探討公路工程項目軟基段路堤填筑速率的控制措施

摘要 路堤關系到公路的服役期限，因此其填筑質量須重點關注，尤其是在軟土地基上建設公路時，應格外重視路堤的沉降和穩定。為確保路堤填筑質量，以免因失穩而導致公路損壞，常采取動態監控施工的措施。因施工區域不同，限值存在較大差異。文章依托某公路項目施工實踐，通過監測施工現場地表沉降、孔隙水壓力、邊樁獲取數據并進行分析整理，得出相關指標，指導填筑速率，保障路基填筑質量。經實踐認為，若地表沉降速率為10 mm/d、孔隙水壓急劇變化，應馬上終止填土，強化觀測，給足地基固結時間。

關鍵詞 公路工程;軟基路堤;路基填筑;填筑速率;動態控制

中圖分類號 U416.12 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）11-0139-03

引言

高速公路在密切區域聯系，促進區域經濟發展等方面意義重大，因此須重視建設質量。其對路基、路面要求較高，而建設時常通過軟土路段。軟土存在滲透性不足、含水量較大、壓縮性較高、抗剪強度不足等缺點，若高填方路基位于軟土地基上，則常見病害為不均勻沉降。實踐發現，路基完工后的沉降與填筑速率關系密切，國家對填筑速率要求嚴格，尤其是軟土地基上修筑高填方地基，更應嚴格控制填筑速率。施工中，必須結合軟基固結度，綜合分析地基穩定性，最終合理確定填筑速率。該文研究了軟基動態監控方法，分析了施工監控數據及加載速率控制，主要包含孔隙水壓力分析及控制、地表沉降分析及控制、側向位移分析及控制。

1 工程概況

（1）某高速公路，部分路段途徑水稻田、菜地等，軟土地層分布廣泛。經勘察顯示，軟土路段全長1 742 m，常見褐色淤泥，主要為低液限黏土，富含有機質，軟土層厚介于1.2～11 m之間。該路段存在強度較低、壓縮性較高、工程地質較差等缺陷。

（2）路線的K3+700～900段，路基填土方量較大，高度較高。施工時，填土高度介于2.5～3 m，因填筑速率較快，難以及時消散孔隙水壓，降低了地基強度，致使斷面滑坍。對此，應將反壓護道設于魚塘的一側，至持力層打設松木樁。后期觀測其位移、沉降、孔隙水壓力等，可知監測數據變化穩定，路堤無異常，表示治理效果較佳[1]。

（3）該文選擇K3+800斷面研究，觀測該區段軟基穩定性及沉降情況，通過分析、觀察相關數據，對控制填筑路堤速率問題進行分析。

2 軟基動態監控方法

2.1 監控儀器及作用

（1）監測選定區段斷面的空隙水壓、地表沉降等，圖1所示為埋設儀器情況。

（2）利用靜力水準儀監測地表總沉降，主要是為了精確了解地基上部載荷情況，探析變形特征。根據實測情況，劃定相應沉降曲線，對地基固結情況予以掌握，科學推測工后沉降情況及地基土的最終沉降情況，以指導計量，同時結合其他監測項目，對施工加載過程實施相應控制。

（3）監測軟土地表水平位移和隆起量，主要通過測斜管、水泥邊樁實施監測，目的為了解邊樁穩定性，以免因位移過大導致土體開裂而破壞土體。

（4）利用孔隙水壓計監測地基孔隙水壓力，所測數據能有效了解、分析和評價填筑軟土路基階段固結沉降變化情況，控制增加載荷與地基固結速率一致，進一步減少沉降量，確保公路軟土地基整體穩定性[2]。

2.2 軟基動態監控原則

（1）路基縱向，無論是觀察地質還是了解填土高度，均需選擇并集中觀測有代表性的斷面，不僅利于觀測且費用更低;路基橫向，設置測點數量越多，則所得結果情況更加真實，更利于判斷。

（2）確定控制監測各項標準，填筑路基時，應重點監測穩定性和沉降度。

（3）科學確定監測頻率，施工中應跟蹤觀測穩定性和沉降度，觀測頻率應與沉降速率、穩定性相適應，即沉降速率越高，穩定性越差則觀測頻率越大，反之則越小。單層填筑后實施觀測;若單層填筑花費時間較多，則中間進行觀測，但最低觀測頻率為3 d/次。

