談路基沉降的原因及施工中的注意事項

羅建平

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西晉中 030600)

0 引言

山西省到2012年預計全省高速公路總通車里程將達到5 000 km，今年我省在建高速公路項目23個，這標志著我省高速公路的發展進入了快速發展時期，在這樣的趨勢下全國路基沉降的通病在我省已通車的高速路上也屢見不鮮。因此對于處理和預防路基沉降至關重要。

1 路基沉降的原因

路基的沉降不僅影響路基本身的穩定性，而且會導致路面結構層的破壞，路基沉降的原因大體分為兩種:第一路基填料的選擇和路基壓實;第二原地基承載力不足。

第一個原因中路基填料的選擇是指路基填料為路用性能不好的材料，如腐殖土、垃圾及建筑廢料等，這些材料如果填到路基里經過長時間的腐爛會對路基的壓實度及承載力造成不可估量的后果，進而造成路面大面積塌陷或局部路面龜裂(如圖1，圖2所示)。

圖1 局部路面塌陷

圖2 路面大面積沉降

路基壓實是指路基在填筑過程中未按照路基施工規范及招標文件進行規范施工(層層壓實到設計及規范要求且壓實厚度不得超過規范要求)，特別在高填方及橋頭路基填筑不規范和壓實不到位所造成的沉降及邊坡垮塌尤為明顯(見圖3，圖4)。

圖3 高填方路基未按要求壓實造成的路基側滑

圖4 橋頭路基沉降很明顯

第二原因，原有地基承載力不足，有兩層含義，其一圖紙設計中沒有對地基進行地基處理的方案和要求，其二設計有對地基進行的方案但承包商在施工中設計及規范要求施工未達到設計的預期效果。

以上原因也許各施工單位都清楚，但為什么各高速公路都有路基下沉的現象。首先要認清施工步驟及方法對路基的影響，路基填筑步驟及方法施工人員都比較了解。下面主要介紹路基處理的方法及作用。

2 軟基處理的施工方法

1)換填土層法，將路基底下一定深度范圍內的原狀土用砂礫、灰土或素土進行換填，此方法主要用于低填路基、軟基處理及濕陷性路基。

2)碾壓夯實法，此方法主要是能夠提高路基的強度及壓縮性。方法主要有:沖擊碾壓法，強夯法兩種(見圖5，圖6)。

圖5 沖擊碾壓法

圖6 強夯法

3)擠壓法(見圖7)，主要方法包括砂樁、灰土樁和素土擠密樁，其原理為在原有路基中成孔后，在孔中填入砂、土或灰土等材料，并進行分層夯實進而形成較大直徑的樁體，利用成孔時對地基的擠壓和填料時形成的樁體會使原有地基土粒彼此靠近，空隙減少進而達到提高路基承載力的作用。

4)加筋法(見圖8)，該方法一般用于高填方路基或填挖結合部及新舊路基結合部位，它是通過在土中鋪設如土工格柵或土工布等材料作為拉筋，在路基填筑好后在受到拉力、剪力作用時能夠使荷載均勻分布到地基上，以減少地基所受到的集中負荷進而起到道路結構穩定的作用。

圖7 擠壓法

圖8 加筋法

以上路基處理方法在我的工作階段都有接觸，但在臨吉高速路基一標段以上方法隨處可見，在此標段對于Ⅰ級非自重濕陷性黃土路段地基清表后進行沖擊碾壓，底部設20 cm厚3%灰土墊層。橋頭路基過渡段采用強夯進行處理;Ⅱ級及Ⅱ級以上非自重濕陷性和自重濕陷路段，一般填方路基采用強夯處理后原地表填筑20 cm厚6%灰土墊層。橋頭路段Ⅱ級及Ⅱ級以上自重濕陷性黃土地基，采用灰土擠密樁處理。

填方高度小于2 m的路段采用換填80 cm二八灰土處理。

3 軟基處理在施工中的注意事項及方法

3.1 灰土換填時質量控制要點

主要有五個方面:

1)材料(土、石灰);

2)配合比(根據不同的土質需摻入的石灰量);

3)含水量控制;

4)均勻性(避免灰土中出現素土現象);

5)壓實度(通過試驗室確定適宜的施工參數)。

對土料的種類進行核實，路基的填料種類、質量應符合設計要求。填前對土場填料進行取樣檢驗;填筑時對運至現場的填料進行抽樣檢驗。對石灰及水泥進行檢測確保其符合質量要求。填筑前按設計提供的配比進行室內試驗，確定施工配合比。應保證灰土混合料的壓實質量達到設計要求。嚴格控制壓實含水量，確保壓實度，注意養生，控制灰土本身的收縮裂縫。拌合料的均勻性是關鍵因素，嚴格控制拌合過程中的施工質量，確保拌合熟料的均勻性。

3.2 沖擊碾壓時應注意事項

1)沖擊的方法:沿施工區域最外側邊緣行駛，行至路基中心點時，轉彎反向沿線路中心方向起點行駛，至起點再轉向路基邊側行駛，進行施工，在沖擊碾壓過程中行駛速度控制在15 km/h左右，每圈的輪與輪必須重疊1/3以上，以保證弧形輪中間部分被沖碾到，直至施工范圍全部碾壓完畢。2)一遍沖擊碾壓是指:在指定區域全部按上述要求滿面沖擊后為止。3)一次沖擊結束后，按施工前準備工作中的測量方法，再次測出各斷面沖擊后的標高，并與原地面標高進行對比，截止路基無明顯沉降。沖擊碾壓完畢后取地表下20 cm土樣測得的壓實度不小于93%。

