高速公路路基沉降及施工控制技术

孔令弟 刘旭亮

摘 要：想要改善高速公路路基施工质量，需要全面分析造成路基沉降的原因，进而针对沉降原因采取针对性的施工控制技术，改善路基施工工艺，有效防止路基在使用中变形，并增加路基的承载能力和稳定性；同时，控制车辆等重力对路基性能的影响，有效增加路基使用过程中的安全性。

关键词：高速公路；路基沉降；施工控制

1 高速公路路基沉降的主要特点以及原因

高速公路施工中将路基定義为原有地面之下的土体结构，而在原有地面之上的土体则被称作路堤。高速公路在使用中会产生荷载力，而公路会将荷载力转移到地基，地基内部会产生载荷应力以及固结变形，进而导致高速公路路基出现沉降，对高速公路的使用效果和寿命造成影响。高速公路在荷载力的作用下，路基会出现两种形式的变形，即形状变形和体积变形。形状变形主要是由于受到剪切应力的影响，若是剪切应力超出路基的承受范围，则土体会出现剪切性的破坏，且形状变形会持续出现。路基受到的剪切破坏需要利用技术手段避免。荷载力增加的过程中，路基的不同位置由于受到的荷载力不同，其出现的沉降不同，通常公路的中心位置沉降现象较为严重，路肩位置的沉降现象居中，公路的坡角位置沉降程度最小。体积变形主要是由于受到正应力的作用，其变形的最终结果使土体变得更为密实，土体本身并不会受到破坏。

高速公路的主要组织成分为土体和岩石，路基的安全和稳定性能主要受到人为因素和自然因素的影响。人为因素主要有施工流程、施工工艺、养护施工以及荷载等因素；自然因素主要有天气情况、地质条件、土体性质等[1]。若是高速公路路基施工处的地下水位高出标准值，而在施工时又没有通过边沟等措施进行排水，降低地下水位；同时，填筑施工的过程中，压实工作没有严格遵守分层施工的原则，则路基中会非常容易受到降水的影响，尤其是在雨水较多的季节，地表水过多会通过边沟渗透到路基中，并由于地下水没有得到及时排出，导致地下水位不但升高，进而造成土体沉降、路基承载能力下降以及强度减小等，最终导致路基出现沉降。此外，路基施工中，地基处理的效果不佳，导致在填土施工中地基出现不同的沉降现象，导致路基的性能与结构被破坏，甚至出现变形，那么路基则会出现严重的沉降，不仅影响施工质量，甚至在投入使用后会引发严重的交通事故，不利于人们的生命财产安全。

高速公路路基沉降不仅影响驾驶员的舒适度，最主要的是影响驾驶安全，影响公路的使用年限，导致高速公路的服务质量下降。因此，高速公路施工过程中，需要通过控制路基的施工技术，保证路基的施工质量，减少路基沉降量，使高速公路建设得到快速发展。

2 高速公路路基沉降施工控制方法

2.1 施工前控制措施

在进行高速公路建设施工时，能够在施工前做好前瞻性预防工作，可以有效地控制路基沉降，结合以往的实践工作经验，可以从以下几个方面做起。①注重地质勘测，在高速公路建设施工时，路基之所以出现沉降，就是因为在填土压实过程中出现了形态变化，这除了与路堤高度和路基断面样式有关，与地质条件也有重要关系，因此，施工技术人员必须要对施工地质环境进行全面的分析，结合地质资料，进行详细的测控，从而在了解地质各项指标的基础上对地基沉降问题做出全面的分析，以此解决路基沉降问题。②改善土性，改善土性是防止地基沉降的有效方法。通常情况下，可以通过排水固结法、强夯法去改善土性。其中，排水固结法就是在软土地基基础上，设置一个竖向排水系统，如利用塑料排水板、砂油井、袋装砂井等几种设置方式，通过天然地基土渗透下压力系统，从而使地基土排水固结效果不断增强，可以提升土地的本身强度效果，并提高地基承载能力，降低工后沉降。而强夯法则在砂砾土、淤泥、低饱和度、杂填土中都比较适用，作用效果十分明显，并且工序简单、经济方便。但是如果在含水量比较高或者渗透性比较差的土质中，采用强夯法不能将水分迅速排出，并且会使孔压力不断上升，导致周围黏性土强度降低，因此通常情况下，在软土地基中强夯法并不适用[2]。③实验施工分析，路基沉降与施工质量联系密切，因此在实际施工前，应该对施工工艺进行实验，并以后续阶段相缩量公式为基础，通过EP曲线及电子LGP曲线总和法，并结合平均附加应力区域概念，从而对沉降进行观测，通过修正系数WS，对地基极限变形做出分析，从而防止实际施工过程中出现沉降问题。

