淺論軟土地基路基填筑速率的控制技術

王正剛

（益陽遠程公路建設有限公司，湖南 益陽413000）

高速公路作為城際、省級的骨干交通形式，在滿足汽車重載化需求的同時，也對路基、路面提出了更高的要求。在高速公路建設過程中，因為城市分布、交通網絡規劃等因素的影響，常需要貫穿不良地基地段，尤其是我國東南方沿海、沿湖、沿河城市的軟土路基路段，修建高填方路基時，需解決路基沉降、不穩問題。學術研究和工程實踐表明，路基填筑速率會受到多種因素的影響，其中工后沉降的影響最為顯著。因此，在進行路堤填筑施工時，應該根據施工路段具體情況，進行詳細的分析研究，給出合理的填筑速率，指導填筑作業的進行。

1 工程概況

1.1 某公路工程，途經洞庭湖軟土區，路段總長1.742km，根據工程地質勘測報告，該路段軟土類型主要是淤泥質粘土，含有機質，層厚1.2～11m；淤泥質粘土天然含水量44.6%，飽和度98.9%，孔隙比1.227，液限49.4%，塑限27.8%；該路段具有強度低、含水量高等軟土路基的典型特點。

1.2 路線的K3+700-900 段，因土質過于松軟，因填筑速率控制不合理，孔隙水壓力過大，造成已路堤壩滑塌（見圖1）。為保障路段施工正常進行，采用了增設反壓護道、加強結構防護，重新填筑路基，經過一段時間的沉降，監測數據顯示趨于平穩，說明采取的防治措施效果顯著。

圖1 軟基路堤垮塌

1.3 文章選取K3+800 斷面作為典型斷面，通過監測軟基沉降和穩定性數據，指導該路段填筑施工。同時該斷面的監測數據，也用來分析軟基路堤填筑速率控制標準的依據。

2 軟基動態監控方法

2.1 監控儀器及作用

2.1.1 對K3+800 斷面進行數據監測前，需要提前布置監測儀器，儀器埋設見圖2，所需監測數據和所用監測儀器如下：

圖2 K3+800 斷面監測設備埋設示意圖

2.1.2 采用靜力水準儀，對該斷面的地表總沉降數據的監測，該數據可以有效反映在上部承受荷載的情況和地基的變形特性。通過監測數據，可以繪制出沉降曲線，以更加合理的對地基固結情況、工后和最終沉降量進行預測，通過分析地表沉降數據與其它監測數據，更加合理的控制路基填筑速率。

2.1.3 采用水泥邊樁和測斜管方案，對路基穩定性進行數據監測，通過布置邊樁的方式，可以很好的完成該斷面的穩定觀測，此外，還能夠有效地降低該斷面水平位移，減少土體破壞與開裂風險的發生。

2.1.4 采用孔隙水壓力計，對軟基填筑孔隙水壓力進行數據監測，通過地基固結速率數據，合理的控制路堤填筑速率，能夠有效降低附加沉降量，減少路基失穩現象的發生。

2.2 軟基動態監控原則

2.2.1 路基的縱向代表斷面的選擇，關乎能否掌握該路段的路基地質真實數據，因此，所選路基縱向代表斷面，必須能夠有效反映該路段的真實情況；在橫向斷面上一般根據施工路段實際情況，合理布置多個測點，以保證監測數據能夠反映路基真實情況。

2.2.2 路堤填筑施工過程中，應明確監測控制標準，為避免失穩和大幅度沉降造成路堤破壞，應重點進行沉降和穩定監測。

2.2.3 應該根據施工需要，選擇合理的監測頻率。施工路段沉降及穩定監測，應該與施工頻率相適應，以監測數據指導施工。每次進行填筑施工作業之前，都應進行數據觀測，如施工間隔時間過長，監測頻率也應保證不低于3d 每次。

2.2.4 在路堤填筑施工作業過程中，一旦發現路基失穩風險，應馬上停止施工，并根據施工現場實際情況，制定并實施防治措施，待排除失穩風險后再進行填筑施工。

3 施工監控數據分析及加載速率控制

3.1 孔隙水壓力分析及控制

3.1.1 通過監測，利用施工路段的路基孔隙水壓力數據，得出荷載-孔隙水壓力曲線轉折點，可以有效的控制路堤填筑速率。在施工路段的土體達到屈服極限之前，隨著填土高度的增加，孔隙水壓力呈線性規律變化，在施工路段的土體達到屈服極限時，孔隙水壓力急劇變化，會出現明顯的轉折點。

