淺析路基沉降與穩(wěn)定

焦麗娜 魏曉歌

（1.登封市地方公路管理所，河南 登封 452470；2.登封市嘉禾路橋工程有限公司，河南 登封 452470）

當(dāng)前我國高速公路快速發(fā)展，“十二五”規(guī)劃明確指出，要構(gòu)建綜合交通運(yùn)輸體系，完善區(qū)際交通網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)城際快速網(wǎng)絡(luò)，提高運(yùn)輸服務(wù)水平。這些都需要依靠高速公路為主的公路網(wǎng)絡(luò)來發(fā)揮銜接與通行能力。通過國家加大對高速公路的建設(shè)投入，逐步實現(xiàn)“東網(wǎng)－中聯(lián)－西通”的高速網(wǎng)絡(luò)，組成我國高速公路網(wǎng)的基本骨架。不僅緩解了我國交通壓力，而且對我國的經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展起到了不可估量的推動作用。在高速公路快速發(fā)展的同時，因路基不均勻沉降造成的高速公路病害問題日益突出，公路的安全穩(wěn)定關(guān)系重大，因此成為專家學(xué)者研究的重點。

1 路基沉降

路基沉降按產(chǎn)生沉降的部位可分為地基沉降和路堤本體沉降。按其產(chǎn)生的原因和次序又可分為∶

（1）瞬時沉降∶是指加荷后瞬時發(fā)生的沉降，對飽和土地基，土中水尚未排出的條件下，沉降主要由土體側(cè)向變形引起。對于嚴(yán)格的土體一維變形情況，瞬時變形很小，接近于0；對于土體的二維或三維變形情況，則瞬時沉降占地基總沉降量的比例較大。

（2）固結(jié)沉降∶是地基沉降的主要部分，是指超靜孔隙水壓力逐漸消散，使土體積壓縮而引起的滲透固結(jié)沉降，也稱主固結(jié)沉降。固結(jié)沉降隨時間變化，沉降時間長。

（3）次固結(jié)沉降∶是指超靜孔隙水壓力基本消散后，主要由土粒表面結(jié)合水膜發(fā)生蠕變等引起的沉降。次固結(jié)沉降通常較小，且歷時較長，在總沉降中所占比例小于10%。因此，在路基設(shè)計中,次固結(jié)沉降通常不予考慮，只計算瞬時沉降和主固結(jié)沉降。

路堤本體沉降產(chǎn)生因素主要有∶①路堤填料壓實；②路堤邊坡側(cè)向變形；③路堤受汽車動荷載作用范圍內(nèi)的填料，因受荷載重復(fù)作用而產(chǎn)生累積殘余變形。專家學(xué)者們已經(jīng)對路基沉降的預(yù)測及計算有了大量研究，本文對路基沉降的處理控制措施進(jìn)行了探討與研究。

2 控制措施

2.1 技術(shù)措施

控制措施有多種，比如∶換土、排水固結(jié)、復(fù)合地基、強(qiáng)夯置換、化學(xué)加固等等。方法各有優(yōu)缺點，要根據(jù)不同的工程環(huán)境及適用條件選擇相適應(yīng)的施工處理方法，這樣既可以節(jié)省工程投資，又可以縮短施工工期。下面重點說一下加固處理。

加固處理是控制地基工后沉降最直接有效的方法。加固處理方法，除最基本的地基重型碾壓外，根據(jù)地基的情況，可采用深層攪拌樁、CFG樁、強(qiáng)夯處理等方案來減少地基總沉降，加快地基的沉降速度，以滿足路面鋪設(shè)所要求路基沉降及不均勻沉降的要求。

（1）深層攪拌樁，是利用水泥作為固化劑，通過深層攪拌機(jī)械在地基將軟土或沙等和固化劑強(qiáng)制拌和，使軟基硬結(jié)而提高地基強(qiáng)度。該方法適用于軟基處理，效果顯著，處理后可成樁、墻等。深層水泥攪拌樁適用于處理淤泥、砂土、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土。當(dāng)用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時，應(yīng)通過試驗確定其適用性。冬季施工時應(yīng)注意低溫對處理效果的影響。①施工前應(yīng)進(jìn)行成樁工藝試驗，確定各項技術(shù)參數(shù)，檢驗成樁效果。試樁數(shù)量不得少于2根，得出沉降與時間關(guān)系曲線，不同設(shè)計方案(如樁強(qiáng)度、樁徑、間距、墊層厚度等)對工后沉降的影響規(guī)律，評價工后沉降是否滿足設(shè)計要求，并對地基處理進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計；②在施工現(xiàn)場取樣按設(shè)計要求進(jìn)行室內(nèi)配比試驗，選擇合適的場地進(jìn)行試樁，主要研究不同設(shè)計方案(如樁強(qiáng)度、樁徑、間距、墊層厚度等)和施工工藝對地基效果的影響，通過現(xiàn)場荷載試驗及沉降觀測,驗證地基處理方案的可靠性，評價處理后地基工后沉降；③攪拌機(jī)械應(yīng)配置灰量或漿量自動記錄儀；④堅持四攪兩噴或四攪四噴工藝。