2.2 施工中控制措施

高速公路路基施工程序复杂，必须要做好施工中预防控制，才能防止地基沉降问题发生，对此提出以下几个方面的建议：①强化挖方段及填挖交接处施工，在进行挖方和填筑时要对交接位置处进行控制，同时在填筑时必须使用渗水性能比较好的材料，填方和挖掘的连接位置要压实，同时要控制施工速度，连接位置不可随意更改，同时要保障负荷分散应力对称，且排水沟要能够直接接到沟底，这样才能防止路堤进水，最后进行刚性、半刚性及柔性填挖，防止地基出现不均匀沉降。②注意不良地质段施工，在高速公路施工过程中，对于不良地质段，一定要把软土层清理干净，同时还要对给定路段进行清理，然后使用防渗效果比较好的材料进行填充，尤其是在路堤高度不够的位置处，必须要确保满足施工标准，有必要的情况下，可以在路段清理后用厚砂进行隔离，这样才能确保路基满足宽度和深度要求，从而杜绝各种安全隐患的发生。

2.3 施工后控制措施

在高速公路建设施工结束后，要做好沉降观测工作，并做好沉降量和沉降速度记录，通常情况下，在这个过程中可以采用双曲线投影法、对数曲线、指数曲线以及星野法进行观测，同时利用不同的地基加固方法对观测初始时间和观测时间做出判断，可以保证沉降量观测的准确性，这就是在施工后需要做好的控制工作，从而避免路基出现沉降问题。施工后控制过程中要做好以下四个方面的工作：首先是做好断面观察，通常情况下，观察断面的纵向间距应该控制在20～50m左右，若是在地形地质变化较为剧烈的施工段进行施工，断面观察还要相应加密10m。其次是明确观察测试项目，在观察过程中要专注于路基沉降观测中心，如果在一般地段，要注重路基部分剖面沉降观察，同时在路基的肩部路堤处设置观察哨，在路基表面的两侧中心位置，分别设置钢钎或者混凝土桩观察哨，这是一般地段常用的观察方法。如果是在软土地基处，除常规观察哨设置外，还应该根据地基的厚度和填土高度，在地基坡脚处设置观察哨，一般情况下，从山脚2m处，每隔6～10m就应该设置一个移动桩。最后是注意测量频率和精度，通常情况下，测量频率应每天都要观测一次，若是施工中由于特殊原因暂停施工，可以2d观察一次，此外，在施工结束后的前半个月内，必须要保证2d内观察一次，其后可以一周观察一次，而精度应该达到两个基本水平的测量标准。

3 结束语

高速公路的建设不仅能够增加不同地域之间的合作交流，加快经济发展，还可以有效保证驾驶员的安全性和舒适度，从而减少交通事故，保护人民的生命财产安全。虽然公路会因使用年限、地基施工等多种因素的影响而出现沉降，但是目前拥有的地基沉降处理技术能够有效解决这一问题，全面改善高速公路路基质量。

参考文献：

[1] 曹莎莎.高速公路路基沉降及施工控制技术研究[J].工程建设与设计，2017（12）：142～143.

[2] 郑建斌.路基沉降的影响因素及对策研究[J].交通世界，2017（7）：32～33.

[3] 甄睿.高速公路路基沉降原因及施工控制技术[J].四川建材，2017（3）：104～105.