為防止漏壓還應該采用如下方法進行沖擊碾壓:1)每遍沖擊碾壓的起始位置前后、左右必須錯開(前后0.75 m～1 m、左右0.5 m～0.75 m)。2)如果在施工過程中沖擊碾壓設備因故停機，再次啟動時，必須讓牽引車后退10 m以上，以避免沖擊力不足問題的出現。

3.3 強夯法施工

在施工前，應先將錘重標定，并根據設計要求，在規定提升位置采用紅布或作明顯標記，固定其提升限位器。其次進行試夯并取得夯擊次數與夯沉量關系曲線表，確定一夯點及二夯點達到設計標準的夯擊次數。滿夯時，錘之間要求重疊1/4錘徑。在兩遍夯擊過程中后兩擊的沉降小于設計標準后，應對個別特殊點進行補夯的措施。強夯施工結束后場地整平，用壓路機進行滿面強振一遍，并對夯后地面進行標高測量，壓實度檢測。

3.4 灰土樁

首先應在施工前將場地平整并對孔位進行布點，其次注意成孔工藝:應先外排后內排，同排樁間隔1個孔進行，以免因振動擠壓造成相鄰孔縮孔或坍孔，在采用柴油振動打樁機時，應將帶有特制樁尖的無縮鋼管樁打入土層中至設計深度，成孔后停頓10 s左右，然后用履帶吊車緩慢拔出鋼管成孔。成孔后進行孔中心位移、垂直度、孔徑、孔深檢查。觀察有無縮頸、回淤或滲水等現象，并且做好記錄，已成樁孔要盡快回填夯實，防止土塊和雜物落入孔內。

在大面積開工前應做幾根樁的成孔實驗，并且對回填后的灰土樁進行壓實度測試，并對原地面向下1 m處土進行了原狀土和擠密后的壓實度測試。

在進行試驗樁時應注意和確定以下幾點:

1)試驗段填樁孔土及生石灰的產地及各種試驗數據和灰土配合比的確定(確定合格的材料)。

2)灰土配合比應按重量比的確定折算現場施工配合比，方便現場施工。

3)在施工前核定土的含水量和灰劑量，以保證拌合后的灰土含水量接近最佳含水量。

4)灰土回填夯實，夯實機就位后應保持平穩，夯錘對準樁孔，能自由落入孔底。樁孔保持干凈，填料前應先夯實孔底至發出清脆聲音為止。人工填料時應指定專人按規定數量均勻填進，不得盲目亂填，更不允許將送料車直接倒料入孔。樁孔填夯高度應超出設計標高20 cm，灰土回填、夯實采用連續施工，每個樁孔一次性回填、夯實。

5)已拌合的灰土不得隔夜，且在填料時應將含水量達不到要求，因風吹或太陽曬而失去水分的拌合料去掉。

6)生石灰應在施工前2 d～3 d進行充分消解。

7)試驗樁完成后隨機檢測灰土樁壓實度及樁間土壓實度。完善施工時的各種數據，來確定試驗樁施工時的工藝流程是否滿足設計要求。

3.5 加筋法

加筋法在路基施工中主要為鋪設土工格柵，施工方法及要求如下:

1)施工場地要求壓實平整、呈水平狀、清除尖刺凸起物。

2)格柵鋪設:在平整壓實的場地上，安裝鋪設的格柵，其主要受力方向(縱向)應垂直于路堤軸線方向，鋪設要平整，無皺褶，盡量張緊。用插釘及土石壓重固定，鋪設的格柵主要受力方向最好是通長無接頭，幅與幅之間的連接可以人工綁扎搭接，搭接寬度不小于10 cm。如設置的格柵在兩層以上，層與層之間應錯縫。大面積鋪設后，要整體調整其平直度。當填蓋一層土后，未碾壓前，應再次用人工或機具張緊格柵，力度要均勻，使格柵在土中為繃直受力狀態。

3)填料的選擇:填料應按照設計的要求進行選取，以保證壓實重量。

4)填料的攤鋪和壓實:當格柵鋪設定位后，應及時填土覆蓋，裸露時間不得超時48 h，亦可采取邊鋪設邊回填的流水作業法。先在兩端攤鋪填料，將格柵固定，再向中部推進。碾壓的順序是先兩側后中間。碾壓時壓輪不能直接與筋材接觸，未壓實的加筋體一般不允許車輛在上面行駛，以免筋材錯位。分層壓實度為20 cm～30 cm。壓實度必須達到設計要求，這也是加筋土工程成敗的關鍵。

以上的地基處理方法的目的是利用對原有地基進行加固，進而改善地基的抗剪性、壓縮性、抗震性及一些路基的特殊性。使之滿足道路工程的要求，進而減少路基成型后產生的橋頭跳車，涵洞通道凹陷、路面開裂的現象。地基處理的恰當與否直接關系到工程的質量、投資和進度，且軟基處理對于節約基本建設投資，保證公路正常運營具有很重要的意義，所以在施工中要將路基填筑及軟基處理作為重點檢驗對象，嚴格控制施工程序及辦法，檢驗施工后的地基處理效果，進而做到心中有數，確保通車后路基的沉降達到最小值。