公路路基沉降特性与施工质量控制
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中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：
路基工程是公路施工中最为重要的单项工程，其工作量大、持续时间长、环境影响大，因此路基工程必须引起充分重视，同时也会出现很多常见病害，比如公路路基沉降。为此如何公路地基的不均匀沉降成为公路建设的最为关键的技术问题之一。本文为此具体探讨了公路路基沉降特性与施工质量控制。
近年来随着公路运输的发展，许多公路有待提高公路等级。利用现有公路，对其进行加宽加铺改造，可提高其公路等级或改善公路服务功能，从而改善现有公路路网结构，使其具有更高的技术经济价值。不过在老路基自重荷载作用下，老路基下的地基经过多年的固结变形，在目前路基高度下沉降已基本结束，而新加宽侧地基则不然公路路基沉降施工质量控制措施，强夯加固。这样，不同高度旧路基上填筑不同高度的土层时，将出现新老路基下地基的不均匀沉降。老路基的压实度受当时施工条件和压实标准的控制，低于现行公路路基压实标准，若老路基不经压实处理就利用，老路基与新填筑的路基会存在差异沉降变形。新老路基接茬部位既是压实不足的薄弱区，又是新老路基变形不均引起拉裂的沉降带。
我们要找出沉降的原因。一是地基对路基横向不均匀沉降的影响路堤地基处理不当:伐树除根及表土处理不彻底或是路基基底的压实度不够，致使路堤形成后，一旦杂质腐烂变质，地基将会发生松软和不均匀沉降。二是路基本身引起的路基横向不均匀沉降路堤填料不均匀：在路基施工过程中，我们若想有效地控制填料和级配是相当困难的。路基填土压实不足：由于压实度不足往往导致填方路基的横向不均匀沉降变形，路基两侧出现纵向裂缝。三是水文气候引起的路基横向不均匀沉降气候对路基横向不均匀沉降的影响，气候也是引起路基的横向不均匀沉降的一个重要因素。降雨量过大、洪水、冰冻、积雪或温差过大，都可能使高路堤产生横向不均匀下沉。地下水对路基横向不均匀沉降的影响:在地下水的交替作用下，路基土体内水含量反复变化。四是施工方面的原因填筑顺序不当，未在全宽范围内分层填筑，填筑厚度不符合规定，填料质量不符合要求，填料水稳性差，不同性质的填料混填，因不同土类的可压缩性和抗水性差异，形成不均匀沉降。路基填料含水量控制不严，又无大型整平和碾压设备，使压实达不到要求。施工过程中，未注意排水，遇雨天时，路基积水严重，无法自行排水，有的积水浸入路基内部，形成水囊；晴天施工时，未排除积水、控制含水量就继续填筑，以致造成隐患。
我们首先采用了强夯法对路基压实。一是压实机具的选择，压实机具对压实效果的影响十分重要。同一种土的最佳含水量随压实功的增加而减少，而最大干密度随压实功的增加而增加。在相同含水量下，压实功能越大密度越高。不同的填料和场地要选择不同的压实机具。现行普遍采用的重型压实所相匹配的压实机械如50T震动压路机，每层压实厚度不超过30cm，而采用吨位更大的羊角碾时，它的压实功可以增加，而其所能达到的压实度可以进一步提高，同时由于压实功的增加，施工时土的含水量又可以降低。由于土基密实度的提高、含水量降低从而可以提高路基的回弹模量。 二是利用羊角碾进行压实应注意采用复合碾压的方式。羊蹄足压入土层内，使得压实功传入较深的土层，又由于蹄足的挤压，使得蹄间也受到一定的压力，这样土层上下压实得比较均匀，但羊角碾在拖动碾压后，表面呈松散状态，如果不采用光轮压路机碾压，会出现表面不密实、不均匀，再填土时压实层增厚，在交界面形成一薄弱层，光轮压路机一般表面压实较好，可以弥补羊角碾压实的不足，起到互补的作用。
在山岭重丘区修建公路时，路基形式主要为高填方路基和深挖路堑，且桥涵构造物较多，因此，路基差异沉降处治和高填方路堤施工质量控制是山区公路路基施工过程中的重要环节。对于高填方路基沉降处治措施的选取，以往基本以经验法为主，缺乏理论依据。目前用于高填石路基压实质量的控制方法较多，各种控制方法均有其局限性，控制标准不统一，施工质量控制过程中无章可循。 针对上述问题， 对山区公路差异沉降分级处治措施和施工质量控制技术进行研究。通过对国内公路差异沉降控制措施的调查与分析，得出了各种路基沉降处治方法的适用范围及其使用效果，高路堤处、构造物处、填挖结合处。采用有限元计算与生长曲线模型相结合的方法建立路基沉降量预估模型，以施工期路基沉降计算值为依据，对试验段典型断面路基工后沉降进行预估。根据不同的地基土性质、地基压缩层厚度、路基高度、路基填料对路基差异沉降进行分级，对于不同级别的差异沉降采取相应的处治措施，将最终的差异沉降控制在预定目标范围内。
1、强夯加固措施。我们对新地基首先采用300KN-M的单击夯击能进行铺底夯，夯击时锤径互切。满夯时采用300KN-M的单击夯击能，夯击时锤径互压1/4。为了确定铺底夯的最佳夯击数，本次试验分四个区域进行试夯，每个试夯区长度为50m。同时为了避免各试夯区之间的影响，每试夯区间隔20m。夯前对老路边坡进行清表，将新地基整平。在四个试夯区分别进行了1.2.3.4击铺底夯。为保证新老地基的衔接，用挖掘机向老路边坡内开挖1m宽×1.5m高的台阶，另外在新老路基结合部多夯一击。强夯后测不同夯区的压实度。为提高地基压实度，须对地基进行补夯。但由于地基土质以粘性土为主，含水量高，且刚刚经过暴雨，强夯后孔隙水压力消散速度较慢，马上补夯会出现过夯现象。同时新路基上从西往东划分三个试夯区，击数分别为12.1 0.8，夯击能为1000KN-M，在每个试夯区内设6排夯点。三区试夯全部结束后用推土机整平，最后满夯一遍，夯击能为600KNM。满夯结束后再用推土机整平。
2、强夯加固结果。从夯沉量来看，随着击数的增加，夯沉量增大，贯入度减小，但由于含水量高，过度击时反而出现过夯现象，压实度降低。同时随点夯击数的增加，新路基的压实度增加。比如新路基强夯8击，新路基下部达不到相应压实度的要求；点夯10击、12击均满足路基压实标准要求。总体而言，由于边缘部位的侧限较小，路基边缘部位的压实度较路基中部的压实度略低。同时路基夯沉量随强夯击数的增加而增加。8击时，夯沉量在85cm左右，与路基分层碾压的压缩量相当。
针对高填方路基特点，系统全面地分析了目前路基施工过程中出现质量问题的原因，并结合现场试验，对影响路基施工质量的压实度、密度、孔隙率、沉降率等因素进行了深入研究，确定了高填方路基及填石路基施工质量控制标准，为山区公路路基工程施工质量控制提供参考依据。通过在施工中总结出的经验分析得出，在进行公路路基施工时，进行试验、检测和观测是必要的。只有在施工过程中，及时地发现问题，总结经验，并在整个施工过程中制定行之有效的管理措施，以确保规范和设计得以实施，并通过推广新材料、新工艺，以科技含量高的施工方法提高公路路基施工工程质量，才能提高整个公路的质量，从而大大降低公路通车后的维护费用，增强公路的使用性能和延长道路的使用寿命。
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