高速公路路基沉降分析及处治对策

摘要：沉降问题处理不好，施工期间易出现路堤滑塌等事故，影响施工进度和工期，给工程质量留下隐患在公路运营阶段，因不均匀沉降，路面易出现沉陷，桥头发生跳车现象，轻者影响正常使用或美观，重者会发生安全事故。本文探讨了高速公路路基沉降分析及处治对策。

关键词：高速公路；路基；沉降分析；处治对策

中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：

目前全国各地的高速公路建设还在有条不紊地进行着。随着高速公路的日益增多，许多问题相应出现，尤其是路基问题。路基的稳定和沉降是高速公路建设成败的关键，尤以沉降问题较为突出。沉降问题处理不好，施工期间易出现路堤滑塌等事故，影响施工进度和工期，给工程质量留下隐患在公路运营阶段，因不均匀沉降，路面易出现沉陷，桥头发生跳车现象，轻者影响正常使用或美观，重者会发生安全事故。

一、高速公路路基沉降原因分析

1、地形复杂、地质不良

地形不仅影响路线的选定与线形设计, 也影响到路基设计。平原、丘陵、山岭各区地势不同, 各区的水和温度的情况也不相同。平原区地势平坦,地面水易于积聚, 地下水水位较高, 因此路基需要保持一定的最小填土高度( 特别是在水稻田地区) ,力求不低于按自然区划和土质所规定的临界高度;丘陵区地势起伏, 山岭区地势陡峭, 如果排水设计不当, 或地质情况不良, 易降低路基的强度与稳定性, 出现水毁、边坡坍方、路堤沿山坡的滑动等破坏现象。

2、水文气候因素

路基要求具有足够的整体稳定性、刚度和水稳性，其周围水文和气候环境对其稳定性有显著影响，尤其是路基在水的作用下其强度会显著降低，尤其是在积极性冰冻区，在水温状况变化的情况下路基将发生周期性冻融而使其强度急剧降低；若降水量多大则会导致路基内细颗粒流失而产生不均匀沉降，雨水浸入则会软化路基导致局部塌陷；渗流也会带走部分土体颗粒而增大土体孔隙率，在后期自重压密下均会导致不均匀沉降。

3、填料控制不当

路基所用填料多为挖方、隧道掘进中产生的废方，该类填料发生差异大、级配相差较远，甚至其中含有种植土、泥沼土等抗水性差的土体，施工后易导致塑性破坏和沉降破坏，同时填土级配不均匀和会导致土体空隙率增大，施工后一定时间内可能导致局部明显下沉，即产生差异沉降，同时施工中若分层碾压厚度过大则小颗粒填料和软质物质则难以有效压实，在后期荷载作用下将发生不协调沉降变形，若填方内土体含有膨胀性土而在排水系统局部失效后则水体会渗入路面产生局部隆起现象。

4、压实度不足

施工中受条件所限或局部路堤填料粘土粉碎不足导致路基压实度不均匀，或遇有暗埋式构造物限制路基边缘不能有效碾压导致路基边缘压实度不足，路基多幅施工各幅间拼接不好；填方路基分层压实厚度控制不严导致压实度不足，或当路堤填筑达到一定高度而影响压实度，一旦压实度不足则会导致填土路基的侧向完全受限而仅有竖向变形，该变形也会导致沉降发生。

5、排水系统不完善

路基所处位置地下水的特征将影响到土体内有效应力分布、土体结构特征及土体强度，继而导致不均匀沉降；虽当前大多路面中央分隔带设有防水和排水设施，但若施工不到位则会导致雨水渗入路面结构甚至路基，或由于该部位内根系生长促使水分沿根系进入路基最终将影响路基承载力的稳定性；路基内排水系统不完善则会导致内部水分变为水汽上升，但因路面覆盖作用下只能在路面结构层和路基内凝结为自由水，该水分不断积聚则会降低路基强度和承载力；同时排水系统不完善则纵坡段汇水面积过大但边沟水流无排泄口，因而只能降水引致填挖交界部位，一旦引流不善则会导致冲刷边坡导致路基开裂、下沉。

