高速公路的路基沉降及控制分析

潘廣學

摘 要 本文針對高速公路路基沉降成因及其分類，較深入地探討了高速公路路基沉降的估算方法，提出路基沉降的施工管理方法及控制措施， 以確保高速公路路基的施工質量。

關鍵詞 高速公路；公路路基沉降；控制措施

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0099-01

路基沉降根據其在高速公路中的具體產生位置可將其分為路基與路堤本體兩大類沉降，其具體成因通常可分為三種，一是瞬時產生于加荷后的沉降被稱為瞬時沉降。二是固結沉降是指路基土結構由于受到增加荷載的作用引起受力壓縮，造成由于孔隙中的水排出體積發生壓縮行成的部分沉降，也稱為主固結沉降。三是次固結沉降，主要是指超靜孔隙水壓力減小后，因土體表面結合水膜發生蠕變等引起的沉降。通常情況下次固結沉降不太明顯，需要的時間相對也較長，不超過總沉降的1/10。在高速公路路基設計過程中，次固結沉降可忽略不計，只對其余兩種類型的沉降進行估算。路堤主要受三種因素影響而發生本體沉降，一是路堤填料被壓實；二是路堤側向邊坡發生一定的變形；三是受汽車動荷載的反復作用，路堤內填料累積而發生的殘余變形。本文分析計算沉降并提出相應控制措施。

1 路基沉降估算與推算

1.1 路基沉降估算

公路施工前，總沉降量計算應結合地質情況、路基加固措施及土層有關力學指標等因素。針對尚未進行加固處理的公路路基，沉降一般都是來自于下臥層的沉降量；路基經加固處理后，沉降中包括加固區域及下臥層兩部分的沉降量，即路基總沉降量為上述二者之和，目前普遍采用的計算方法為，采用復合模量法和分層總和法兩種計算方法。

分層總和法主要根據壓縮量側向不發生變形公式。可采取以下方式進行假設：壓縮土全部因減少的孔隙體積引起骨架產生變形，不計算土體自身壓縮；土體只在豎向產生壓縮，不存在側向變形；壓力在土層高度范圍內分布均勻。規范法還是以基于分層總和法，結合附加應力面積平均值與路基沉降量數值進行匯總分析，并修正經驗系數，以獲得最終路基變形量。

1.2 路基沉降推算

以施工時測量的沉降資料作為依據，對路基總沉降量進行推算，進而推算高速公路路面的鋪設時間。三點法、雙曲線法、指數曲線法等都是在高速公路施工中十分常見的推算方法，采用各種方法對高速公路路基進行適當加固，在時間計算及初始時間確定上，都將影響高速公路路基沉降的推算精度。

2 控制高速公路路基沉降的幾點措施

2.1 對地質條件加強勘測

對高速公路路基條件進行全面了解，在某種程度上，控制高速公路路基沉降對于提高高速公路建設質量具有十分重要的作用。

路基沉降主要是因為高速公路路基土壓縮固結而導致的一定變形，不只是與高速公路路堤填高及路基斷面形式之間存在密切關系，也是影響高速公路路基沉降的最大影響因素。對路基條件進行系統研究是對路基沉降進行控制的一個重要基礎。基于原設計地質勘測，認真分析高速公路路基條件，采取密集方式對相關地質資料不完善或比較特殊的區域進行勘測。

2.2 全方位研究利于優化高速公路設計

高速公路施工建設前要對施工路段的路基沉降情況詳細認真評估，并結合相關研究對設計方案進行優化。

2.2.1 控制路基沉降

對高速公路路基施工后產生沉降的控制方法中最有效的就是采用路基處理方法。對高速公路路基加固處理方法不只是對路基進行重型碾壓，還要結合路基情況，采用多種方案使路基總沉降減少，路基沉降速度加快，以達到鋪設路面所需的路基沉降要求。

施工前，試樁應選擇適宜場地，針對不同設計方案與施工工藝開展對高速公路路基效果影響程度的相關研究，通過荷載試驗及沉降觀測方式驗證高速公路的路基處理方案，對處理后的路基沉降進行評價，歸納施工工藝。

采用落錘對高速公路路基土體進行較為密集的沖擊能夠明顯提高高速公路路基土的承載力，降低高速公路路基壓縮性的方法被稱為強夯法。該方法根據不同土種類具有不同加固深度，加固對深度影響一般根據設計錘重、單擊夯擊進行計算。因加固深度受多種因素的影響，對路基土進行強夯加固的效果根據土種、處理方式等具有不同效果。路基處理后要采取實時測試方式，結合測試變形模量對路基沉降量進行計算，實現對路基沉降、加密夯點或夯擊次數是否符合設計要求進行確定。

為保證路基沉降在上部荷載作用下滿足路面變形要求需要進行堆載預壓，施工中可結合交通流量及路面類型分析路基沉降，對堆載預壓時間、高度進行確定，基于路堤表面沉降穩定性確定堆載預壓時間，以實現測量路堤面沉降的情況。

2.2.2 路堤本體沉降

填筑路堤本體后，受交通荷載作用與自身重力作用影響，路堤沉降由產生側向與壓密變形所引起，由于路堤斷面自身結構、建設材料及不同路基條件而發生的沉降被稱為路堤本體

沉降。

3 高速公路施工管理

路基沉降為確保滿足設計要求，施工工藝應進行必要的試驗，根據有關規范標準進行施工，并對路基土成因、路基填高、沉降控制標準、地層結構等因素產生的影響進行考慮。評估路堤沉降程度確保路基完成填筑后具有超過一年的調整期與觀測期，觀測路基沉降包括以下幾方面有關具體內容。

一是對斷面設置進行觀測。斷面一般按照20-50米的縱向間距進行觀測，地形地質條件具有較大變化時，應適當將過渡段加密到10米。

二是以觀測路堤中心沉降作為重點進行觀測測試。路基路段為一般土質的，將剖面沉降儀設在地面每個觀測斷面，鋼釬或混凝土材質的路基觀測樁設在路基中心及兩側路肩。路基路段為軟土及松軟土的，不僅應按照一般路基地段進行設置，結合填土高度與路基厚度，將邊樁設置于邊坡坡腳外用于觀測水平位移，位移邊樁分別設置在距坡腳2米，6-10米處。

三是精度及頻度測量。通常情況下，尤其是在填筑完成路堤基床底層后，測量精度要符合二級水準測量標準。路堤填筑過程中，每天一次，若停工時，觀測頻率應保持每兩天一次。高速公路建設完成后，前半個月內觀測頻率應保持每兩天一次，之后每周一次。

4 總結

綜上所述，通過對高速公路路基沉降具體原因及其分類進行較為深入地分析，對比推算及估算路基沉降所存在的差異，與路基沉降相結合采取科學合理的措施，充分利用信息化技術施工，為實現對高速公路路基沉降的控制效果提供重要依據，進而提高高速公路的建設施工質量。

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