高速公路路基沉降处理方法探讨

摘 要：本文针对如何较为科学合理的处理好高速公路路基沉降问题进行探讨，分析路基沉降造成的原因并采取切实有效的措施，以避免及减小路基沉降的发生。以下主要以软土路基段沉降原因及处理作介绍。

关键词：软土路基；处理措施；方法

高速公路对路基施工工序的要求很高, 实践表明,在高速公路的修筑过程中,软土地基的处理是一个需得到特别重视的问题。而沉降恰是软土地基路段常出现的现象,所以在软土地基上修筑高速公路,特别是修筑高路堤时,如果对软基不加以处治或处理不当,往往会导致路基失稳或过量沉降,直接影响到竣工后公路的运营状况及其使用寿命。路基是路面的基础,路基不均匀沉降必然会引起路面的不平整,不仅难以满足汽车高速行驶的要求,而且还会增加汽车的燃料消耗和轮胎磨损,加大运输成本,增加运输时间,降低社会经济效益甚至危及行车安全。

1 软土路基的概况

1.1 软土路基的特性

软土是指强度低、压缩性高的软弱土层,可将其分为软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭5种类型,习惯上把前3种总称为软土。软土在我国滨海平原、河口三角洲、湖盆地周围及山涧谷地均有广泛分布,其主要工程特性为:天然含水量高、孔隙比大、透水性差、压缩性高、灵敏度高、抗剪强度低、流变性显著。地基中软土层一般总为饱和软土层，位于地下水位以下，而饱和软土层沉降变形总是以渗透固结和次固结沉降为主，并需要相当长的时间才能基本完成，路基填土及车载等在软土层中产生附加应力，这个附加应力首先被软土层中的水承担，如果对软土层没有采取强化排水措施或较长时间的超载预压，软土层中的超孔隙水压力消散时间就很长，有效应力增长缓慢，沉降变形就会长时间持续进行。同时研究表明，地下水的动态变化，将引起土体容重、孔隙水压力等的变化，尤其是负孔隙水压力，可能对土体产生较大的附加压力，这些附加压力，能造成填土的附加沉降。所以,在软弱路基设计和施工处理过程中,必须通过详细的研究,掌握软土的性质和土层特征(特别是软土的强度和变形动态变化规律),采取合适的工程措施,才能保证软弱路基在施工期间的稳定并控制高速公路的工后沉降。

1.2 软土路基可能出现的问题

①强度和稳定性问题。当路基的抗剪强度不足以支承上部结构的自重及外荷载时,地基就会产生局部或整体剪切破坏。

②压缩及不均匀沉降问题。当路基在上部结构的自重及外荷载作用下,产生过大的沉降和不均匀沉降变形时,会影响结构物的正常使用,特别是超过结构物所能容许的不均匀沉降时,结构可能开裂破坏。

③路基的渗漏量超过容许值时,会发生水量损失导致事故发生。

2 软土路基产生沉降的处理措施

要做好软土路基的处理,首先要搞好前期勘察设计工作。根据软土岩性特征和物理力学指标,通过比较分析,选取合适的软土路基处理方法。当软土路基不能满足承载力或稳定要求时,对路基加固是有效的措施。加固的方法很多,大体上可分为2类。第1类方法原理:减少土体中的孔隙,使土颗粒尽量靠拢,从而减少压缩性,提高强度。第2类方法原理:用各种胶结剂把土颗粒胶结起来。

2.1 路堤填筑前原地面处理

1)填筑路堤时首先进行原地面处理。当路堤填筑高度小于1m时，将路基范围内的树根、杂草全部挖除。若基底的表层土系腐殖土，则须用挖掘机或人工将其表层土清除换填，厚度视具体情况而定，并按规定进行压实。路堤通过耕地时，路堤填筑施工前预先清除表土30cm，由于在表土剥离后基底的含水量高，为保证基底压实度达到设计要求，必须及时进行翻松，晾晒和含水量检测，在最佳含水量时进行碾压，以达到要求的压实标准。

2)坡面基底处理。当坡面较小(横坡小于1: 5)时，只需清除坡面上的表层，其处理方法同上;但坡度较大(横坡大于1: 5)时，应将坡面做成台阶，以防止路堤的滑移。台阶的尺寸，依土质、地形和施工方法而不同，一般宽度不宜小于1m，而且台阶顶面应做成向堤内倾斜3%一5%的坡度，并分层夯实。每层都严格控制厚度、压实度、拱度和平整度，并进行检测，当所有台阶填完之后，可按一般填土进行。

2.2 路堤填料处理

路堤填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土，不得使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土。对于液限大于50，塑性指数大于26的土一般不宜作为路基填土。在特殊情况下，受工程作业现场条件限制，必须使用时，可作如下处理:1)控制最佳含水量，为了保证土料在最佳含水量时达到最佳压实度，可通过翻晒或是洒水来实现。2)采用不同土质填筑路堤时，应注意以下几点：(1)层次应尽量减少，每一结构层总厚度不小于0.5m，不得混杂乱填。(2)透水性差的土填筑在下层时，其表面应做成一定的横坡(一般为双向4%横坡)，以保证来自上层透水性填土的水分及时排出。(3)合理安排不同土质的层位一般采用优良土填在上层，强度较小的土填在下层。(4)在不同的地质填筑的路堤交换处应做成斜面并将透水性差的土填在斜面的下部。

2.3 施工质量的监控

软土处理属于隐蔽工程,一旦被路堤等构筑物覆盖,便构成隐患也不好检查,尤其是深层处理中的施工,造价高,须严格保证施工质量。在施工中对各个环节的质量标准要严格掌握,尽量采用可能的手段来检验处理的效果。如对被加固的软弱路基进行现场测试的勘探(如静力触探、十字板试验等),加强对填土的加速速率、施工期的沉降、水平方向的位移的观测,以便及时了解软弱路基加固效果,修正加固设计,调整施工进度。

1）严格控制填土含水量，施工时要高于最佳含水量1%～2%。压实施工时，土方含水量应尽量接近最佳含水量，避免出现压实时含水量小于最佳含水量，土粒间的作用不足，即压力不足以克服土粒间的摩擦力土中的空气不能排除、土粒间无法靠扰，因而难以达到最大密实度;如果大于最佳含水量，又会产生由于水分过多，土粒被水膜包围而分散得过远，不能达到最大密实度。

2）加强路基边部压实。 在土方路堤的填筑过程中，往往由于路基边部压实困难，而忽略了边部压实工作，为保证边部压实强度，需采用J型手扶式振动夯，从而保证路基的整体稳定性。

3）注意不良地质段的施工。对于不良地质地段一定要清理软弱层，设计给定不足部分也要清理，然后换填透水性材料，低填方路段要注意满足路基工作区的要求，有必要时要设置砂砾隔离层、路基深度、宽度高度都必须到位，不留丝毫隐患。严格按照设计的各种地基加固处理措施方案和规范要求进行施工，对于设计方案与实际不符要及时找设计单位提出变更设计，避免在地基处理方面因设计与施工造成的路基沉降。

3 结语

软土路基处理措施都有重要性质,加之工程地质条件千变万化,各个道路工程间路基条件差别很大,具体道路工程对路基的要求也不同,而且机具材料等条件也会因工作部门不同、地区不同而有较大的差别。因此，我们应从设计方法与施工两个方面着手，分析路基沉降造成的原因并采取切实有效的措施，以避免及减小路基沉降的发生。