公路填筑路基沉降影響因素及對策分析

羅滔

（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司機(jī)械化施工分公司，四川 成都 610000）

0 引言

隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展完善，公路工程建設(shè)規(guī)模越來越大，建設(shè)步伐日益加快，對工程技術(shù)方面的要求也不斷提高。公路工程建設(shè)中，沿線可能遇到軟土地層等不良地質(zhì)情況，如果加固措施選擇不合理或落實(shí)不到位，可能出現(xiàn)路基不均勻沉降等質(zhì)量事故，影響工程建設(shè)工期，投入運(yùn)營后影響行車安全和運(yùn)營壽命。因此，研究公路填筑路基沉降影響因素，探討有效防范公路填筑路基沉降的有效方法，具有積極且重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 公路填筑路基沉降作用機(jī)理

路基沉降是路基出現(xiàn)不均勻下沉，會導(dǎo)致路面下陷、裂縫等現(xiàn)象。引起路基沉降的原因眾多，其中最主要的原因是填筑路基土層壓實(shí)度不夠，填筑路基施工質(zhì)量不合格會埋下路基沉降隱患，可能在其他因素的影響下加快路基沉降速度。地下水的侵蝕作用可能引起土層結(jié)構(gòu)遭到破壞，自然氣候條件惡化也可能使路基結(jié)構(gòu)受損，比如因地下水開采引起含水層承壓能力降低，提高黏土層空隙水壓，形成含水層水頭梯度，使黏土層中水分由含水層排出，黏土結(jié)構(gòu)遭到破壞，將引起路基不均勻沉降問題[1]。

引起路基沉降的因素眾多，且存在復(fù)雜的相互關(guān)系，往往是多種因素共同作用的結(jié)果。但在實(shí)際工程建設(shè)中，不同位置的路基沉降往往存在較為明確的原因。比如橋頭跳車現(xiàn)象可能是臺背位置施工環(huán)境狹窄導(dǎo)致機(jī)器操作不便，使得臺背位置回填質(zhì)量不達(dá)標(biāo)所引發(fā)的沉降現(xiàn)象；半填半挖段的沉降系數(shù)存在一定差異，投入運(yùn)營后長期承受車輛荷載，會使沉降系數(shù)差距變大從而引發(fā)不均勻沉降；填挖結(jié)合段的挖深、填高較小，容易在長期承受車輛荷載的狀態(tài)下產(chǎn)生路基沉降問題；由于公路路基填方高度無法一致，公路工程投入運(yùn)營后會出現(xiàn)高填方和低填方不均勻?qū)е鲁两档膯栴}。

路基沉降現(xiàn)象的形成過程相對緩慢，具有持續(xù)時間長、影響范圍大、危害性大等特點(diǎn)。路基沉降會對公路質(zhì)量造成嚴(yán)重破壞，均勻沉降的破壞性相對較低，會使路面變得不平、出現(xiàn)裂縫，影響行車舒適感和安全；不均勻沉降可能導(dǎo)致坍塌等嚴(yán)重事故，嚴(yán)重降低公路工程的使用壽命，甚至帶來重大的交通安全事故，危及過往車輛行人的生命財產(chǎn)安全。一旦出現(xiàn)路基沉降問題，就會導(dǎo)致公路抗災(zāi)害能力大幅度下降，雨水會滲透路基內(nèi)部，地質(zhì)災(zāi)害下路基路面更易遭到破壞，使用壽命大幅降低[2]。除對交通安全的影響外，路基沉降還可能對地下管線造成不良影響，使地下管線出現(xiàn)一定程度的彎曲變形，可能影響人們的正常生活，甚至引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。因此，需要在公路工程建設(shè)中對路基沉降問題予以高度重視，采取有效的措施加以預(yù)防和控制，不僅要關(guān)注施工建設(shè)階段出現(xiàn)的路基沉降問題，還要嚴(yán)控質(zhì)量關(guān)，盡量避免投入運(yùn)營后在較短時間內(nèi)出現(xiàn)路基沉降問題。

2 公路填筑路基沉降的影響因素分析

引起公路填筑路基沉降的影響因素復(fù)雜多樣，大體上可以劃分為環(huán)境因素、施工因素和運(yùn)營因素三個方面。其中環(huán)境因素會對公路填筑路基施工及運(yùn)營產(chǎn)生持續(xù)的影響；施工因素主要是路基施工中采用的工藝技術(shù)是否合理、施工操作是否規(guī)范，其對路基質(zhì)量影響最為深遠(yuǎn)；運(yùn)營因素是公路工程投入運(yùn)行后的維護(hù)管理工作是否得當(dāng)，其會影響公路使用壽命。為了提升公路填筑路基建設(shè)質(zhì)量，主要從環(huán)境和施工兩個方面對路基沉降影響因素展開分析。