（4）若路堤穩定性較差，或出現其他異常情況，則可能出現失穩問題，此時應果斷采取措施，停止施工，終止加載，地基穩定、形變恢復后，繼續進行填筑施工[3]。

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

（1）現場觀測孔隙水壓力情況，不僅有利于進行理論研究，同時還能據此確定加載速率，科學確定控制標準：土體屈服前，填土高度與空隙水壓力近似比例增加，當土體至屈服狀態后，孔隙水壓增加速率加大，出現轉折點。據此可對加載速率予以控制，提升路堤穩定性。

（2）圖2所示為地基中深度不同的兩個地基孔隙水壓力、填土高度和時間曲線圖。

（3）由圖2可知，起始階段，孔隙水壓力穩中有升，但上升速度較小;填筑高度為1.9 m時，水壓轉折明顯，其增加速度變快。之所以出現這一變化，主要是因為土體測點附近局部剪切遭受破壞，開始出現塑性區，因孔隙水壓力加速較快，路堤穩定性降低，會出現失穩問題。因此，必須馬上終止填土施工，靜置一段時間，讓土體充分消化空隙水壓力，有效進行固結[4]。

3.2 地表沉降分析及控制

（1）載荷作用下，地基的固結和側向變形導致地基的沉降，前者主要考慮時間因素，后者主要發生于加載中和加載后。快速加載時，因黏土地基滲透性不足，孔隙水排出速度受限，很多水未來得及排出。但固結所導致的沉降量較小，后者導致的沉降量較大[5]。

（2）加載時，若沉降速度出現瞬時增大的情況，表示地基塑性變形較大，若隨后連續多天沉降速度均較大，則表示可能將地基的整體性破壞。所以，可以依托沉降速度對加載速度予以控制。圖3所示為累計沉降量、沉降時間及沉降速率對比圖。

（3）由圖3可知，路堤出現垮塌前，即填土高度臨界值為1.9 m時，沉降板2速率出現大幅躍升現象，同時累計沉降量也突變，表示已經破壞了土體的局部剪切，地基塑性變形較大，導致沉降加速。此時必須第一時間停止填土施工，靜置既有填土，給地基足夠的沉降時間[6]。

（4）通過監測該項目的沉降可知：該項目地質情況下，若填筑速率超過沉降速率時，沉降速率應低于10 mm/d[7]。

3.3 側向位移分析及控制

（1）觀測側向位移主要有兩部分，其一為邊樁位移，其二為側向位移。判斷路基是否穩定的重要指標為側向位移速率及量值大小。

（2）軟黏土地基尚不進行路基填筑時變化不明顯，施工時地基則會出現水平位移，其中最為靈敏的為坡腳附近，因此可對其進行控制，確定加荷速率，保障地基穩定性[8]。圖4所示為測斜管位移測試曲線圖。

（3）由圖4可知，地下6 m處發生最大側向位移，其中主要發生在地表及以下10.5 m范圍;根據圖中數據可知，最大位移速率為1.97 mm/d，其中控制值為6 mm/d，二者相比最大位移速率遠遠小于控制值[9]。

（4）地表至?6.0 m范圍內，位移向路基內部，不符合路基的實際變形情況，主要原因為測斜導管剛度遠遠大于軟土，因此深層軟土的實際變形情況與反映情況不相符，這一技術問題尚未妥善解決。因此，通過深層最大側向位移速率這一指標對填筑速率進行控制，安全性不足，存在一定缺陷[10]。

