回填坍塌路基的沉降处理措施

衣松杰，杜武刚，张 刚，王 刚，寇景宇，阳 禄，胡 敏

（中交路桥建设有限公司，北京 101121）

1 背景概述

路基回填在中国是一项逐渐成熟的技术，对于路面的回填及路基的变形控制也有了卓越性的突破。路面建设无论是在材料、性能，或者是在环保、造价等方面都有了提升。在道路的养护中，为了充分利用道路中现有的资源、加强环保、降低成本等，用原有的道路的路面材料回填坍塌的路基，实现材料的再生利用。在一些低等级公路中，由于路面材料通常为混凝土，回填之后通常会出现一些变形破坏[1]。路基被破坏，会对一些在路面上行驶的车辆产生不良影响，严重降低行车的安全性。尤其是低等级公路，一旦路基发生沉降会使道路出现大面积塌方，给过往的车辆和行人带来生命和财产损失。

国内和国外已有的路基沉降变形预测方法大致可以分为理论公式法、数值计算方法、回归分析方法[2]3大类。理论公式法是采用现有的沉降计算公式来进行沉降的计算，并通过固结度计算不同时期所造成的沉降量；数值分析法是采用沉降固结理论来进行研究，不同的是它采用了本构关系来建立相关的数值模拟，根据模拟软件来进行沉降量的计算；2013 年王瑞普等总结了地基沉降的计算方法的优缺点，提出了一种用于改良地基沉降计算的理论和方法，并且利用现有的有限元软件和有限单元法具体总结并计算得到了计算沉降的变形值，并通过现场实测和理论验证了模型的正确性。

依托铜仁市江口县江口至花桥公路路面改善提升工程，在以往中国现有路基变形控制技术研究的基础上，针对具体的废旧路面材料回填坍塌路基的变形，总结废旧材料回填坍塌路基变形控制技术，重点包括路基沉降的变现形式、路基回填造成沉降的原因、路基沉降的防治措施。

2 工程概况

拟建的铜仁市江口县江口至花桥公路路面改善提升工程位于贵州省铜仁市江口县境内，起点位于莲花路（龙井社区）江口大桥桥头处，与莲花路平交。起点桩号K0+000，项目整体沿北方向延伸，途经王家山、齐心村、徐家坡、周家；终点止于花桥周家发电站，与现有公路顺接，终点桩号K4+243。路线全长4.243 km，比计划里程4.166 km 长0.257 km，与计划里程基本相符，路基宽度为4.5 m，路面为水泥混凝土路面，道路等级为四级公路。该道路建设于2012 年，交通量小，由于年久失修，地方养护资金有限，全线路面破坏严重。

3 路基沉降主要表现形式

公路路基沉降是由多方面因素导致的，有的是直接由施工过程导致的，有的是施工不规范导致的，有的则是施工设计所导致的；也有的公路路基的沉降是由自然环境所导致的，自然灾害地震等都有可能会导致路基沉降，在道路使用过程中车辆长期荷载作用也会导致路基不均匀沉降[3]。在具体的案例中，可以大致将沉降分为4 种类型：①路基沉降变形。具体表现为路基路面发生垂直形式的沉降，这种沉降通常是由于路基自身沉降或者路基下地基承载力不足而引起的。这种沉降在低等级公路中尤为明显，山区的公路里面也是最常见的。②路基压缩变形。这种沉降通常是由于施工过程中回填料不符合规范要求、填方不合格导致的，通常在水和荷载的共同作用下导致沉降发生[4]。③地基沉降变形。这种沉降是由于地基的原因，在车辆荷载长期作用下，导致路基被破坏，路面出现裂缝。这种沉降变形通常出现在一边临空的公路，因为长期荷载作用所导致。④桥头的沉降变形。这种沉降变形通常出现在桥头和路基的接缝处，或者是道路的接缝处。

4 路基沉降带来的危害

路基是公路建设的基础，路基建设没有瑕疵，公路被破坏的比例就不会很高。路基沉降会严重影响公路上行驶的车辆，低等级公路还会影响到行人、公共设施等。

4.1 路基沉降对公路安全的影响

公路沉降的危害性比较大，在具体案例中，一旦公路发生沉降，大到整段公路发生塌方，小到出现裂缝、鼓包等[5]。路基出现均匀沉降，对路基的危害相对而言稍微小一点；一旦出现不均匀沉降，破坏性就会大很多，如果出现大的裂缝，会造成路面不平整，对于过往车辆和行人将产生极大的安全威胁。

4.2 路基沉降对周围环境的影响

低等级公路有的道路两旁是房屋，有的道路两旁是农作物，在建设公路时，为了利民，从房屋或者从人口相对较多的地方修建公路是普遍的。如果路基一旦发生不均匀沉降，会对农作物和房屋造成破坏，影响人们的正常生活，甚至还会威胁到人们的生命财产安全。