2.1 環(huán)境方面的影響因素

路基沉降會受到地質(zhì)條件、氣候條件、水文條件等環(huán)境因素的影響，其中地質(zhì)條件的影響最大，水文條件和氣候條件的影響也不容忽視。

第一，地質(zhì)條件是引起路基沉降的首要環(huán)境因素。路基沉降通常發(fā)生在軟土地層等特殊地質(zhì)條件環(huán)境下，土層結(jié)構(gòu)松散、柔軟，容易在重力、荷載作用下發(fā)生沉降[3]。我國地域遼闊，地形地貌情況復(fù)雜，公路工程建設(shè)往往要面對軟土地層等不良地質(zhì)條件，土層承載力不足，如果加固措施效果不佳，發(fā)生路基沉降的概率較高。

第二，氣候條件對路基強(qiáng)度有著侵蝕作用。路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性會因溫度等氣候條件的變化而發(fā)生改變，在氣候季節(jié)明顯、冬季溫度過低的北方地區(qū)，路基會隨季節(jié)轉(zhuǎn)換發(fā)生交替性凍融現(xiàn)象，使路基強(qiáng)度不斷下降。在降雨量較大的南方地區(qū)，也會因暴雨洪水對路基結(jié)構(gòu)造成損害，可能引起路基沉降現(xiàn)象[4]。

第三，水文條件也可能夠引起路基沉降。公路路基區(qū)域的地下水文情況對路基施工有著很大影響，如果地下水含水量大，容易使路基土質(zhì)松軟，引發(fā)路基沉降。隨著地下水的變化路基土體內(nèi)的含水量也會隨之變化，含水量時高時低，降低土體的強(qiáng)度和路基的穩(wěn)定性[5]。在路基施工中，可能受地下水影響使得路基加固處理壓而不實(shí)，出現(xiàn)路基沉降、變形等問題。

2.2 施工方面的影響因素

施工方面引起公路填筑路基沉降的原因可以分為四類，分別是前期勘察工作不力、施工技術(shù)選用不當(dāng)、施工過程不規(guī)范和沉降監(jiān)測體系不完善，貫通公路工程建設(shè)的前中期，如果在地質(zhì)勘察、設(shè)計、施工階段出現(xiàn)技術(shù)或管理方面的問題，可能影響路基施工質(zhì)量，增加路基沉降的可能性。

第一，前期勘察工作不力。公路工程建設(shè)初期，需要勘察設(shè)計單位對項(xiàng)目沿線的地質(zhì)條件、施工環(huán)境等進(jìn)行詳細(xì)的勘察，確保全面掌握施工現(xiàn)場的地質(zhì)結(jié)構(gòu)等方面的準(zhǔn)確資料[6]。然而在實(shí)際工作中，可能因?qū)辈旃ぷ鞑粔蛑匾暬蚩辈烊藛T疏忽大意，采集的數(shù)據(jù)資料不夠詳實(shí)、準(zhǔn)確，可能存在疏漏或錯誤信息，無法為工程建設(shè)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

第二，施工技術(shù)選用不當(dāng)。在設(shè)計階段，設(shè)計人員需要結(jié)合公路工程建設(shè)目標(biāo)和勘察情況，合理確定路基施工技術(shù)，制定詳細(xì)的工藝技術(shù)方案。而在工作中，可能在沒有測試原地基荷載承受能力的情況下進(jìn)行直接填筑，沒有對技術(shù)方案的可行性進(jìn)行測試和反復(fù)論證，采用的技術(shù)措施照搬其他工程，沒有考慮該項(xiàng)目的特殊情況，使得路基施工質(zhì)量得不到保證。比如，未能針對半填半挖段設(shè)置合理的填筑工藝，導(dǎo)致填筑完成后出現(xiàn)不均勻沉降；路基填筑材料選用不當(dāng)，直接就地取材，而沒有考慮材料強(qiáng)度、水穩(wěn)定性等性能指標(biāo)[7]。

