公路路基路面沉降原因及施工控制要點(diǎn)研究

文/湯紅

1 前言

在我國(guó)公路交通運(yùn)行壓力不斷增大的背景下，項(xiàng)目建設(shè)施工質(zhì)量控制要求也不斷提升，但是由于技術(shù)層面影響，使得公路路基路面在長(zhǎng)期運(yùn)行中出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，從而給交通運(yùn)行安全帶來(lái)較大隱患。路基沉降分為兩類(lèi)，第一類(lèi)為自然固結(jié)沉降，第二類(lèi)為施工過(guò)程控制不當(dāng)造成，第一類(lèi)沉降為自然現(xiàn)象不可避免，因此從施工層面落實(shí)控制措施，完善技術(shù)管理體系，盡量規(guī)避人為因素影響帶來(lái)的質(zhì)量問(wèn)題，是公路工程建設(shè)開(kāi)展的基本要求。

2 公路路基路面常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題

2.1 公路路基常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題

公路路基在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)問(wèn)題主要集中在下沉方面，在發(fā)現(xiàn)而不及時(shí)或處理不當(dāng)?shù)那樾蜗拢瑫?huì)對(duì)行車(chē)安全帶來(lái)較為明顯的負(fù)面影響。路基沉降現(xiàn)象多存在于路面兩側(cè)位置，由于受力不夠均勻，使得路面整體斷裂，影響公路交通的正常運(yùn)行。同時(shí)，在公路工程建設(shè)較為復(fù)雜的區(qū)域，還存在有軟土層地質(zhì)結(jié)構(gòu)，施工過(guò)程中如果處理不當(dāng)，同樣會(huì)在后續(xù)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題。這些問(wèn)題產(chǎn)生的原因，主要是由于施工技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)或者養(yǎng)護(hù)措施不到位造成的[1]。

2.2 公路路面常見(jiàn)問(wèn)題

公路路面常見(jiàn)問(wèn)題較為復(fù)雜，通常情形下，有路面裂縫、路面沉降不平、路面隆起等多種現(xiàn)象。首先是路面開(kāi)裂問(wèn)題，路面開(kāi)裂是公路路面運(yùn)行過(guò)程中較為常見(jiàn)的問(wèn)題，開(kāi)裂時(shí)間、開(kāi)裂程度和類(lèi)型都存在明顯不同，多數(shù)情形下，開(kāi)裂現(xiàn)象多出現(xiàn)于高填方及開(kāi)挖少的施工區(qū)域，對(duì)道路交通安全產(chǎn)生明顯影響；其次是路面沉降問(wèn)題，這主要是由于路面施工精細(xì)化程度不足、路基建設(shè)質(zhì)量不當(dāng)造成的，在沉降較為嚴(yán)重的區(qū)域，不僅會(huì)影響駕駛舒適性、造成通行緩慢等問(wèn)題，還會(huì)使得安全隱患加大、事故增加；最后是路面隆起現(xiàn)象，這主要是由于施工技術(shù)選用不當(dāng)、施工材料不合理或天氣因素等造成的，同樣會(huì)對(duì)交通運(yùn)行安全造成影響。由此可以看出，公路路基路面沉降問(wèn)題所帶來(lái)的影響較為明顯，是公路工程施工中需要重點(diǎn)控制的方面。

3 公路路基路面沉降機(jī)理

3.1 路基變形機(jī)理

公路路基變形多存在于溝壑地區(qū)，由于這種地質(zhì)條件下的土壤結(jié)構(gòu)相對(duì)較為松軟、密度較低，在工程施工過(guò)程中，如果不能合理控制填料質(zhì)量，或者在施工中對(duì)填料的壓實(shí)不足，填料未能完全深入土壤結(jié)構(gòu)中，那么在施工材料、壓實(shí)度不足及土壤結(jié)構(gòu)的共同影響下，就會(huì)使得路基負(fù)荷無(wú)法滿(mǎn)足質(zhì)量控制要求。而在實(shí)際運(yùn)行中，重型車(chē)輛長(zhǎng)期碾壓作用較為明顯，會(huì)直接造成路基的變形或下沉[2]。

3.2 路堤變形機(jī)理

路堤是路基頂面高于原地面的填方路基，也是公路施工質(zhì)量控制的重要區(qū)域。在工程施工中，通常將普通的粘性土作為臺(tái)背填料土。但是，在具體施工過(guò)程中，由于地質(zhì)條件、施工環(huán)境溫度、濕度等因素影響，普通粘性土的質(zhì)量難以控制，在公路工程投入運(yùn)行后，會(huì)明顯受到外部因素影響而產(chǎn)生變形現(xiàn)象。同時(shí)，在工程施工中，由于填料選擇不當(dāng)或者壓實(shí)不到位，也會(huì)造成路堤的變形，影響公路運(yùn)行安全。

