出现瞬时增大的情况，表示地基塑性变形较大，若随后连续多天沉降速度均较大，则表示可能将地基的整体性破坏。所以，可以依托沉降速度对加载速度予以控制。图3所示为累计沉降量、沉降时间及沉降速率对比图。

（3）由图3可知，路堤出现垮塌前，即填土高度临界值为1.9 m时，沉降板2速率出现大幅跃升现象，同时累计沉降量也突变，表示已经破坏了土体的局部剪切，地基塑性变形较大，导致沉降加速。此时必须第一时间停止填土施工，静置既有填土，给地基足够的沉降时间[6]。

（4）通过监测该项目的沉降可知：该项目地质情况下，若填筑速率超过沉降速率时，沉降速率应低于10 mm/d[7]。

3.3 侧向位移分析及控制

（1）观测侧向位移主要有两部分，其一为边桩位移，其二为侧向位移。判断路基是否稳定的重要指标为侧向位移速率及量值大小。

（2）软黏土地基尚不进行路基填筑时变化不明显，施工时地基则会出现水平位移，其中最为灵敏的为坡脚附近，因此可对其进行控制，确定加荷速率，保障地基稳定性[8]。图4所示为测斜管位移测试曲线图。

（3）由图4可知，地下6 m处发生最大侧向位移，其中主要发生在地表及以下10.5 m范围;根据图中数据可知，最大位移速率为1.97 mm/d，其中控制值为6 mm/d，二者相比最大位移速率远远小于控制值[9]。

（4）地表至−6.0 m范围内，位移向路基内部，不符合路基的实际变形情况，主要原因为测斜导管刚度远远大于软土，因此深层软土的实际变形情况与反映情况不相符，这一技术问题尚未妥善解决。因此，通过深层最大侧向位移速率这一指标对填筑速率进行控制，安全性不足，存在一定缺陷[10]。

4 软基段路基填筑沉降控制施工技术要点

4.1 严格进行基底处理

路基因需填筑大量土体，本身质量较大，因此地基需有较高的承载力。填筑前，可通过多种措施夯实基础，提升其承载力。

（1）可通过强夯措施提升地基承载力，该措施在施工中运用较为广泛，实施强夯施工需遵守施工规范，按照相关要求组织施工，提升路基承载力，降低其沉降差。

（2）可增设CFG桩，桩径40 cm，间距1.6 m，布设为等边三角状，增强基底承载力。

（3）完成基底处理后，需对地基承载力进行检测，若满足施工要求，继续后续施工，铺设碎石垫层，厚度为50 cm，铺筑于路基底部，后继续铺设土工格栅3层。

4.2 合理选取路基填料

路基填料是路基建设质量的重要保障措施，因此须科学选择辅料，切实提升路基质量。

（1）填料中严禁含有有机质土，如植被、其他杂质，选定填料前须经过检测，符合设计、规范要求后方可用于施工。

（2）因该项目部分路段填料的土石方为泥岩、灰岩，经试验测定，其液限为26.8%、塑性为8.9。

4.3 路基土摊铺压实

根据项目施工进度，合理组织施工设备进场，科学选择碾压设备，经填筑试验段得出最佳填筑厚度、碾压参数，确保路基稳定。

（1）路基填筑压实采取分层施工法，自下而上填筑施工，层层压实。

（2）实施填筑路基工序时，根据机械设备情况，规划方格，方格内堆放所需填料，按照先低后高原则堆料，后使用施工机械填平。

（3）使用机械破碎大型石块后进行堆料，确保方格内的填料与施工规范要求相符合;施工过程中，松铺填料厚度应小于50 cm，合理确定碾压次数。

（4）控制路基碾压质量的重要指标之一为含水率，施工路段使用轻重型压路机械相互协作的碾压方式。

（5）碾压流程主要为初压、复压、终压，碾压施工中，遵循以下原则：先轻压后重压，先慢压后快压，先压两边后压中间。通过科学设计路拱横坡值，将路基内的水分快速排出。

4.4 路基搭接部位工艺要点

施工过程中，新旧路基塔接部常出现大面积变形、反射裂缝等病害。因此施工中须予以重视，采取强夯等措施，提升路基稳定性、承载力。

（1）开挖台阶：台阶开挖由机械、人工相互配合，台阶开挖前应首先进行排水防水措施，若开挖宽为2 m，横坡度小于2.5%则满足施工要求。

（2）增设土工格栅：根据施工经验、规范要求，施工路段需明确压实度、承载力，依据设计要求确定既有路基与新路基结合部是否需要采用增设土工格栅的方案。

（3）强夯施工能将新老路基结合处的强度、稳定性增强，同时补夯压实不足的地方。

5 结论

该文依托某高速公路軟土路基施工实践，通过动态监测路堤施工情况，得出相关数据。经分析认为，通过深层最大侧向位移速率这一指标对填筑速率进行控制，安全性不足，应综合两大指标即孔压系数、地表沉降速率，对填筑速率进行控制更为稳妥。若地表沉降速度为10 mm/d或孔隙水压变化较为剧烈时，应第一时间终止填土施工，增加观测频次，静置地基，保障土体有更多固结时间。

参考文献

[1]张永闯. 不同路堤填筑速率对边坡稳定性影响研究[J]. 甘肃水利水电技术， 2020（12）： 36-39+43.

[2]卢业旭， 孙少锐. 基于堆填厚度及填筑速率的拓宽路基变形研究[J]. 河北工程大学学报（自然科学版）， 2014（2）： 24-27.

[3]李洪峰. 填筑速率对高等级公路加宽工程路基变形影响的数值分析[J]. 东北林业大学学报， 2012（8）： 96-99.

[4]彭芳乐， 李福林， 李建中， 等. 加载速率变化条件下砂土的黏塑特性及本构模型[J]. 岩石力学与工程学报， 2018（8）： 1576-1585.

[5]姚宏知. 公路软基路堤填筑控制技术研究[J]. 西部探矿工程， 2017（11）： 172-174.

[6]李天斌， 刘吉， 任洋， 等. 预加固高填方边坡的滑动机制： 攀枝花机场12～#滑坡[J]. 工程地质学报， 2012（5）： 723-731.

[7]王睿， 胡勇生， 王双. 机场高填方降雨入渗湿化沉降工程实例研究[J]. 水文地质工程地质， 2015（5）： 164-169.

[8]毛吉成， 张冲冲， 胡宣， 等. 贵州某公路陡坡路基红黏土填筑加载速率分析[J]. 水利科技与经济， 2019（9）： 38-41.

[9]王双， 王睿， 邱存家， 等. 某机场高填方边坡变形机理及支护设计研究[A]. 中国地质学会. 2018年全国工程地质学术年会论文集[C]. 中国地质学会： 《工程地质学报》编辑部， 2018： 6.

[10]陈树联， 顾永明， 王康柱. 积石峡面板堆石坝面板施工前加速沉降方法应用效果分析[A]. 中国水力发电工程学会混凝土面板堆石坝专业委员会. 高面板堆石坝安全性研究及软岩筑坝技术进展论文集[C]. 中国水力发电工程学会混凝土面板堆石坝专业委员会： 中国水力发电工程学会， 2014： 5.

收稿日期：2022-03-20

作者简介：田发全（1982—），男，本科，工程师，从事公路桥隧施工工作。