4 軟基段路基填筑沉降控制施工技術要點

4.1 嚴格進行基底處理

路基因需填筑大量土體，本身質量較大，因此地基需有較高的承載力。填筑前，可通過多種措施夯實基礎，提升其承載力。

（1）可通過強夯措施提升地基承載力，該措施在施工中運用較為廣泛，實施強夯施工需遵守施工規范，按照相關要求組織施工，提升路基承載力，降低其沉降差。

（2）可增設CFG樁，樁徑40 cm，間距1.6 m，布設為等邊三角狀，增強基底承載力。

（3）完成基底處理后，需對地基承載力進行檢測，若滿足施工要求，繼續后續施工，鋪設碎石墊層，厚度為50 cm，鋪筑于路基底部，后繼續鋪設土工格柵3層。

4.2 合理選取路基填料

路基填料是路基建設質量的重要保障措施，因此須科學選擇輔料，切實提升路基質量。

（1）填料中嚴禁含有有機質土，如植被、其他雜質，選定填料前須經過檢測，符合設計、規范要求后方可用于施工。

（2）因該項目部分路段填料的土石方為泥巖、灰巖，經試驗測定，其液限為26.8%、塑性為8.9。

4.3 路基土攤鋪壓實

根據項目施工進度，合理組織施工設備進場，科學選擇碾壓設備，經填筑試驗段得出最佳填筑厚度、碾壓參數，確保路基穩定。

（1）路基填筑壓實采取分層施工法，自下而上填筑施工，層層壓實。

（2）實施填筑路基工序時，根據機械設備情況，規劃方格，方格內堆放所需填料，按照先低后高原則堆料，后使用施工機械填平。

（3）使用機械破碎大型石塊后進行堆料，確保方格內的填料與施工規范要求相符合;施工過程中，松鋪填料厚度應小于50 cm，合理確定碾壓次數。

（4）控制路基碾壓質量的重要指標之一為含水率，施工路段使用輕重型壓路機械相互協作的碾壓方式。

（5）碾壓流程主要為初壓、復壓、終壓，碾壓施工中，遵循以下原則：先輕壓后重壓，先慢壓后快壓，先壓兩邊后壓中間。通過科學設計路拱橫坡值，將路基內的水分快速排出。

4.4 路基搭接部位工藝要點

施工過程中，新舊路基塔接部常出現大面積變形、反射裂縫等病害。因此施工中須予以重視，采取強夯等措施，提升路基穩定性、承載力。

（1）開挖臺階：臺階開挖由機械、人工相互配合，臺階開挖前應首先進行排水防水措施，若開挖寬為2 m，橫坡度小于2.5%則滿足施工要求。

（2）增設土工格柵：根據施工經驗、規范要求，施工路段需明確壓實度、承載力，依據設計要求確定既有路基與新路基結合部是否需要采用增設土工格柵的方案。

（3）強夯施工能將新老路基結合處的強度、穩定性增強，同時補夯壓實不足的地方。

5 結論

該文依托某高速公路軟土路基施工實踐，通過動態監測路堤施工情況，得出相關數據。經分析認為，通過深層最大側向位移速率這一指標對填筑速率進行控制，安全性不足，應綜合兩大指標即孔壓系數、地表沉降速率，對填筑速率進行控制更為穩妥。若地表沉降速度為10 mm/d或孔隙水壓變化較為劇烈時，應第一時間終止填土施工，增加觀測頻次，靜置地基，保障土體有更多固結時間。

參考文獻

[1]張永闖. 不同路堤填筑速率對邊坡穩定性影響研究[J]. 甘肅水利水電技術， 2020（12）： 36-39+43.

[2]盧業旭， 孫少銳. 基于堆填厚度及填筑速率的拓寬路基變形研究[J]. 河北工程大學學報（自然科學版）， 2014（2）： 24-27.

[3]李洪峰. 填筑速率對高等級公路加寬工程路基變形影響的數值分析[J]. 東北林業大學學報， 2012（8）： 96-99.

[4]彭芳樂， 李福林， 李建中， 等. 加載速率變化條件下砂土的黏塑特性及本構模型[J]. 巖石力學與工程學報， 2018（8）： 1576-1585.

[5]姚宏知. 公路軟基路堤填筑控制技術研究[J]. 西部探礦工程， 2017（11）： 172-174.

[6]李天斌， 劉吉， 任洋， 等. 預加固高填方邊坡的滑動機制： 攀枝花機場12～#滑坡[J]. 工程地質學報， 2012（5）： 723-731.

[7]王睿， 胡勇生， 王雙. 機場高填方降雨入滲濕化沉降工程實例研究[J]. 水文地質工程地質， 2015（5）： 164-169.

[8]毛吉成， 張沖沖， 胡宣， 等. 貴州某公路陡坡路基紅黏土填筑加載速率分析[J]. 水利科技與經濟， 2019（9）： 38-41.

[9]王雙， 王睿， 邱存家， 等. 某機場高填方邊坡變形機理及支護設計研究[A]. 中國地質學會. 2018年全國工程地質學術年會論文集[C]. 中國地質學會： 《工程地質學報》編輯部， 2018： 6.

[10]陳樹聯， 顧永明， 王康柱. 積石峽面板堆石壩面板施工前加速沉降方法應用效果分析[A]. 中國水力發電工程學會混凝土面板堆石壩專業委員會. 高面板堆石壩安全性研究及軟巖筑壩技術進展論文集[C]. 中國水力發電工程學會混凝土面板堆石壩專業委員會： 中國水力發電工程學會， 2014： 5.

收稿日期：2022-03-20

作者簡介：田發全（1982—），男，本科，工程師，從事公路橋隧施工工作。