路基沉降的影响因素及其治理方法.pdf

208工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工0 引言我国具有广袤的国土，公路建设日新月异，公路里程不断延长，四通八达的公路网越来越密。受到多种原因的影响，运行中的公路路基会发生不同程度的沉降，严重影响车辆行驶安全，甚至引发交通事故。对此应当分析公路路基产生沉降的原因，研究解决沉降问题的治理方法。1 路基沉降的影响因素1.1 地质结构公路修建的里程大都很长，可连通山体、高原、平原等自然地形地貌。修建公路时，会遇到土壤、岩石、地下水等不同的地质结构。上述地质结构和原始土壤的承载力千差万别，如果修建公路时对路基处理不好，就会造成公路路基沉降。在不同的地质条件下进行公路路基施工，公路路基面临很大的不确定性和挑战。例如在地下水系丰沛的地区进行公路路基施工，公路工程完工后极易出现路面变形、位移现象，在遭受较强外力作用后，就会导致公路路基沉降。1.2 气候环境我国大地上的公路横贯东西、纵贯南北，气候条件和自然环境的差别很大。在修建公路的过程中会遇到气候和环境的变化，这些都会对公路路基的施工产生不利影响。公路路基对恶劣天气比较敏感。例如在公路施工过程中，过高的气温烘烤会使路基失水开裂，影响路基质量。不同气候环境下气温变化、降水多少，会对公路修建时的路基以及公路修建后路基的沉降，产生不同程度的影响。1.3 规划设计在公路规划设计之前，如果对公路工程施工范围内的地质情况没有进行认真考察，地质勘察资料不准确，技术方案制定不合理，设计审核不严格，都会造成后续的施工措施不到位，导致路基质量受到不利影响、修竣后的路基产生沉降。例如在公路路基设计时，其排水防护系统设计存在缺陷，会造成路基周围的地表水无法顺利排出。地表水渗入路基，就会造成路基不稳固、承载力下降，进而导致路基沉降。1.4 施工作业路基填料的材质是路基质量的重要保障。在进行公路路基施工时，如果采用了含水量大、粒径不符合要求等不合格材质的填料，就会对路基质量产生不利影响。例如，施工单位为了减少施工成本，对路基填料以次充好、偷工减料，就会造成路基成活后的强度下降，导致修竣后的路基产生沉降。在填充路基材料时，如果未按照规范要求控制填料厚度、未实施分层碾压、压实不充分、没有达到密实度要求，都会埋下隐患，在公路工程完工后形成路基沉降。在道路工程施工过程中，如果只依靠以往经验盲目施工，很容易忽视路基区域的客观环境因素，造成修竣后的路基缺乏耐久性和安全性，最终导致路基沉降。1.5 其他因素路基沉陷的其他因素主要包括以下 3 个方面：一是公路长期超饱和超承载力运行。例如公路上大型运输车辆的流量远大于公路设计流量，大型运输车辆载货吨位远超公路承载力。公路经过如此长期运行，就会造成其各层结构受到破坏，导致路基沉降。二是公路养护管理存在缺陷。例如公路表层损坏不及时修复，造成雨水渗透进路基，路基降低路基的稳定性，最终导致路基沉降。三是公路超过设计规定的使用年限。公路超过设计规定的使用年限后，其承载力自然降低，便会导致路基沉降。路基沉降的影响因素及其治理方法陈湛（浙江数智交院科技股份有限公司，浙江杭州310000）摘要：在介绍公路路基沉降在地质结构、气候环境、规划设计、施工作业等方面原因的基础上，阐述路基沉降采用的换填法、固化法、喷桩法、注浆法等治理方法，并通过案例详细阐述了采用喷桩法治理公路路基沉降的全过程，可供从事公路建设和维护的工程技术人员参考。关键词：公路路基；沉降原因；治理方法；治理案例CM&M 2023.042092 路基沉降治理方法2.1 换填法因路基局部湿软而导致一定范围内的路段产生沉降时，可对该损坏路段采取换填法进行治理。治理的具体方法和顺序如下：一是将该路段已经损坏的结构层全部挖除，露出正常土壤。二是采用承载力符合要求的砂石、二灰土等基础材料分层进行回填和碾压，使修复后的路基达到原设计标高，密实度略高于原设计标准，并与周围路基保持平顺。三是自下而上进行公路面层摊铺、碾压，确保压实后的密实度和平整度达到原设计要求，路面接缝与周围原有路面衔接平顺。2.2 固化法在路面沉降面积较小、路基土体较少且湿软时，可采用固化法进行治理。