4 公路路基路面沉降現(xiàn)象產(chǎn)生的原因

4.1 設(shè)計(jì)因素影響

設(shè)計(jì)方案是施工組織和質(zhì)量控制的基本依據(jù)，會(huì)對(duì)路基路面沉降產(chǎn)生直接影響。在設(shè)計(jì)方案中，如果沒(méi)有完全依照相關(guān)規(guī)范執(zhí)行，未能綜合考慮施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中地質(zhì)條件、溫度等方面因素影響，將會(huì)使得施工過(guò)程存在偏差。同時(shí)，在高填方路基、軟土地基等部位，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)當(dāng)有針對(duì)性地設(shè)計(jì)，如果這方面設(shè)計(jì)不夠合理，將會(huì)使得公路在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)明顯的沉降現(xiàn)象。另外，在設(shè)計(jì)方案中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)不同路段地質(zhì)情況做好施工工藝和材料配比方面的調(diào)整工作，以盡量避免公路路基路面出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。

4.2 路堤部位地基處理不到位

路堤是公路運(yùn)行過(guò)程中較為容易出現(xiàn)沉降的部位，其原因主要集中在如下方面：一是地面的土質(zhì)較為疏松，沒(méi)有嚴(yán)格依照質(zhì)量控制要求進(jìn)行壓實(shí)處理，在原路面處理不當(dāng)?shù)那闆r下，就直接進(jìn)行路堤填筑；二是在地面橫坡比大于1∶5 的特殊路段中，沒(méi)有對(duì)路面路基進(jìn)行特殊處理，沒(méi)有將路面進(jìn)行臺(tái)階狀改造，使得填料與原路面之間無(wú)法充分結(jié)合，最終造成位移現(xiàn)象，使得路基路面出現(xiàn)沉降；三是在施工開(kāi)始前，對(duì)路基表面的處理不夠規(guī)范，沒(méi)有完全將雜質(zhì)清理干凈，由此使得路基路面在長(zhǎng)期運(yùn)行中受到破壞，出現(xiàn)不同程度的沉降現(xiàn)象。

4.3 材料選用問(wèn)題

施工材料選用對(duì)施工質(zhì)量具有直接影響，在工程施工中，常會(huì)由于兩個(gè)方面問(wèn)題，造成路堤填料與施工要求之間不夠匹配。這方面問(wèn)題產(chǎn)生主要有兩個(gè)方面原因：一是在工程施工前，所選用的填料質(zhì)量無(wú)法滿(mǎn)足工程建設(shè)基本要求；二是在填料施工時(shí)，所選用的施工工藝匹配度不足，從而造成路面壓實(shí)度不足，出現(xiàn)路基沉降現(xiàn)象。

4.4 壓實(shí)不足

在施工過(guò)程中壓實(shí)度控制不足是路基路面沉降產(chǎn)生的重要因素之一。多數(shù)情形下，施工人員都能夠依照施工規(guī)范要求進(jìn)行壓實(shí)處理，但是在具體施工中，壓實(shí)度受填料水分、施工溫度、機(jī)械設(shè)備性能及壓實(shí)厚度等多方面因素影響，壓實(shí)度不足，進(jìn)而使得地基土層中依然含有大量水分，整體上依然存在明顯的松軟現(xiàn)象，在道路流量較大或大型車(chē)輛碾壓時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)明顯的路基沉降現(xiàn)象。

4.5 其他方面因素

公路工程施工工程建設(shè)類(lèi)型和路基路面施工影響因素復(fù)雜。例如，在山區(qū)公路施工靠近山體一側(cè)的公路路基中，基礎(chǔ)較為沉穩(wěn)，不會(huì)形成明顯的沉降現(xiàn)象，而另一側(cè)多是屬于軟土地質(zhì)類(lèi)型，土質(zhì)較為松軟，因此施工人員必須對(duì)地基進(jìn)行臺(tái)階狀處理，確保路基結(jié)合部施工質(zhì)量滿(mǎn)足實(shí)際運(yùn)行要求，避免裂縫現(xiàn)象的存在。

5 公路路基路面沉降現(xiàn)象施工控制要點(diǎn)

5.1 制定科學(xué)的施工組織方案

科學(xué)組織施工方案，是確保公路工程建設(shè)質(zhì)量的基本前提。在現(xiàn)場(chǎng)施工開(kāi)始前，施工方要組織施工技術(shù)人員和管理人員深入學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方案，做好周邊環(huán)境調(diào)查工作，明確地形、溫度、濕度等方面的具體參數(shù)和變化情況，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況制定施工方案；針對(duì)施工過(guò)程中需要重點(diǎn)控制的環(huán)節(jié)，需要有針對(duì)性組織，確保施工方案更加嚴(yán)密，為工程施工現(xiàn)場(chǎng)管理奠定良好基礎(chǔ)。另外，還要強(qiáng)化施工人員技能培訓(xùn)工作，對(duì)于新型施工技術(shù)應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)明確技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，避免由于人為因素造成施工質(zhì)量控制不足。

