高速公路路基沉降及施工控制技術

孔令弟 劉旭亮

摘 要：想要改善高速公路路基施工質量，需要全面分析造成路基沉降的原因，進而針對沉降原因采取針對性的施工控制技術，改善路基施工工藝，有效防止路基在使用中變形，并增加路基的承載能力和穩定性；同時，控制車輛等重力對路基性能的影響，有效增加路基使用過程中的安全性。

關鍵詞：高速公路；路基沉降；施工控制

1 高速公路路基沉降的主要特點以及原因

高速公路施工中將路基定義為原有地面之下的土體結構，而在原有地面之上的土體則被稱作路堤。高速公路在使用中會產生荷載力，而公路會將荷載力轉移到地基，地基內部會產生載荷應力以及固結變形，進而導致高速公路路基出現沉降，對高速公路的使用效果和壽命造成影響。高速公路在荷載力的作用下，路基會出現兩種形式的變形，即形狀變形和體積變形。形狀變形主要是由于受到剪切應力的影響，若是剪切應力超出路基的承受范圍，則土體會出現剪切性的破壞，且形狀變形會持續出現。路基受到的剪切破壞需要利用技術手段避免。荷載力增加的過程中，路基的不同位置由于受到的荷載力不同，其出現的沉降不同，通常公路的中心位置沉降現象較為嚴重，路肩位置的沉降現象居中，公路的坡角位置沉降程度最小。體積變形主要是由于受到正應力的作用，其變形的最終結果使土體變得更為密實，土體本身并不會受到破壞。

高速公路的主要組織成分為土體和巖石，路基的安全和穩定性能主要受到人為因素和自然因素的影響。人為因素主要有施工流程、施工工藝、養護施工以及荷載等因素；自然因素主要有天氣情況、地質條件、土體性質等[1]。若是高速公路路基施工處的地下水位高出標準值，而在施工時又沒有通過邊溝等措施進行排水，降低地下水位；同時，填筑施工的過程中，壓實工作沒有嚴格遵守分層施工的原則，則路基中會非常容易受到降水的影響，尤其是在雨水較多的季節，地表水過多會通過邊溝滲透到路基中，并由于地下水沒有得到及時排出，導致地下水位不但升高，進而造成土體沉降、路基承載能力下降以及強度減小等，最終導致路基出現沉降。此外，路基施工中，地基處理的效果不佳，導致在填土施工中地基出現不同的沉降現象，導致路基的性能與結構被破壞，甚至出現變形，那么路基則會出現嚴重的沉降，不僅影響施工質量，甚至在投入使用后會引發嚴重的交通事故，不利于人們的生命財產安全。

高速公路路基沉降不僅影響駕駛員的舒適度，最主要的是影響駕駛安全，影響公路的使用年限，導致高速公路的服務質量下降。因此，高速公路施工過程中，需要通過控制路基的施工技術，保證路基的施工質量，減少路基沉降量，使高速公路建設得到快速發展。

2 高速公路路基沉降施工控制方法

2.1 施工前控制措施

在進行高速公路建設施工時，能夠在施工前做好前瞻性預防工作，可以有效地控制路基沉降，結合以往的實踐工作經驗，可以從以下幾個方面做起。①注重地質勘測，在高速公路建設施工時，路基之所以出現沉降，就是因為在填土壓實過程中出現了形態變化，這除了與路堤高度和路基斷面樣式有關，與地質條件也有重要關系，因此，施工技術人員必須要對施工地質環境進行全面的分析，結合地質資料，進行詳細的測控，從而在了解地質各項指標的基礎上對地基沉降問題做出全面的分析，以此解決路基沉降問題。②改善土性，改善土性是防止地基沉降的有效方法。通常情況下，可以通過排水固結法、強夯法去改善土性。其中，排水固結法就是在軟土地基基礎上，設置一個豎向排水系統，如利用塑料排水板、砂油井、袋裝砂井等幾種設置方式，通過天然地基土滲透下壓力系統，從而使地基土排水固結效果不斷增強，可以提升土地的本身強度效果，并提高地基承載能力，降低工后沉降。而強夯法則在砂礫土、淤泥、低飽和度、雜填土中都比較適用，作用效果十分明顯，并且工序簡單、經濟方便。但是如果在含水量比較高或者滲透性比較差的土質中，采用強夯法不能將水分迅速排出，并且會使孔壓力不斷上升，導致周圍黏性土強度降低，因此通常情況下，在軟土地基中強夯法并不適用[2]。③實驗施工分析，路基沉降與施工質量聯系密切，因此在實際施工前，應該對施工工藝進行實驗，并以后續階段相縮量公式為基礎，通過EP曲線及電子LGP曲線總和法，并結合平均附加應力區域概念，從而對沉降進行觀測，通過修正系數WS，對地基極限變形做出分析，從而防止實際施工過程中出現沉降問題。