3.1.2 下圖3 是反映地基深度不同的情況下，所在深度的孔隙水壓力、填土高度和時間的關系曲線。

圖3 填土高度、孔隙水壓力、時間對比曲線

3.1.3 觀察圖3 可知：在開始進行填筑施工作業時，隨著填筑高度增加，孔隙水壓力保持小幅度上升；當路堤填筑高度達到1.9m時，水壓增長明顯加速，該現象表明，測點附近土體已達到屈服極限，局部開始受到剪切破壞，此時應立即停止路堤填筑施工，防止失穩風險發生，待孔隙水壓力消散之后，再進行填筑作業。

3.2 地表沉降分析及控制

3.2.1 在荷載作用下，地基內部原有的固結狀態被破壞，導致側向變形，地表出現沉降，土地的固結程度，隨著時間的變化而變化，側向變形程度則隨著荷載大小而變化。在進行填筑施工作業時，一旦填筑速率過快，地表承受的荷載急劇增加，而孔隙水無法及時排出，就會引起地基較大的側向變形，導致大幅度的沉降現象的發生。

3.2.2 在進行路基填筑施工作業時，如果出現沉降速率急劇增大或施工過程中大的沉降速率高頻出現，此時軟基段路堤已出現整體性破壞。下圖4 為累計沉降量、沉降速率、時間對比曲線。

圖4 累計沉降量、沉降速率、時間對比曲線

3.2.3 觀察圖4 可知：當填筑施工高度為1.9m，路堤下土體達到屈服極限時，沉降板2 的沉降速率和累計沉降量均發生急劇變化，這兩項數據表明，土體內部局部剪應力達到極限，土地結構開始發生剪切破壞，導致加速沉降現象的出現。此時應立即停止填筑工序，待地基固結，沉降穩定后，再進行填土施工。

3.2.4 分析該路段的沉降監測數據可以發現：當沉降速率小于10mm/d 時，可以用沉降速率這一指標，對施工路段的填土速度進行控制，沉降速率大于10mm/d 時，應馬上停止填土施工，等待地基固結沉降穩定。

3.3 側向位移分析及控制

3.3.1 在進行側向位移觀測時，除了要對邊樁位移進行觀測之外，還需要沿不同深度層次，進行側向位移觀測。兩指標對應的側向位移的速率及量值大小，均是評價路堤穩定性的關鍵指標。

3.3.2 因為軟粘土地基在承受荷載時，會在荷載的作用下發生水平位移，因此，可以此作為指標，控制填筑施工速率。結合工程實踐，地表水平位移在坡腳位置監測相對容易，且該位置對水平位置變化最為靈敏，所以結合工程實際，通過給定坡腳位置水平位移限值的方式，監測地基穩定性，控制加荷速率，是一種行之有效的控制方法；下圖5 為測斜管位移曲線圖。

圖5 測斜管位移曲線圖

3.3.3 觀察圖5 可知：側向位移的發生范圍，主要在地表與之下10.5m 范圍內，其中以地表以下6 米處，側向位移幅度最大；所監測到的最大側向位移速率為1.97mm/d，遠低于工程實際制定的側向位移速率控制值6mm/d。

3.3.4 觀測數據顯示，在地表下6.0m 范圍內，路基土體發生向路基內部位移的現象，結合所查閱文獻和施工實踐，認為該現象產生是因為側斜導管剛度大于軟基，目前尚無有效的技術手段，可以完全解決這一問題。所以利用深層最大側向位移速率指標，進行填筑速率控制，偏于不安全。

4 結論

通過對洞庭湖軟土區工程實踐的項目檢測數據進行研究和分析得出結論：在該路段進行填土施工作業時，地基土體達到屈服極限狀態時，地表沉降速率為10mm/d，綜合孔壓系數發生急劇變化，因此可以使用這兩項指標，合理控制填土速率。因深層最大側向位移速率，無法有效的反饋路基內部的側向位移實際情況，因此該指標不適用于控制填土速率。該結論在同類工程中也具有一定的適用性。