高速公路箱涵通道的地基沉降分析及施工对策

摘 要：高速公路施工中常用箱涵通道的施工方法，用于有效预防洪水发生。本文结合高速公路工程实例，阐述了高速公路箱涵通道地基沉降问题及成因，针对性地提出了解决地基沉降和工程外观粗糙问题的对策和对施工工艺的要求，旨在为切实提高高速公路箱涵通道施工质量，防止工后下沉和外观粗糙提供有益参考和借鉴。

关键词：高速公路；箱涵通道；沉降；对策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.101

0 引言

作为我国经济建设中重要的基础设施，高速公路对我国现代交通运输业做出了重要贡献。在高速公路施工中，常见箱涵通道构造物，这种箱涵通道设计能够有效的降低洪水发生的频率，也能够使高速公路沿线两侧民生不可或缺的交通载体。高速公路箱涵通道作为路基工程的核心工程单元，对其施工质量有严格的要求，只有高质量的工程质量才能确保高速公路投入使用后顺畅通行，才能提升交通运输功能，才能推动生产力的持续发展。笔者结合高速公路箱涵通道施工实例，深入分析了工后箱涵通道地基沉降和外观粗糙等质量问题，针对性地提出了解决对策和进行施工工艺控制的方法。鉴于此，笔者认为应不断进行设计理论的创新，加强对高速公路箱涵通道施工工艺的研究。

1 高速公路箱涵构造物发生地基沉降的原因

箱涵法，即在施工过程中，将整个箱涵结构作为整体在地下空间中进行顶进。[1]按照现行的高速公路纵断设计，高速公路通常设计箱涵通道，且两个箱涵通道之间的距离一般为300-500米。为了有效保证其净高断面，设计者一般将箱涵通道设置在主路和三级以下道路交叉处，这就决定了较高的路基填筑高度，路基自重大自然也会增加沉降量。受地基天然承载力大小的影响和液塑限程度的影响，发生路基沉降现象。对于这种现象，通常用水泥搅拌桩予以加固。但是，这种技术因存在缺乏对施工地段的实地钻探和对土质性能周密的分析等弊端，造成不能够准确地估算施工地段土质液塑限指标，不能科学地设计加固桩体长短和施工方法，使得加固桩体未能发挥出提高地基承载力的作用，这也是造成高速公路箱涵通道工后发生沉降的原因所在。

2 应对高速公路想涵通道工后沉降的设计对策

鉴于高速公路箱涵通道处地基具有较高的纵断高程，其地基具有较大的自重。这就需要施工前实地研究分析施工地段的土质液塑限指标，根据指标数值针对性的采取桩体加固的措施，以达到防止地基发生沉降的的效果。为保证路基不在自重大的情况下发生连续沉降和变形，要根据地质条件的差异灵活使用设计方法。设计高速公路箱涵通道时要通过精密的计算，确定采用生石灰樁、干法水泥旋喷桩、湿法水泥搅拌桩以及CFG桩等设计方法，使设计长度、直径、桩距等满足施工地段地基的承载力要求。

对于天然含水量高于50%的软弱地基，适用于干法水泥旋喷桩。它将水泥粉喷射到地下后，可以对地基土中较多的水分进行充分吸收，干法水泥旋喷桩能够在低温条件下施工，实现水泥干粉与土的高度固话，从而大大提升原本软弱地基的承载力。然而，这种施工技术也存在较大的质量控制难度，对于10米以下的桩体，喷灰是否均匀很难控制，这也是造成地下桩体强度降低的原因所在。

对于天然含水量接近20%的软弱地基，适用湿法水泥搅拌桩技术。它采用水灰比为0.45-0.5的水泥浆液成桩，强度相对较低，具有一定的复合地基作用。这种桩的承载力是会随着桩体长度的变化而变化的，当桩长比有效桩长长时，其承载力并不会增强。这种湿法水泥搅拌桩较之干法水泥旋喷桩而言，因将搅拌好的水泥浆直接注入土中，因而其均匀度好控制，能够确保桩体的有效强度。但同时它也存在着一些缺陷和瑕疵，在施工初期，液限较低情况下重塑很容易造成搅拌不均匀；同时，湿法水泥搅拌桩对施工人员的操作具有较高的要求，一旦操作不当，很可能发生水泥浆的沉淀。且这种技术对施工温度有一定的要求，它不适宜在低温条件下施工，因此，如果施工操作不当或施工条件把握不好，极可能影响施工质量。

CFG桩使用的是碎石、粉煤灰、水泥、石屑水等材料混合而成的桩体，它具有半刚性桩的特性，因此不会受到施工地段路基天然含水量的限制。高强度等级的CFG桩，它综合具有复合地基、挤密和褥垫层等作用，能够发挥较好的提高地基承载力效果的作用。在施工中，常用长螺旋钻管内泵压和振动沉管打桩机进行打桩施工，这样能够大大提高桩体的承载力。

对于地下天然含水量高于50%的软弱地基，使用生石灰桩挤密桩是最佳的选择。这是因为它以生石灰和碎石为原材料，加入碎石后能够大大提高施工流动性，使桩体的密实度符合要求。鉴于施工地基的土质在脱水后受挤压其粘结力会大大提高，这就需要在进行加固地基施工时，采用加固后的抗剪强度。

通过对加固地基工程实例的分析，无论对施工地段地基采用何种桩进行加固，在桩顶加一层垫层都非常必要。通常，垫层材料以碎石和砂石为主，铺筑300mm的厚度，这种做法对于降低桩的剪切破坏程度具有非常重要的意义。

3 结束语

总之， 高速公路箱涵通道地基沉降的解决必须根据地基土质的特点采用合适的桩体设计方法，并严格按照设计规范和施工要求进行施工，且要注意气候条件对施工带来的影响，以最大限度降低温度对桩体作用的制约，这是有效防止施工地段箱涵通道地基沉降和外观粗糙的最优化方案，也是最经济、最简单的解决办法，是提高高速公路运行效率，增加使用寿命的关键，要切实深入地加以研究，不断改进，创新工艺才能顺应当今社会对高速公路使用的要求。

参考文献：

[1]朱侃唯.管幕箱涵法地下通道顶进施工地表沉降分析[J].四川建材，2015，4（41）2：149.

作者简介：岳力光（1972-），男，河北乐亭人，专科，助理工程师，主要研究方向：路基。