治理的具体方法和顺序如下：一是准备好水泥、石灰、石膏等固化材料备用，将已经损坏的路面面层清除。二是在路基损害较深时，可将固化材料按照一定比例配置成浆液，注入路基中，使路基由深到浅全部固化。三是在路基损害较浅时，可将固化材料按照一定比例与被损坏的路基土层进行充分的混合，然后碾压到规定的密实度。四是参照换填法“治理的具体方法和顺序”第三条的描述，完成公路面层施工，即完成固化法施工。2.3 喷桩法在路面沉降面积较大、工程数量较大、路基损坏严重、土体含水较多时，可采用喷桩法，即粉喷桩法进行治理。治理的具体方法和顺序如下：一是将已经损坏的路面面层清除，将路基清理平整，并确定桩位。二是准备好喷桩所需的水泥、石灰粉、水泥浆等材料，并将钻机就位。三是使用钻机将桩位钻进到设计深度，使用压缩空气喷射水泥、石灰粉等材料。同时在钻头钻杆反转和正转作用下，使水泥、石灰粉与钻孔中的土体充分融合，由深到浅逐渐形成柱状加固土体，经过一定时间形成固化的粉喷桩。四是参照换填法“治理的具体方法和顺序”第三条的描述，完成公路面层施工，即完成喷桩法施工。2.4 注浆法对于路面沉降较深、沉降面积偏大、松散砂土层或含水量较大的路基，特别是深层存在较多孔隙、较大溶洞结构的路基，可采用注浆法进行治理。治理的具体方法和顺序如下：一是清除公路面层结构，准备好水泥等胶凝材料并按照一定比例制成浆液。二是采用机械钻孔和压力注浆方法，将胶凝浆液注入路基深层，使胶凝浆液迅速扩散到路基深层的空隙之中，直到使胶凝浆液充满路基的上层结构为止。三是参照换填法“治理的具体方法和顺序”第三条的描述，完成公路面层施工，即完成注浆法施工。2.5 其他方法公路路面沉降的治理，除了上述方法以外，还有强夯法和锚杆法等多种方法，需要根据公路路面沉降的实际情况正确选用。使用强夯法的条件，主要是路基土体的含水量符合规范要求。在此条件下，将沉降部位回填土方后，使用大吨位强夯机对其进行夯实。采用强夯施工，可在最短时间内达到路基的密实度和承载力要求，可快速修复公路的沉降路段。锚杆法主要用于路基的防护。当公路路基两侧的边坡受到雨雪侵蚀后，就会造成公路路基产生塌方或位移。使用若干锚杆将路基的边坡进行加固处理后，可避免公路路基受到伤害，防止引发公路路基的沉降。3 路基沉降治理案例3.1 现场检查某高速公路的高填土路段发生沉降故障，现场检查的情况如下：该公路的面层为 3 层沥青混凝土结构，双向 4 车道，路宽 15m。该高填土路段的外露填土高度为34m，其发生沉降部位的长度为 42m，其边坡、路肩、路面均发生不同程度的沉降，一些部位产生明显的凹陷，沥青混凝土面层多处出现较宽裂缝。3.2 勘察分析根据检查情况，技术人员分析认为，该路段发生沉降的原因不是滑坡引起。为了查找该路段发生沉降的真正原因，决定对沉降严重的部位进行钻探取样。分析钻探取样的结果得知，该路基部位原地貌地势低洼、底部土体有淤泥且含水量较大。该高填土路段路外露填土层的下部，仍有 23m 的回填土，且回填土中的二灰含量少于设计要求。根据勘察结果，技术人员进一步分析认为，高填土路段发生沉降的原因有三点：一是地势低洼部位原土体存在淤泥，含水量较大，对路基填方产生不利影响；二是路基填方所使用的回填土未达到设计要求；三是对回填土碾压的密实度未达到设计要求。3.3 制定治理方案为了确保该高填土路段沉降部位的修复质量，尽可能减少该沉降治理对社会交通的影响，经技术人员研究，决定采取修复半幅路通车之后，再修复另外半幅路的治理方案。每半幅路的具体治理方案如下：一是将已经损坏的沥青混凝土面层清除干净，并进行适当平整，以便进行下一步施工。二是采取粉喷桩法加固路基。粉喷桩的深210工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工度应达到原始地貌淤泥的底部，即到达土体含水量符合技术要求的部位；粉喷桩平面均布，桩位密度适当。三是对沉降部位的边坡、路肩、路基进行土方回填，安装路缘石等结构。路基碾压后的密实度应达到规范要求，回填的土方经碾压后应符合原设计标高。碾压后的路基应进行养生处理。在路肩上安装路缘石，在边坡上修筑排水系统。