2.2 施工中控制措施

高速公路路基施工程序復雜，必須要做好施工中預防控制，才能防止地基沉降問題發生，對此提出以下幾個方面的建議：①強化挖方段及填挖交接處施工，在進行挖方和填筑時要對交接位置處進行控制，同時在填筑時必須使用滲水性能比較好的材料，填方和挖掘的連接位置要壓實，同時要控制施工速度，連接位置不可隨意更改，同時要保障負荷分散應力對稱，且排水溝要能夠直接接到溝底，這樣才能防止路堤進水，最后進行剛性、半剛性及柔性填挖，防止地基出現不均勻沉降。②注意不良地質段施工，在高速公路施工過程中，對于不良地質段，一定要把軟土層清理干凈，同時還要對給定路段進行清理，然后使用防滲效果比較好的材料進行填充，尤其是在路堤高度不夠的位置處，必須要確保滿足施工標準，有必要的情況下，可以在路段清理后用厚砂進行隔離，這樣才能確保路基滿足寬度和深度要求，從而杜絕各種安全隱患的發生。

2.3 施工后控制措施

在高速公路建設施工結束后，要做好沉降觀測工作，并做好沉降量和沉降速度記錄，通常情況下，在這個過程中可以采用雙曲線投影法、對數曲線、指數曲線以及星野法進行觀測，同時利用不同的地基加固方法對觀測初始時間和觀測時間做出判斷，可以保證沉降量觀測的準確性，這就是在施工后需要做好的控制工作，從而避免路基出現沉降問題。施工后控制過程中要做好以下四個方面的工作：首先是做好斷面觀察，通常情況下，觀察斷面的縱向間距應該控制在20～50m左右，若是在地形地質變化較為劇烈的施工段進行施工，斷面觀察還要相應加密10m。其次是明確觀察測試項目，在觀察過程中要專注于路基沉降觀測中心，如果在一般地段，要注重路基部分剖面沉降觀察，同時在路基的肩部路堤處設置觀察哨，在路基表面的兩側中心位置，分別設置鋼釬或者混凝土樁觀察哨，這是一般地段常用的觀察方法。如果是在軟土地基處，除常規觀察哨設置外，還應該根據地基的厚度和填土高度，在地基坡腳處設置觀察哨，一般情況下，從山腳2m處，每隔6～10m就應該設置一個移動樁。最后是注意測量頻率和精度，通常情況下，測量頻率應每天都要觀測一次，若是施工中由于特殊原因暫停施工，可以2d觀察一次，此外，在施工結束后的前半個月內，必須要保證2d內觀察一次，其后可以一周觀察一次，而精度應該達到兩個基本水平的測量標準。

3 結束語

高速公路的建設不僅能夠增加不同地域之間的合作交流，加快經濟發展，還可以有效保證駕駛員的安全性和舒適度，從而減少交通事故，保護人民的生命財產安全。雖然公路會因使用年限、地基施工等多種因素的影響而出現沉降，但是目前擁有的地基沉降處理技術能夠有效解決這一問題，全面改善高速公路路基質量。

參考文獻：

[1] 曹莎莎.高速公路路基沉降及施工控制技術研究[J].工程建設與設計，2017（12）：142～143.

[2] 鄭建斌.路基沉降的影響因素及對策研究[J].交通世界，2017（7）：32～33.

[3] 甄睿.高速公路路基沉降原因及施工控制技術[J].四川建材，2017（3）：104～105.