二、路基沉降控制措施

1、加强地质勘测，全面系统了解地基条件

地基沉降是路基沉降的主要部分，一定程度上，控制了地基沉降就控制了路基沉降。地基沉降是地基土固结压缩产生的变形，除与路堤填高和路基断面形式有关外，地基条件是影响地基沉降的最主要因素。因此，全面系统研究地基条件是控制地基沉降的前提。为此，在原设计地质勘测的基础上，全面分析地基条件，对其中地质条件资料不全或较特殊的地段，采取加密勘测和扩大勘测范围。

2、降低地下水位和换填土。

对于某些低等级的公路，在施工中由于控制措施可能不得力，路基土方往往不能按规范严格分层碾压等，从而造成压实度不足，或是土质欠佳、填筑前清淤不彻底等，从而形成了大量的路基下沉、发软等现象。对此类软土路基处理是影响公路改造工程质量的关键环节。

当软土路基的沉降或发软等问题是由于地下水位高，而原来的处理方式不彻底，使得土体长期浸泡后水稳性差，不易成型，流失严重，承载力低，受荷后变形大，此时应该采取深挖边沟，开挖盲沟等处理措施，设法降低地下水位。而对于沉降量较大的地段，不仅要设法降低地下水位，而且要对道路的发软地段进行开挖和换填土处理，并且软土开挖要彻底，一般应挖至硬土或者深度80cm以上，以确保路基顶面80cm以内的压实度。同时，换填材料透水性要好，级配要均匀，填筑应密实，符合压实度要求。

3、高填方路基常用处理方法

（1）排水固结法（预压法）

在软土地基中设置竖向排水系统（如插置塑料排水板、袋装砂井、或设置普通砂井）和水平向排水系统（砂垫层）以及利用天然地基土层本身的透水性，在加压系统（堆载、真空、降低地下水位等）作用下使地基土体排水固结，产生固结沉降使土体强度增长，地基承载力提高，并可有效减小工后沉降。若采用大于路堤及工作荷载的预压荷载则称为超载预压。超载预压可进一步减小工后沉降，并可减小次固结沉降。其适用于处理软粘土、淤泥和淤泥质土地基。

（2）强夯法

强夯法是法国 Menard 技术公司于1969 年首创的一种地基加固方法，它适用于多种土性地基，如碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等，具有效果明显、经济易行、设备简单、节约三材等明显优点。但对于软粘土，由于其渗透性差、含水量高，当受到强烈仲击时，不能迅速排水，因而孔隙水压力上升快，消散慢，使坑周土体强度降低，甚至液化。此外软粘土的固结压密过程与强度恢复过程也要比其他土体慢的多。因此，一般认为软粘土地基不宜采用强夯法。

（3）深层搅拌法

深层搅拌法加固软土地基是利用水泥或水泥浆作为固结剂，通过特制深层搅拌机械，在地基深部就地把软土与固结剂强制拌和，使其成为具有较好整体性、水稳性，又能满足强度要求的加固土体。根据要求，可形成柱、壁及格栅等不同形式的加固土体。这些加固土体与天然地基形成复合地基，共同承担上部荷载。其适用于淤泥、淤泥质土和含水量较高地基承载力标准值不大于120kPa 的粘性土、粉士等软土地基。

（4）振冲置换法

振冲置换法又称振冲碎石桩法，此法是利用一个产生水平向振动的管状设备在高压水流下边振边冲在软弱粘性土地基中成孔，再在孔内分批填入碎石等坚硬材料制成一根根桩体，桩体与原来的粘性土地基构成复合地基，以提高地基承载力，减小变形。

（5）强夯置换法

强夯置换法是在地基中边填碎石边强夯，以在地基中形成碎石墩体，由碎石墩体、墩间土以及碎石垫层形成复合地基，以提高地基承载力，减小沉降。强夯置换法属于一种浅层地基处理方法。它适用于人工填土、砂土、粘性土和黄土、淤泥和淤泥质土地基。

路基施工质量在很大程度上决定着整个路面的施工质量，但路基施工中往往由于多种因素影响导致其产生不均匀沉降而影响路面使用性能和寿命，因而在施工中应从原材料及施工工艺等进行全方位、全过程控制，方可保证其施工质量，确保整个公路工程的施工质量。

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