四是将原完好路面面层的断面切割整齐并刷涂沥青稀料，然后对路面沥青混凝土的面层开展分层摊铺作业，新摊铺的表面层与原表面层应衔接平顺。五是进行竣工验收，验收合格后由交通主管部门施划车辆导行线。3.4 治理施工3.4.1 施工准备施工前的准备工作是开展正式施工的必要条件，主要准备工作包括以下 3 个方面：一是将交通导改方案报交通主管部门审批，准备好交通导改所需的锥桶、护栏、警示灯、警示牌等物资；经交通主管部门审批后，着手进行并完成交通导改工作。二是按照施工工序，准备好基础施工所需的水泥、石灰粉、回填土、路缘石等材料，准备好钻机、空压机等粉喷桩设备，联系好挖掘机、装载机、自卸车等土方挖运机械车辆，联系好沥青混凝土的供货渠道，落实好摊铺机、压路机、等路面机械。三是对参与施工的工程技术人员、各工种人员、机械设备操作人员落实安全施工生产责任，进行安全技术交底，为确保工程施工质量、进度、安全提供组织保障。3.4.2 旧路面清理沥青混凝土面层已经随路基产生沉降，且出现严重裂纹，则必须予以清除。待路基沉降修复后重新铺筑沥青混凝土。使用挖掘机、破碎锤先将已经损坏的沥青混凝土面层捣碎成渣土，再将渣土装上自卸车清运出施工现场，最后对路基表层进行适当平整。3.4.3 粉喷桩施工按照粉喷桩的平面布置图划定各个桩位，将事先准备好的钻机、空压机等粉喷桩设备运到桩位处并进行组装，将粉喷桩施工所需的水泥、石灰粉、水泥浆等材料运到钻机旁备用。按照粉喷桩的设计深度及施工步骤，制成每根粉喷桩，直到完成全部粉喷桩施工。3.4.4 路基施工在粉喷桩完工且达到规定强度后，便可进行沉降部位路基的填方施工。此时须由公路内侧到外侧的顺序进行填土，并使用中小型推土机或装载机将填土刮平，填土的虚高应符合规定尺寸。路基填土刮平的宽度应到达路肩与边坡的交接线，即原路面的宽度。完成路基填土刮平后，选用适当吨位的压路机对路基进行碾压，直到检查填土层的密实度符合规范要求为止。碾压后的路基应进行养生处理。路基填土压实完成以后，修筑路肩和边坡，在路肩上砌筑预制好路缘石，在边坡上修筑排水系统。砌筑路缘石时，必须准确把握其标高尺寸，以便在铺筑沥青混凝土时作为标高使用。3.4.5 路面修复在完成路基、路肩和边坡等结构的施工后，即转入沥青混凝土路面摊铺施工阶段。在摊铺沥青混凝土面层之前，需要将保留的原完好沥青混凝土面层的断面切割整齐并刷涂沥青稀料，以便与新摊铺的沥青混凝土紧密结合。该公路原设计的沥青混凝土面层分为上、中、下3 层。摊铺下面层之前，需在路基上均匀喷洒粘层油，以便路基与下面层沥青混凝土牢固粘合。3 层沥青混凝土自下而上从粗集料沥青混凝土到细集料沥青混凝土分层摊铺，每层沥青混凝土骨料、填料、沥青等的配合比和温度，按照规范要求进行配置和生产。使用沥青混凝土摊铺机按照下、中、上顺序摊铺每层沥青混凝土。每层摊铺后使用压路机按照先外后内的顺序进行碾压作业，压路机钢轮碾压的轮迹要重叠250300mm，碾压到符合规定的密实度。新摊铺的上面层沥青混凝土应与保留的原上面层沥青混凝土衔接平顺。该公路一侧完成 3 层沥青混凝土摊铺施工后，即完成该侧路基沉降治理施工。按照上述治理施工步骤，在进行交通导改，继续完成该公路另一侧路基沉降治理施工。3.4.6 竣工验收该公路两侧路基沉降治理工程竣工后，清理施工现场，交付验收。验收合格后，由交通主管部门施划车辆导行线，具备通车条件后，放行社会车辆。4 结语我国国民经济飞速发展，单位和个人的车辆不断增加，公路的重要性不断提高，公路越来越密切地融入国民经济和社会生活。在公路病害治理方面，通过综合运用多种施工技术，提高施工质量、缩短施工周期，保障公路畅通、促进行车安全，是新时代中国公路建设者和维护者的神圣使命。参考文献1 杨春华,罗书俊.公路路基沉降病害及施工控制技术 J.交通 世界,2018(34):92-93+99.2 宋治成.公路路基沉降及施工控制技术浅析 J.工程建设与设 计,2018(17):216-217+220.3 李云岩.公路路基沉降及施工控制技术研究J.科技资讯,2007(35):247.4 曹莎莎.高速公路路基沉降及施工控制技术研究 J.工程建设 与设计,2017(12):142-143.