浅析高填方路基沉降分析及控制措施

车辆工程技术

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浅析高填方路基沉降分析及控制措施

吴政轩1,秦　鑫2

（1.三门峡科建工程监理咨询有限公司;2.三门峡路桥建设集团有限责任公司,河南 三门峡 472000）

摘　要：随着我国社会经济的快速发展，公路建设进入蓬勃发展阶段，人民生活水平日益提高，对公路的安全性和稳定性有着越来越高的要求。在公路项目施工中，管理人员需要对气候条件和水文地理进行充分考虑，施工难度随着高填方路基的出现而逐渐增加，这就需要施工单位采取有效措施及时解决路基沉降问题。因此，在当前公路工程施工中，不仅要提高高填方路基的快速施工技术，而且要采取有效措施加强路基沉降控制。

关键词：高填方路基；沉降原因；控制措施

1　高填方路基沉降机理

　　整体来讲，高填方路基沉降主要包含2点内容，其一，路基自身固结沉降；其二，路基产生的附加应力所带来的地基沉降。其根本原因在于因土层固结压缩，将孔隙内的水、空气排出，从而降低土体体积。　　（1）地基沉降机理。相比一般路堤沉降发展规律，高填方路堤有自身特性。在施工各个阶段，高填方路堤都会受到上部路堤附加荷载的影响，将增加地基土内的附加应力。而于地基来讲，将会有一个非常大的荷载施加到地基上部，因应力状态改变，将出现地基变形情况。根据地基沉降变形特点，可将其沉降量划分为瞬时沉降等3部分。公式如下：

Sf=Sm+Sc+Ss

　　其中，地基最终沉降可由Sf表示；　　瞬时沉降可由Sm表示；　　固结沉降可由Sc表示；　　次固结沉降可由Ss表示。

　　（2）路基沉降机理分析。相比其他路基，高填方路基具有较高填筑高度，于路堤自身土层来讲，上下填土不仅是荷载施加土层，也是荷载承担土层，为此在自重影响下，路堤极易产生竖向变形现象。高填方路堤沉降可分为3个阶段，即初始阶段、发展阶段及稳定阶段。　　1）初始阶段。该阶段主要在施工前产生，初期土体填筑时，属于弹性状态，因无法及时排除土体水，土体极易产生侧向变形情况，进而出现剪切形变情况，此时具有较大沉降速率。2）发展阶段。在施工中，因不断增加荷载，将逐步排除土内孔隙水，从而降低超孔隙水压力，此时土体将呈现为弹塑性状态。逐步扩大填土塑性区，慢慢压实土体，此时仍为产生压缩变形情况，但沉降速率将逐步减小。3）稳定阶段。待完成填筑施工后，不再增加荷载，此时土内超孔隙水压还没有彻底消除，仍在固结。伴随时间的不断增加，将大大降低土体沉降速率，且逐步排除土内孔隙水，此时土体压实效果良好，沉降速率基本等同于0。

2　工程概况

　　某公路工程总长度为57.2km，起止桩号为K52+000~K57+556.8.全线选取高速公路标准，24.5km为路基宽度。本路段泥岩为紫红色泥质结构，薄层状构造，矿物成分主要为粘土矿物，具有较少长石石英含量。岩石特征为脱水干裂、饱水软化等。岩芯形状主要为碎块状、饼状，短柱状较少。部分路段存有人工填土，主要构成成分为块石、小块石与粘性土，整体呈强~弱风化状态。土体具有良好渗透性。根据风化程度划分，主要包含强风化泥岩、弱风化泥岩两层。因本工程沿线主要不良地质不发育，分布有挖方岩体顺层滑坡、风化碎落等。

3　高填方路基沉降控制技术措施

　　（1）施工准备工作。高填方路基施工前，首先需要测量工地现场，全方位勘察填方道路水文地理情况，及时排除外在影响因素，实时掌握道路地质变化情况，通过对施工方案进行科学论证后进行施工作业，要确保设计方案的可行性。

　　（2）路基填料选择。施工单位可根据实际情况，就地取材选用合适的材料，如果场地附近缺少足够的原材料，需要及时采购其他地区的材料，但在采购过程中要充分了解材料的产地和质量，根据路基填料标准衡量外来材料是否与路基施工要求相符合。在材料进场以前，还要对材料进行实验测试，确保材料的各项技术指标都符合标准值以后才能够应用到路基施工中，从而保障道路整体施工质量。

　　（3）加强高填方路基设计。施工单位需要分层压实高填方路基，而且每一层的压实度达到标准后才能够继续压实作业。在高填方路基施工中，需要及时清除地质中非土质因素。如果有水源存在于高填方路基下方，需要采取有效措施处理水源侵蚀隐患，例如引流或拦截地下水源。在路堤下层施工时，所使用材料必须具有较强的透水性和较好的耐性，使地下水对路基的侵蚀作用得到削弱。如果施工路段的土质比较松软，填筑前要严格执行工程标准，有效保障上层填土的压实度。高填方路基的边坡施工需要综合考虑边坡实际情况和压实中各方面因素。

　　（4）完善内部排水系统。高填方路基施工中，地下水源的存在会直接影响填土的稳定度，因此需要不断完善内部排水系统，将路基防渗工作认真做好。水渗透作用可能会导致纵横裂缝出现在路面上，施工人员需要使用填缝材料进行及时处理，所选材料要注意对水稀释和对填土密封的性质参数。如果符合施工条件，可将水的处理层设置在路边，以便于在雨季能够疏导路面雨水，避免大量雨水对路基造成严重侵蚀。在路堤填筑中，需要选择具有较强抗侵蚀性和较高抗渗透性的施工材料。

　　（5）广泛使用新工艺。高填方路基施工中如出现原材料不足、边坡坡度大等情况，导致难以使用外来材料，可以将固化剂适当应用于原路基材料中，能够使路基沉降问题得到有效解决。但是在固化剂使用前，需要全面了解和熟悉固化剂的性能，掌握固化剂的使用方法，从而在高填方路基中让固化剂能够充分发挥其固结路基土质的重要作用，进一步提高填土稳定性。如果有轻微的沉降问题出现在路基中，且属于可控范围内，可利用新工艺有效加固路基。新工艺的属性与固化剂类似，施工人员在全面了解新工艺的基础上，再综合考虑路基沉降损坏情况，制定出针对性的补救措施，使新工艺在高填方路基施工中得到有效发挥。

4　结束语

　　综上所述，高填方路基作为公路的主要构成部分，受到其自重、公路路面的重量及由路面来传递行车的动载荷，长时间运营后会出现不同程度的沉降。避免及减小路基沉降的发生，公路管理部门在加强高填方路基施工质量管理的同时，还应该注重后期的路基养护，做到早预见、早防治，采取有效措施提高路基压实度，增强路基抗渗性，保障填筑材料质量，从而有效避免及减小路基沉降的发生，确保高填方路堤能承载车辆的反复荷载作用和抗御各种自然因素的影响。参考文献：

[1]李丙银.高速公路高填方路基加宽不协调变形控制的关键技术研究[D].石家庄铁道大学,2012-12-01.