第三，施工管理措施落實(shí)不到位。在施工過程中，科學(xué)合理地將設(shè)計方案落實(shí)到位是重中之重，然而在施工作業(yè)中可能因施工人員責(zé)任意識不強(qiáng)、專業(yè)水平不高，可能存在低價采購不符合要求的材料填筑路基的情況，或是未能嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范作業(yè)，出現(xiàn)路基填料不均勻、壓實(shí)度不夠等問題[8]。施工過程中可能引起路基沉降的因素眾多，比如操作人員在填料配比中混入腐殖土等劣質(zhì)土、未打碎的石頭等雜質(zhì)，有些填料在雨水滲入后還會發(fā)生膨脹，都可能使路基填筑出現(xiàn)縫隙，容易因雨水滲入發(fā)生路基沉降。而在路基碾壓過程中，如果碾壓作業(yè)不規(guī)范，或是路基受施工條件影響水分蒸發(fā)過快，都可能引起碾壓不充分的問題，導(dǎo)致路基壓實(shí)度不夠。

第四，監(jiān)測體系不完善。在施工建設(shè)過程中對路基沉降問題缺乏足夠重視，沒有建立完善的監(jiān)測體系對路基沉降進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，或忽視了不確定性因素對沉降數(shù)據(jù)的影響，沒有及時更新沉降數(shù)據(jù)，過于依賴前期數(shù)據(jù)，導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)與實(shí)際情況誤差過大，無法及時發(fā)現(xiàn)并處理路基沉降問題。

3 公路填筑路基沉降的防控對策

為了有效預(yù)防公路填筑路基沉降現(xiàn)象的發(fā)生，需要從項(xiàng)目建設(shè)初期開展做好地質(zhì)勘察和資料收集工作，優(yōu)化路基施工設(shè)計方案，在施工過程中加強(qiáng)管理，保證設(shè)計方案的有效落實(shí)，并做好路基沉降監(jiān)測工作，具體分析如下。

3.1 做好施工前的勘察工作

地基下沉是路基沉降的主要原因之一，全方位勘察是預(yù)防公路填筑路基沉降的有效手段。在施工之前，勘察設(shè)計單位應(yīng)做好公路施工現(xiàn)場及沿線情況的地質(zhì)水文勘察，采用先進(jìn)的儀器設(shè)備對地質(zhì)水文情況進(jìn)行調(diào)查分析，并全面搜集、整理歷史資料等公路工程建設(shè)有關(guān)的數(shù)據(jù)資料，為設(shè)計工作提供高質(zhì)量的資料支持。

在勘察階段，要確?？辈旃ぷ鞯娜?、深入，避免存在疏漏，或僅停留在表面。要對可能影響公路工程建設(shè)的相關(guān)情況進(jìn)行全面調(diào)查，并對數(shù)據(jù)資料的準(zhǔn)確性、可靠性進(jìn)行核對驗(yàn)證，避免因個別人員工作疏漏出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤的情況。

3.2 提高填筑路基設(shè)計質(zhì)量

在勘察數(shù)據(jù)的支持下，設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合公路工程建設(shè)要求，科學(xué)分析可能引起路基沉降的因素，合理制定路基施工方案。地下水位下降是引起路基沉降的重要原因，應(yīng)對地下水資源進(jìn)行限采，并采用地下水回灌措施，避免因地下水位降低引起路基沉降。

公路路基沉降的處理工藝有很多，在選擇工藝時應(yīng)堅(jiān)持因地制宜的原則，考慮公路工程的自身特點(diǎn)，綜合各方面的因素。不僅要考慮施工現(xiàn)場的地質(zhì)水文條件，還要考慮所在地區(qū)的氣候條件、施工現(xiàn)場交通情況等因素，選擇綜合效益最佳的工藝技術(shù)。應(yīng)選擇強(qiáng)度高、易壓實(shí)、水穩(wěn)定性好的填料，并對選擇的填料進(jìn)行現(xiàn)場測試。對于公路填筑路基的不同位置，應(yīng)選擇適合的工藝技術(shù)。比如橋頭部位臺背回填時應(yīng)分層壓實(shí)，選擇透水性好的填料，控制分層厚度在200mm 左右，對于設(shè)備施工不方便的區(qū)域可進(jìn)行人工壓實(shí)，以保證壓實(shí)度；半填半挖路基應(yīng)清理填挖結(jié)合部的表土和松軟土質(zhì)，開挖臺階寬度在2m 以上，并設(shè)置超過5%的內(nèi)傾坡度，增加土工格柵，以增強(qiáng)路基的整體性；基底表面不平段高度差在150cm 內(nèi)需要將基底推平再填筑施工，如果超過150cm 采用半挖半填的處理工藝。在初步選定適合的工藝后，應(yīng)對工藝進(jìn)行現(xiàn)場測試，以驗(yàn)證工藝的可行性和實(shí)效性，科學(xué)確定填料配比和碾壓速度、次數(shù)等工藝參數(shù)，對施工技術(shù)進(jìn)行完善和優(yōu)化，使之完全滿足具體工程的實(shí)際需要。

