高速公路路基沉降影响因素及建设期施工过程控制

高速公路路基沉降影响因素浅析及建设过程的管理与控制随着高速公路事业的蓬勃发展，公众对高速公路的质量要求也在不断提高，这样就促使高速公路建设者要不断总结经验，认真把好质量关。路基是高速公路的重要组成部分，路基施工的好坏直接影响路面的稳定，而反映路基质量好坏最显而易见的体现就是沉降。因此，只有尽量的减少工后沉降和不均匀沉降的发生，才能保证路基具备足够的使用功能。1.高速公路路基沉降超过设计允许值后造成的危害：高速公路路基的质量通病一般表现为路基整体或局部不均匀沉降；路基纵向或横向开裂；路基滑移或者边坡坍塌等等。这些质量通病中，大部分的成因源于路基沉降。路基沉降一旦超过设计允许值，就会对道路的整体性能和使用功能造成严重的危害。如：在软土地基上填筑路基时，如果软土层滑动或者挤压，路基就会失稳，路面跟着也会变形；在荷载的作用下，地基产生的不均匀沉降将导致路面结构和功能损坏，从而使路面使用品质下降；在与桥涵等构造物连接处产生差异沉降，不仅会直接影响构造物的安全，而且桥头跳车引起车辆的剧烈跳动，会影响行车的平顺和乘客的舒适，严重引发交通事故。因此，防止路基沉降对提高高速公路使用品质和保证高速公路使用寿命具有重要意义。要尽量减少路基沉降，必须在建设期间加大对设计阶段和施工过程的控制，以尽量减少工后沉降和不均匀沉降。2.高速公路路基沉降的成因分析：路基沉降主要包括两部分，地基沉降和路堤本身的压缩沉降。路堤填土边坡因压缩沉降造成的垮塌也属于路基沉降，但路堑边坡因为开挖对原自然坡面造成损坏，因防护不当造成的垮塌则不属于路基沉降范畴。路基沉降产生的原因包括路基填料不符合要求，填筑方法不合理，压实度不足，在路堤内部形成过湿或空洞夹层等等因素。主要的成因是填土在荷载和水温综合作用下，引起的路基本身的压缩沉降，本质是由于地基本身或者路基土层的固结压缩排除空隙中的水分或空气，导致整体体积减小而造成的。2.1造成高速公路路基沉降的成因造成高速公路路基沉降的成因有很多。主要包括：工程地质条件的原因。工程地质条件不良，原地面比较软弱，若填筑前未进行清淤换填或者其它软基处治方法，就容易形成压缩下沉或挤压位移；工程地质条件复杂，当路堤穿过沟谷时，沟谷中心填土量最大，向两端逐渐减低，由于填土高度不同而产生不均匀下沉。当地水文气候的原因。如果道路处于的地段降雨量过大、洪水、冰冻、积雪或者温差过大，都可能使高填路堤产生不均匀沉降。路基填料的原因。路基填土中如果混入种植土、腐殖土、淤泥等劣质土，或土中含有未经打碎的大块土或冻土等；路基填石中石料规格不一，性质不匀，乱石中空隙过大，一旦雨水侵入后冲刷掏空，这些因素在较短期限内都可能产生局部明显下沉。设计方面的原因。设计方面的原因包括断面尺寸不合理，边坡取值不当，排水、防护与加固不妥，未对高填方路堤进行稳定性验算，且施工工艺、填料未做特别要求说明等等。施工方面的原因。施工方面的原因有很多。如：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，水稳定性差；原边坡没有去除植被、树根，未做台阶处理；不同性质的填料混填而致使不同种类土的压缩性和抗水性差异形成沉降；施工过程不注意排水，遇到雨天路基积水严重，无法自行排水形成水囊，晴天施工时未排除积水，未有效控制含水量就继续填筑等等。总之，施工过程的控制至关重要，施工单位责任心不强，监理控制不严格，是施工方面造成不均匀沉降的重要原因。2.2较常见的沉降成因分析设省内某高速公路穿越某峡谷，施工过程完全按照《湖北省公路建设项目精品工程工作大纲》的要求，填料合格率符合规定，工后沉降量控制在3cm以内，下路堤150cm以下路基压实度控制在94以上。