4.3 路基沉降对抗灾能力的影响

中国修建的建筑物通常都有一定的抵抗灾害的能力。但是一旦路基发生不均匀沉降，就会大大降低其抵抗自然灾害的能力，如果发生地震，在地震波的作用下，会加快公路破坏速度；如果出现雨水、冰雪等情况，就会顺着裂缝往下渗透，直接渗透到路基里面，进一步破坏路基。

5 路基沉降原因分析

路基路面长期承受车辆荷载，在使用过程中会产生一定的破坏，常常会发生一系列的沉降。路基沉降会对行车安全产生影响，甚至还会加大汽车行驶过程中的危险性，导致不必要的危险出现[6]。

5.1 路基的填土材料压实度不够

在建设公路的过程中，对于填方路基通常要进行压实，在压实的过程中，由于各种原因会导致压实的时间和密度不够，容易导致路基沉降的产生。

在实践工程中，路基土体压实度不够的主要的原因有以下几种：①受施工条件的影响，在天气干燥的地区施工时由于天气的影响，会导致填方材料的粉碎性能达不到要求就进行填方，无法达到压实度的要求，后续公路建设完成后，在车辆荷载的作用下，会导致路面出现不均匀沉降、裂缝等。施工时人行道与行车道不同时施工，拼接时没有处理好，拼接处的压实度就会不足。②有时为赶进度，施压时间不足，路基压实不充分，达不到要求。③一部分需要填方的区域，对填方材料的处理达不到要求，填方材料的含水率达不到最佳，未对其进行处理就填方，后续在地下水的作用下导致填方材料的含水率发生变化而影响路基的稳定。④低等级公路施工涉及高填方时，不严格处理填方路基边缘部分，路基边缘的压实度无法满足要求，导致路基沉降发生[6]。

5.2 路基的填方料不均匀，控制不当

在道路一般施工中，填方的料和级配很难控制，填方料往往是路面开挖的路堑和隧道里面所产生的废料，导致填方料差异明显，一系列的物理参数也相差甚远。在实际施工中，为了赶工期，或者施工人员操作不达标，分层填方的厚度过大，就会导致压实度达不到要求，久而久之，在车辆荷载的长期作用下，就会导致路面发生沉降。有时由于在填方料中存在膨胀性土，当路基的排水系统发生故障时，一旦水渗入到路面中，路面就会出现鼓包而膨胀，久而久之，路面也会在荷载的作用下开裂。

5.3 地下水的作用

地下水补给方式有3 种，地下水在补给的同时也会发生排泄，地下水的含量不是一成不变的，会发生波动，导致地下土体的容重也会发生波动，更重要的是会导致土体中毛细管张力带来的负孔隙压力达到一定的数值。土体在水长期浸泡作用下也会产生软化效果，使得土体变得易滑动。水不仅在这方面影响着地基，水位的变化还会影响水的有效应力的变化和土体的饱和度。

5.4 地基的处理力度不够

部分施工队在处理难度较大的地基时，不按照要求去处理，导致道路完工后，在车辆的长期荷载作用下产生地基沉降问题。

6 路基沉降处理措施

6.1 路堤填方前原地面处理

在填方之前需对原地面进行处理。根据原地面的性质和填方的高度选择不同处理方式。在处理前将路基范围内的树根、杂草等清除干净。若基底面是腐殖土，则必须将腐殖土清除干净，并进行换填，换填厚度根据具体情况确定，并进行压实处理。坡面基底也需要处理。当坡面较小的，只需要清理坡面的表层，清除表面的树根、杂草和清除表面的腐殖土即可。当坡度较大时，将坡面进行分阶，与普通的阶梯不同，它是将台阶设计成向内倾斜状，防止填料滑出。

6.2 路基填料处理

在低等级公路中路基的建设通常采用原地区材料回填，原地区材料一般指的是附加道路边坡开挖形成的材料，这种开挖形成的材料通常情况下含水率是不达标的。因此在地下水补给和排泄的时候，会造成路基的含水率发生变化，容易使路基发生沉降。一定要提前处理好路基填方材料，填方材料的含水率不符合要求时，需对其含水率进行控制，控制最佳含水率通常采用的方式是在压实之前对其进行翻晒或者洒水处理。

6.3 加强排水设施

在地下水补给和排泄的时候，会造成路基的含水率发生变化，容易使得路基发生沉降。由于地下水对路基的影响显著，所以在低等级公路中要注意排水设施的修筑，修筑必要的排水沟、截水沟、涵洞等。在水流丰富的地段，为了保护路基路面，要严格阻隔水流。

7 结语

路基是路面稳定的重要因素，也是保障道路上的车辆和行人安全的重中之重。如果路基稳定性差，就会在使用过程中出现裂缝、沉降等。施工过程中要知晓路基危害产生的条件，加强对原地面的处理、加强排水措施等。本文以拟建的铜仁市江口县江口至花桥公路路面改善提升工程为例，通过分析低等级公路中常见的几种公路路基破坏形式，根据路基沉降带来的危害分析路基回填沉降产生的原因，根据路基回填沉降产生的原因得出了处理措施。