3.3 加強(qiáng)填筑施工過程控制

在路基填筑時，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行填料配置，杜絕使用腐殖質(zhì)土、生活垃圾等用作填料，對填料質(zhì)量性能進(jìn)行檢測，確保達(dá)到使用要求。再按照設(shè)計規(guī)范使用有一定級配的碎石土、砂礫土等進(jìn)行填筑，保證填筑路基的質(zhì)量和穩(wěn)定性。在填筑施工過程中，應(yīng)按照分層填筑、分層碾壓、分層檢測的原則，按照布料、攤鋪、碾壓的順序規(guī)范施工，并嚴(yán)格控制攤鋪厚度、碾壓遍數(shù)等工藝參數(shù)，在檢測合格后方可進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。

高填路基填筑應(yīng)在填筑4m 后進(jìn)行強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)，確保路基穩(wěn)固，以減少路基的沉降量。對于新老路基搭接部分，應(yīng)嚴(yán)格按照工藝規(guī)范要求挖臺階處理，過縫碾壓，避免出現(xiàn)漏壓的情況。對于難以壓實(shí)的部分區(qū)域，可采用沖擊壓實(shí)、強(qiáng)力夯實(shí)等手段進(jìn)行輔助施工，施工中不能存在疏漏環(huán)節(jié)，保證各區(qū)域壓實(shí)度均達(dá)到設(shè)計要求。在填筑施工階段，不能為了趕工期而不進(jìn)行充足的碾壓作業(yè)，必須確保壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計要求，以免受自然條件影響引起路基沉降。

為了減少雨水等對路基的侵蝕破壞作用，可在路基下坡腳外設(shè)護(hù)坡道，護(hù)坡道外設(shè)混凝土邊溝，根據(jù)護(hù)坡道高程調(diào)整邊溝溝底縱坡，采用反開槽施工，確保邊溝滿足路基排水要求。填方路段路面采用集中排水，需要做好急流槽施工，采用混凝土現(xiàn)澆方式，下設(shè)砂礫墊層，急流槽外露出邊坡面10cm，槽身下設(shè)防滑平臺，以確保易沉降段路面的排水能力。

3.4 完善路基沉降監(jiān)測體系

在公路工程施工過程中，應(yīng)安排專職人員對路基沉降情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，詳細(xì)記錄并及時更新沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)。要綜合考慮各方面因素對沉降數(shù)據(jù)的影響，對前期數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)修正。為了避免人為失誤導(dǎo)致的誤差，應(yīng)充分利用物聯(lián)網(wǎng)和計算機(jī)技術(shù)，借助先進(jìn)的檢測儀器實(shí)施搜集精確的沉降數(shù)據(jù)，依靠計算機(jī)提升數(shù)據(jù)計算的效率和準(zhǔn)確性，將沉降數(shù)據(jù)誤差控制在允許范圍內(nèi)。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)路基沉降數(shù)據(jù)異常后，應(yīng)及時上報。由施工、設(shè)計等相關(guān)人員共同分析路基沉降的原因，制定科學(xué)、可行的沉降控制措施，盡早控制路基沉降程度，避免路基沉降造成更大的危害，保證工程建設(shè)質(zhì)量與工期。

4 結(jié)語

綜上所述，公路填筑路基沉降是影響公路工程建設(shè)質(zhì)量、工期的常見病害，對工程建設(shè)安全與成本控制帶來一定的負(fù)面影響。在公路工程建設(shè)期間，勘察設(shè)計單位與施工單位應(yīng)協(xié)同努力，加強(qiáng)前期勘察深度與廣度，提高設(shè)計深度與精度，強(qiáng)化施工管理力度，完善沉降監(jiān)測體系，通過全過程管理手段對路基沉降進(jìn)行有效預(yù)防與合理控制，從而確保公路工程建設(shè)的順利完工，以創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。