填土和分层碾压后，如下图所示：我们知道，路基固结总沉降量S包括三部分：S=&+Sf+So。其中，＆为瞬时沉降；脾S承f弊为主固结福沉降驾；白S婶o报为次固结直沉降劳。滴瞬时沉降辞是由于剪得切变形而粗产生的附盈加沉降，税不是土体画体积压缩滑产生的沉歇降；主固外结沉降是缘加荷后土痰体内孔隙正水压力逐缓步消散而若产生的体屿积压缩变雅形；次固添结沉降是辈指主固结悬沉降发生淹以后继续甚发生的沉胀降。淡上图的道尊路穿越某军沟谷，出街于地形的石限制必须满要进行分仍层碾压，袜我们分别垃设辰为根S蔽1真、建S忍2铅、朋S虹3把、玉S丘4检、心S悬5钻、题S弯6验、障S宪7滩、闸S搏8牵等等。从光上叙公式公我们显而后易见，由如于傍S办值一定大漂于池0祝，所槽以煮S相1灿+S读2临一定大烟于茎S铅1早；际S摸1遥+S蛾2畅+S叉3腾一定大蝴于糖S摸1鉴+S兴2固。依次类侍推，随着碰填土高度叨的增加，联沉降量也体在不断增偏加。不难叹发现，从秆路基填土钓两侧到路蜜基填土中校央端的幻Σ爹S粥值呈递增哑发展，不悦均匀沉降婶极易发生怕。芽3饺.厦减少路基锣沉降量和借避免不均高匀沉降发旱生，必须抓严格控制袜设计和施策工全过程污以某刚刚舰建成通车袄的高速公麦路为例。浇该高速公蜜路穿越地眠段多为平盛原微丘，沟淤泥、河缸谷、沟渠岔较多，全拥长股13浮1.14精1稍公里。设迷双向逝4俭车道，全五封闭、全屿立交，设披计速度采槽用许100k敞m/h亏和循80km微/h萌两种，路雷基宽度分舰别为伸26痒米和评24.5现米。全线夸设计土石亚方为坡1害99右8玩万搭M片3禁，平均每亏公里土石透方晒26.2其0嫁2悼万器M毙3虫/k词m停，特大鬼桥绩5弱座派716论2之米、大摔桥殃6择4些座肠1935漆9蹈延米、中戴小裙桥骄4泉6创座瓶209拘7督延米、涵普洞崭24楼8披道、隧设道湾4幅座乓329阵0赞米、互通洁式立展交冶9尿处、分离磨式立据交阔1粪0袋处、通道脊及天座桥督23捐8感座等等。翠一期土建辉工程合同血段共患有嫌1朵4埋个施工标难段潮和寸4喉个监理标着段。该高呼速公路工帜程建设指天挥部在对减路基施工费质量上予汁以高度重防视，规定锻质量目标灰为分项工罩程合格葱率吗100院%鸦，优良陵率淋95顶%穷以上，努暖力实现精逢品工程目带标。其中声对路基压菌实度的规坝定相当严匪格，如：尚桥头台背伯部位及一庙般路基的溜压实度较祥交通眉部双JTG甚F80/浊1-20迁0鬼4损《公路工仁程质量检鲜验评定标狮准》提高追一个百分云点，上路代床及零填恋段达千到毫97刊%杀。在设计匪阶段和施哑工阶段，厕他们对路姿基质量进击行了严格吧控制，在免减少沉降将量和避免感不均匀沉致降方面做裁了积极的骂预防处治称措施，取虚得了较好鞋的效果。燕3.1签耗设计阶段降的控制够3.1.世1叛做好地质渡勘探调查意。朱该高速公疮路的勘探美与设计严承格按照勘严探设计规河定的时段按和程序执乖行，先后纹经历了初史勘初测、哲详勘详测耻、初步设栏计、详细信设计等阶裂段。对路团线经过的歌地形、地惨貌、水文该地质条件啊进行详细秩探查，一歪方面聘请盘地勘监理贞单位严格幸监督勘探粉过程，详校细审查勘点探结果；嗓一方面采怀用标段互糠验和双院荷审查的方夸式，多层燥把关，确沸保数据准嫌确。此外宴，省指挥如部派驻技表术人员与蜓地勘人员兄同吃同住捆，对地质沟勘探全过借程进行监铲督。尤其嘉是对特殊毯路基地段舒和地质不监良地段，胞要求地勘刃单位做好孔更加详细讨的调查。排3.1.新2提明确规定悠路基填料纯质量要求红。债要确保路溜基质量，诚减少不均交匀沉降，井路基填料狮的选择非邀常重要。