5.2 強(qiáng)化前期準(zhǔn)備工作

在公路工程施工開(kāi)始前，除了要做好機(jī)械設(shè)備和人員方面的組織工作外，還應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)強(qiáng)化路基處理工作。對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)較為混雜，施工條件無(wú)法滿(mǎn)足工程建設(shè)要求的情況，應(yīng)當(dāng)及時(shí)清除雜草、石塊及其他影響施工質(zhì)量的雜物。對(duì)于橫坡比大于1∶5 的特殊路段，工作人員應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行臺(tái)階狀處理，根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)情況，確定具體臺(tái)階處理方案。通常情形下，臺(tái)階設(shè)計(jì)寬度需要控制在1m 以上，以此才能夠更好地確保臺(tái)階穩(wěn)固性，盡量避免沉降現(xiàn)象發(fā)生。

5.3 強(qiáng)化材料質(zhì)量控制

施工材料對(duì)公路路基路面沉降現(xiàn)象的產(chǎn)生具有直接影響，只有從填料質(zhì)量方面入手，才能夠從根本上提升路基路面抗沉降水平，確保公路運(yùn)行安全。依照當(dāng)前公路工程施工標(biāo)準(zhǔn)要求，路堤填料的液限指數(shù)應(yīng)當(dāng)控制在50 以下，而塑性指數(shù)則應(yīng)當(dāng)控制在26 以下，滿(mǎn)足路基施工的基本要求。另外，在填料中不能出現(xiàn)淤泥、腐殖土、凍土等對(duì)路基質(zhì)量有影響的土質(zhì)類(lèi)型。在進(jìn)行施工澆筑時(shí)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量避免復(fù)雜的結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)，將劣質(zhì)土層鋪設(shè)于下方，而優(yōu)良土層鋪設(shè)于上方位置，滿(mǎn)足后續(xù)路面施工要求。

5.4 合理應(yīng)用土工合成材料

在路基施工中，應(yīng)當(dāng)選擇合適的土工合成材料，有效防止路基不均勻沉降現(xiàn)象的發(fā)生。以聚乙烯、聚氨酯等人工合成為原材料的土工合成材料，具有較強(qiáng)的抗拉伸性能、耐腐蝕性能，將其應(yīng)用于軟土路基施工中，能夠提升路基表面的水平剪應(yīng)力，避免堤身失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)還能夠使荷載分散，提升路基承載力。另外，土工合成材料在應(yīng)用于路基土質(zhì)邊坡的防護(hù)時(shí)，可以采用拉伸網(wǎng)草皮、固定草種步和網(wǎng)格固定撒種等方式，能夠有效防止水土流失，達(dá)到較好的施工效果。

5.5 強(qiáng)化對(duì)路基壓實(shí)的處理

路基壓實(shí)處理質(zhì)量對(duì)路基路面沉降效果控制具有重要影響。在具體施工過(guò)程中，施工技術(shù)應(yīng)用需滿(mǎn)足如下方面要求：施工過(guò)程要嚴(yán)格依照國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行，確保施工流程組織有序進(jìn)行，提升整體施工效率；根據(jù)技術(shù)要求和施工現(xiàn)場(chǎng)情況選擇合適的機(jī)械設(shè)備，做好施工過(guò)程中填土的含水量和松鋪厚度檢測(cè)工作，及時(shí)調(diào)整壓實(shí)方案，確保壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)；強(qiáng)化施工質(zhì)量監(jiān)督管理，由專(zhuān)人對(duì)每天的施工結(jié)果進(jìn)行檢查，確保施工質(zhì)量控制達(dá)到較高水平。

5.6 加強(qiáng)細(xì)節(jié)方面的控制力度

施工細(xì)節(jié)方面的控制，能夠盡量避免工程后期運(yùn)行中出現(xiàn)問(wèn)題。特殊施工路段的路基處理是施工控制的重點(diǎn)方面，在填土作業(yè)時(shí)，必須保持結(jié)構(gòu)的剛性要求，采用砂石樁法、預(yù)壓法或超載預(yù)壓法等措施，提升填土作業(yè)質(zhì)量，降低路基沉降現(xiàn)象發(fā)生的概率。另外，在施工過(guò)程中，要同步建設(shè)對(duì)應(yīng)的排水系統(tǒng)，在確保公路運(yùn)行安全的前提下，盡量提升最大排水量上限，降低雨水聚集所帶來(lái)的侵害程度，對(duì)公路路基形成良好的保護(hù)作用。

6 結(jié)語(yǔ)

在公路工程施工中，路基路面沉降不僅會(huì)對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量造成影響，還會(huì)給公路運(yùn)行安全帶來(lái)較大影響。因此，在建設(shè)工作開(kāi)展中，應(yīng)當(dāng)從施工方案設(shè)計(jì)層面入手，構(gòu)建完善的管理體系，強(qiáng)化基礎(chǔ)處理、材料質(zhì)量控制和特殊路段的質(zhì)量控制，在有效提升工程建設(shè)水平的基礎(chǔ)上，盡量減少沉降現(xiàn)象造成的影響，為工程建設(shè)和公路交通運(yùn)行奠定良好基礎(chǔ)，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到應(yīng)有的支撐作用。