探討高填方路基沉降原因與控制措施

徐衛(wèi)康

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在公路工程項目生產(chǎn)建設(shè)中，高填方路基的界定具有一定的相對性，如公路邊坡高度、軟土地基填料等構(gòu)成因素不同，高填方路基的界定也存在差異。由于路基在公路中占據(jù)著重要地位，并且承受著靜力荷載與動力荷載的雙重作用，因此，路基病害的發(fā)生既會使路基穩(wěn)定性受損，也會間接引發(fā)安全事故。從當(dāng)前高填方路基病害發(fā)生情況看，主要集中于路基沉降，以及路基沉降不明顯時的縱向開裂等方面。

1 高填方路基沉降原因分析

造成高填方路基沉降的原因包括客觀原因與主觀原因。分述如下：

（1）客觀原因。從客觀原因方面分析，導(dǎo)致高填方路基沉降的原因主要包括天氣、地質(zhì)、地形、排水、結(jié)構(gòu)物差異。具體而言，高填方路基施工過程中若受到連續(xù)降雨（30mm/h），層路基因雨水浸泡會造成壓實度不夠。當(dāng)高填方路基存在軟土地基時，土壤密度、積水、淤泥、軟土層等處理不到位，即會在后續(xù)承載力下降后引發(fā)局部沉降。若高填方路基地處溝谷時，橫斷面背水面與迎水面填筑高度存在差異，易造成沉降。尤其是高填方路基往往位于地表水與地下水的影響環(huán)境之下，極易因排水不暢引發(fā)穩(wěn)定性下降后的邊坡坍塌，間接導(dǎo)致沉降問題。加上現(xiàn)階段公路里程長，需要“過山開洞，遇水架橋”，當(dāng)相鄰橋梁路基柔性體與橋臺臺背剛性體之間發(fā)生結(jié)構(gòu)差異后，易引發(fā)路橋過渡段出臺背沉降問題[1]。

（2）主觀原因。與客觀原因相比，主觀原因多由路基設(shè)計不合理、施工工藝選擇不當(dāng)造成。以路基設(shè)計為例，在高挖、高填區(qū)域，客觀條件復(fù)雜，而主觀設(shè)計方面，會因勘察資料不全、數(shù)據(jù)分析結(jié)果偏差等導(dǎo)致高填方路基設(shè)計方面的問題。此類問題通常會在施工過程，或者竣工后投入運營階段，逐漸顯現(xiàn)出來。因而路基設(shè)計不合理造成的高填方路基沉降問題多具有隱性特征，而且以先局部沉降、再整體沉降居多。而在施工工藝選擇方面，填料的選擇與質(zhì)量檢驗及施工中的土壤混入等，均可能使填料的性能弱化，并在結(jié)構(gòu)層面引發(fā)沉降病害。目前，填筑工藝與壓實工藝應(yīng)用中配套實施了專項管理與質(zhì)量控制方案，然而，在高填方路基填筑、壓實方面，分層填筑與壓實的細(xì)化程度較高，施工中又存在臺階搭接、碾壓壓實等重復(fù)性操作。當(dāng)現(xiàn)場檢測不到位或忽略重復(fù)檢測后，容易形成累計性的沉降變形與不均勻性沉降。

2 高填方路基沉降控制措施

在當(dāng)前的高填方路基沉降控制方面，大多數(shù)公路工程中采用了防治結(jié)合原則，并且提出了系統(tǒng)性控制與配套性控制相強(qiáng)合的控制理念，較好地推進(jìn)了綜合性措施與專項措施的配套應(yīng)用。

（1）系統(tǒng)性控制。在系統(tǒng)性控制方面，主要將按照導(dǎo)致高填方路基沉降發(fā)生的客觀原因與主觀原因分析。以具體的高填方路基施工項目為準(zhǔn)，將施工前的現(xiàn)場勘察、路基設(shè)計、施工建設(shè)進(jìn)行了統(tǒng)籌管理。比如，在現(xiàn)場勘察方面，主要是利用實地勘測數(shù)據(jù)、BIM建模計算等，預(yù)先對其路基設(shè)計中的合理性進(jìn)行評估。并借助BIM技術(shù)優(yōu)化路基結(jié)構(gòu)設(shè)計，匹配性的設(shè)置施工方案，將施工工藝的選擇與具體的施工環(huán)節(jié)進(jìn)行了對應(yīng)關(guān)聯(lián)。從而保障了高填方路基施工生產(chǎn)建設(shè)要素與施工生產(chǎn)管理指標(biāo)之間的一致，有利于高填方路基施工中對沉降進(jìn)行有效管控[2]。

（2）配套性控制。系統(tǒng)性控制側(cè)重于管理控制，而配套性控制則將重點放在具體的防治措施方面。具體而言，針對軟土地基、路基沉降病害，可以在軟土地基處理施工中采用換填土法，也可以在病害發(fā)生后，先挖除病害部分，再應(yīng)用換填土法。當(dāng)前填料加填、碾壓壓實處理中，主要采用“臺階狀開挖補(bǔ)回填”方法，層層換填、逐層整平碾壓。從病害處理經(jīng)驗看，壓實度應(yīng)該高于原來的2%到1%。

若路基沉降深度與面積均較大，則采用灌漿法進(jìn)行處理?，F(xiàn)階段使用的灌漿法操作工序相對復(fù)雜，主要是按照“布孔——鉆孔——下注漿管——注漿”的工序進(jìn)行作業(yè)操作。具體應(yīng)用中，要求對灌漿壓力與漿液擴(kuò)散能力進(jìn)行精準(zhǔn)控制。可以先結(jié)合路基勘察獲得的各項參數(shù)（如強(qiáng)度、密實度），進(jìn)行灌漿壓力參數(shù)設(shè)置。再根據(jù)現(xiàn)場操作中的鉆孔深度、灌漿位置進(jìn)行實際操作。一般操作中要求先進(jìn)行現(xiàn)場試驗再進(jìn)行施工作業(yè)。另外，灌漿法使用中存在滲流注漿（通常壓力控制在1.5MPa到0.5MPa）、脹裂式灌漿（通常壓力控制在4.0MPa到1.5MPa），要求根據(jù)紊流條件、單位時間注漿量做好壓力范圍控制。

除以上兩種具體措施之外，針對沉降不明顯的高填方路基，則可以采用布設(shè)土工格柵法。比如，針對未沉降而發(fā)生了縱向開裂的高填方路基病害，則可以采用該方法，按照切割路面——布設(shè)土工格柵——恢復(fù)路面的順序進(jìn)行操作[3]。

3 結(jié)束語

總之，高填方路基路段的增多與其病害的發(fā)生，會給公路安全性造成實質(zhì)性影響。結(jié)合以上初步分析可以看出，導(dǎo)致高填方路基沉降的原因相對較多，包括了路基設(shè)計不合理、施工工藝的選擇不當(dāng)，也與天氣因素、地質(zhì)條件、地形地貌、筑材、排水、結(jié)構(gòu)物差異等存在密切關(guān)聯(lián)。因而，在實際的高填方路基沉降問題處理方面，一方面，應(yīng)該在控制管理方案設(shè)計時，選擇系統(tǒng)性控制與配套性控制相結(jié)合的辦法。另一方面，應(yīng)該區(qū)分施工過程中的沉降控制、沉降病害發(fā)生后的控制，推進(jìn)防治結(jié)合原則的應(yīng)用及養(yǎng)護(hù)管理。