（2）強(qiáng)夯處理。強(qiáng)夯處理利用落錘沖擊壓密地基土體，達(dá)到提高地基土的承載力，降低地基壓縮性的目的，適用于人工填土、濕陷土、黃土。實際施工過程中，需要進(jìn)行試驗研究，測試設(shè)計條件下的影響深度。強(qiáng)夯加固地基土的效果，因土種類、強(qiáng)夯處理方式等而異。對于強(qiáng)夯處理的地基需要用信息化施工技術(shù)，即在施工過程中，對處理后的地基進(jìn)行實時的觀測和測試，根據(jù)測試的變形模量計算路基沉降量，由此來確定路基竣工后沉降是否能夠滿足要求，是否需要加密夯點或增加夯擊次數(shù)。

2.2 管理措施

路基沉降與施工質(zhì)量密切相關(guān)。為確保路基沉降達(dá)到設(shè)計規(guī)范要求，應(yīng)加強(qiáng)施工管理，在大規(guī)模施工前，均應(yīng)進(jìn)行施工工藝試驗，并在施工過程中遵循相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)范，綜合考慮地基土成因類型、路基填高、地層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，地基沉降估算精度的復(fù)雜性，沉降控制標(biāo)準(zhǔn)以及有效控制沉降的艱巨性等影響因素，對全段路堤沉降應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的觀測與分析評估，保證路基填筑完成后有12個月以上的觀測期和調(diào)整期，分析評估路基沉降是否滿足高速公路路面鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 穩(wěn)定性淺析

3.1 路基失穩(wěn)原因

3.1.1 內(nèi)部原因

（1）土質(zhì)∶不同土質(zhì)的抗水能力、抗剪強(qiáng)度是不一樣的，如濕陷性黃土、石膏質(zhì)或鈣質(zhì)膠結(jié)的土等，遇水后軟化，使原來的強(qiáng)度降低很多。

（2）邊坡形狀∶突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下緩的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，當(dāng)土坡不高時尚可直立，但隨時間和氣候的變化，也會逐漸塌落。

（3）土層結(jié)構(gòu)∶如在斜坡上堆有較厚的土層，特別是當(dāng)下伏土層（或巖層）不透水時，容易在交界上發(fā)生滑動。

3.1.2 外部原因

（1）降水或地下水的作用∶持續(xù)的降雨或地下水滲入土層中，增加土壤含水量，土中易溶鹽溶解，土質(zhì)變軟，強(qiáng)度降低；還可增加土的重度，以及產(chǎn)生孔隙水壓力，使土體作用有動、靜水壓力，促使土體失穩(wěn)。

（2）振動的作用∶如地震的重復(fù)作用下，砂土極易發(fā)生液化；粘性土，振動時易破壞土的結(jié)構(gòu)，降低了土的抗剪強(qiáng)度；車輛運(yùn)動、施工打樁或爆破，也可使鄰近土坡失穩(wěn)或變形等。

（3）人為影響∶由于人類不合理地開挖，特別是開挖坡腳；或開挖溝渠、基坑、道路邊坡時將棄土堆在坡頂附近；在斜坡上堆放重物或建房時，都可破壞斜坡，引起變形。

3.2 控制措施

上述第2章已對路基失穩(wěn)的內(nèi)部原因進(jìn)行了解決處理，其措施可很好的從內(nèi)部控制處理路基失穩(wěn)的問題，下面針對路基失穩(wěn)的外部原因，作者結(jié)合自身經(jīng)驗給出以下幾點建議。

（1）設(shè)計、修建科學(xué)合理的公路排水措施，保證公路交通不受地下水及降水的浸漬；（2）對公路交通進(jìn)行定期檢測，對影響其穩(wěn)定因素進(jìn)行預(yù)處理，把問題扼殺在搖籃中；（3）加強(qiáng)公路交通附近的開挖、建設(shè)管理，嚴(yán)格審批對其穩(wěn)定有影響的項目工程等。

4 結(jié)語

高速公路的快速發(fā)展對我國經(jīng)濟(jì)的騰飛起到了巨大的推動作用，也對民眾的出行帶來了很大的便利，國家“十二五”的政策方針，也對高速公路發(fā)展是十分有利的，但高速公路快速發(fā)展的同時，也帶來了與之并存的一些問題，比如生態(tài)、拆遷、穩(wěn)定性問題等等，作者就是針對問題中技術(shù)層面的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析思考，結(jié)合自身多年的工作經(jīng)驗，合理地提出了幾點建議以供參考借鑒。

［1］朱萬生.路基沉降與穩(wěn)定性的同步計算分析[J].路基工程，2010,6.

［2］熊健民.路基沉降實驗研究及數(shù)值模擬[J].華中科技大學(xué)學(xué)報，2008,12.

［3］張斌.路基沉降遠(yuǎn)程自動檢測系統(tǒng)的研發(fā)[J].中國鐵道科學(xué)，2012,1.