高速公路軟土路基沉降影響因素探討

【摘要】高速公路作為我國基礎建設的重要組成部分，其安全性和實用性是公路工程施工中需要達到的主要效果。本文通過對高速公路軟土路基沉降影響因素進行簡要的探討，旨在為今后高速公路的施工建設提供可參考的理論依據，從而降低路基沉降對公路工程的影響，提升整個工程的施工質量。

【關鍵詞】高速公路；軟土路基；路基沉降

前言：

改革開放以來，西南地區云南的經濟也得到了快速的發展，對于高速公路的建設需求也在不斷擴大。但在我國的西南地區云南，存在部分的高液塑性深厚軟土，這些高液塑性軟土存在壓縮性高、含水量大、透水性差等特點，并不利于高速公路的安全施工。因此，為保證高速公路的安全性與實用性，嚴格控制軟土地基的過量沉降變形成為公路建設過程中亟須解決的關鍵問題。

一、環境條件對路基沉降產生的影響

1.地形與地質條件

道路工程的實施需要考慮到施工環境中地形與地質的條件，若原地基存在一些軟弱夾層等不良條件，或是原地基土的性質差異相對較大時，就需要在施工前對其進行特殊的處理，若缺少這些處理，在今后投入使用時，地基會在附加應力的作用下產生排水固結的現象，很容易產生較大的沉降變形。在山區修建高速公路時，經常會穿越一些溝谷地帶，在此過程中會將導致同一路段面的路基填筑高度有所不同，也會使路堤自重在同一個斷面上存在一定的差異，這種差異性的構造使路基在不同方向上產生差異性的沉降。

2.水文氣候條件

無論是雨水還是土壤中的水分、地下水等都是容易造成路基路面損壞的主要因素。若在施工過程中，路基土中的水含量較大時，會導致路基空隙中的水壓力較大，這一現象的產生會使路基的沉降量增大，對道路的使用功能產生一定的影響。此外，降雨過程中聚集的雨水會影響路基壓實的效果，若施工期間正趕上雨季，很容易由于雨水滲入路基內部，而導致土體局部軟化，從而容易發生變形。

二、施工材料和技術對路基沉降產生的影響

1.路基填料種類及質量的影響

路基在完成填筑之后，會形成相應的附加應力，并且這種應力的大小與均勻性是影響路基沉降的因素之一。由于路基材料性質的不同，會對路堤產生不同的附加應力，從而使路基的變形量也會產生一定的差異。此外，路基填料的壓縮性也會由于種類的不同而不同，若在填土材料中夾雜著腐殖土等劣質土，在一定程度上會破壞路基的整體硬度，在公路投入使用時，會由于外在的荷載力，使這些地方容易出現塌陷等情況。

2.路基設計的影響

在公路工程設計時需要注意路段的選擇，盡量避免一些不宜施工的不良路段，并要結合施工的具體環境、原地基土性質、路基填料性質等進行綜合性分析，從而有利于制定合理的路基沉降控制措施。若在設計的過程中沒有考慮到工程之外的客觀因素，或在實施的過程中沒有嚴格按照設計方案執行，都會影響到路基的施工質量。如在路基碾壓的過程中，隨意增大碾壓的厚度，將會導致路基的壓實度達不到規范的要求，從而使路基在強荷載作用下產生沉降的現象。

3.路堤高度的影響

在路堤填筑的過程中，填土高度存在一定的閾值，當填土高度低于這個高度時，沉降率偏小；當填土高度低于閾值時，沉降速率則會變大，甚至會導致路堤失穩。此外，路堤的高度越大，地基所承受的應力也就越大，以此產生的沉降量也加大。對于亞粘土、卵石土等承載能力相對較低的地基來說，若路堤的高度大于一定高度（通常為12米）時，沉降量對于路堤高度的變化較為敏感；對于一些承載力較高的地基，沉降速率相對較為穩定，且不易發生變化。所以在路堤高度的設置上，要保持在一定的閾值上。

4.路堤填料的影響

無論是路堤的高度還是路堤的材料，都是影響地基附加應力大小的主要因素。填料容重的大小直接決定著地基所能承受的荷載大小，且填料變形模量的大小也會影響路堤沉降量的大小。因此，在設計上就應該根據不同地基、不同路堤填料建立合理的有限元模型，利用相關的有限元軟件分析在不同條件下的沉降量變化，從而確定適合的路堤填料容重，將沉降量控制在最小成程度。

5.施工時間的影響

由于公路工程大多受到工期的限制，在完成路基施工后，為節省時間，便直接進行路面施工，因此在路基施工結束后，固結沉降的時間相對較短。在公路投入使用時，可能會由于不同程度的沉降會對路面的結構造成不同程度的影響，從而影響公路使用的耐久性。經研究表明，對于同等高度的路基，施工時間的長短對總體的沉降量影響相對較小，在實際的施工過程中應該盡量地延長路基填筑時間，使路基更好地完成固結沉降，使工后的施工效果能夠達到理想狀態。在路面鋪筑的時間上，也要進行科學的配置，要等到路基完全穩定之后，才能進行路面的鋪設，對其結構層的合理設置可以減少路基沉降而導致路面結構的破壞。

三、其它因素對沉降的影響

1.側向變形的影響

在剛加載時，土壤中存在很多孔隙，由于這些孔隙中的空氣與水還不能及時排出，使土體處于一種彈性且容易變形的狀態。在受到外在荷載的過程中，土體的側向變形會使沉降量呈線性變化。因此，在施工時應盡量保證路基的壓實度，減少土壤中的孔隙對路基整體質量造成的影響，從而提升路基的堅實度。

2.荷載對沉降量及沉降速率的影響

公路表面的沉降量與荷載的大小是成正比的關系，而沉降的速率與荷載的大小成反比。在整個施工期間，無論是表面的沉降量還是沉降速率對荷載的變化都會產生靈敏的反應。因此，在公路工程設計的過程中需要考慮到整體的承載力，一方面，要減少外部的荷載，另一方面可以采取有效措施提升路基的承載力，以減少外部荷載對沉降量及沉降速率的影響。

3.硬殼層的影響

若施工場地的地表存在硬殼層，會分解一部分地基上的荷載，且傳遞到下層的附加應力也會大大減少。當下臥層所承擔的力減小了，所產生的壓縮變形也會有所減小，這種情況下，地基產生的沉降量也會發生變化。

結束語：

隨著交通事業的不斷發展，人們對高速公路工程的質量、效果和安全都提出了較高的要求。對于一些軟土地基來說，影響其沉降量的因素不僅包括外界的環境條件，還包括施工材料和技術等方面，只有對這些因素有所了解和掌握，才能對高速公路軟土路基的沉降影響進行針對性消除，從而實現對路基沉降的有效控制。

參考文獻：

[1]朱長青.高速公路軟土路基沉降影響因素探析[J].山東工業技術，2015，（3）：118-118.