障因此，在上设计阶段盈，要求设剃计院对高璃速公路附纠近取土场饺进行细致冶的调查，泰对土石进所行详细的品检测，明墨确不同填然高内路基廉填料捎的桥CB伙R豆值及最大机粒径要求脂。伸3.1.挑3亮科学设计笨路基综合臣排水和防党护。撒由于该高广速公路穿氏越地段的葵土质多为举砂性土，乱透水性大合，保水性潜差，因此促在初步设月计阶段就纵非常注意昼综合排水戒和防护问院题。要求废设计单位毒务必遵疫循侧“拜因地制宜旺，整体规击划，综合喘考贿虑婚”窑的原则进朱行路基排为水设计，主避免路基牲两侧长时敏间积水而土浸坏路基统。高填方杨路段要设阅计集中排枯水措施，嚷在主要变乎坡点设计键永久泄水贴槽；在挖圈方路段，坚要求设计亮单位积极萌调查当地题水文资料堆，根据上液边坡的汇认水量来设礼计截水沟式，而不是惊盲目选择华截水形式疫，并结合床边坡土质败设计挡土县墙来防止卷塌方。此久外，由于尘该高速公请路边坡多支为弱风化毅岩，客土注喷播较复贱杂，因此守在绿化设寸计中，积警极推识行近TB宵S亭防护形式宇等等。叫3.1.章4劫必要的修统正和变更厘设计。挣设计图纸华不可能与仍实际情况怖完全相符饰，因此在视施工过程始中必须不瓦断进行设弃计修正和奖变更。一特是要求设袭计单位派肿驻经验丰怠富的设计附代表，与俭指挥部技径术人员保庆证足够的轧工地巡视摊时间，确握保施工现扭场信息及残时反馈；摇二是受条殊件限制不患能达到规薄范要求的秧，设计单跑位要及时豪出具解决阀方案。如孝：路基最霉小填筑高岗度必须避掀免地表水帮、毛细水滩及冻胀作眠用的影响浪而降低其帖稳定性，出如果路基抖填筑高度舅受地形限荒制达不到像规定的，斩设计单位蜘必须采取蹦相应措施慎，如换填方、设盲沟女等等。扯3.2乡忧施工阶段告的控制涛现以该高巾速公路一铃期土建工针程第十二碍合同段为共例，通过协省指挥部炊对该标段均施工过程虾的路基填泛料控制、钉填筑工艺挥控制、路宰基压实度霜控制等等切，作一简谎要分析。负3.2.霞1炒隶该标段主勺要技术指产标。屯该标段合贵同范围为牙K116纯+570萍-K12栗2+70对3伍，全赚长午6.13挂3稻公里，设灰计土石方筹115捷万抛3都，设计时数速残80KM穴/钩h贯，停车视猪距值110纳M柴，押最大纵牙坡疲5寻%蔽，路基及西桥涵宽名度桃24.5倘烂M壶，桥涵设撕计荷载为旬公津路弓—园Ⅰ评级，特大挠桥设计洪缎水频率良为纸1/30葛0陈，路基、筑桥涵设计产洪水频率拢为娃1/10米0堪。痒3.2.絮2易委路基填筑言材料情况可。碧主要是砂逮性土，不蓬同风化程崇度的片麻杜岩，局部缴有淤泥、犁粘性土等柏等。如下角图：骂3.2.肝3跟萍路基施工扯过程控制某。讲（呢1舌）做好雨皱季施工防矩护。本标备段地处大瞒别山腹地钳，雨季长碍，雨量大绘，翻自牺200聋6乌年尚1鉴0糊月武9层日开工以换后持续晴穴好的天气躬不多，因境此做好雨玉季防护措钞施非常重找要。施工略单位进场且前，要求驰施工单位孩决策层深骨入现场对辰该工程路不段进行调忍查研究，封制定雨季纹施工计划椅；其次是椅要求施工不单位在施筛工前提前挥做好临时栋排水设施柿，确保下瓶雨时土方壁路基能够稍及时排水脸；再次是易制定严格菊奖惩措施符，杜绝下叛雨抢进度猜行为，一喷旦发现冒凑雨填筑就词予以重处脂。雨后省陶指挥部加漆强巡视，宜要求施工度单位必须寿在雨后路卷基表面无示积水，表拉面土含水巡量符合要镜求的前提肃下才能进限行复压，注填料的含今水量符合哥填筑要求香才能进行爪后一层路印基施工。驱由于措施炊得当，虽岗然雨季较核长，但该干标段的施誉工质量和猛进度均得慕以确保。遣（号2利）填筑材匹料试验。童填筑材料石试验是施沃工前不可灯缺少的环卷节，通过粘各类试验鸣为指导施攀工提供准左确的科学断依据。因鉴此在施工发单位进场织验收阶段陡，省指挥缝部对施工塌单位试验得室的验收现就非常严扫格，对设紧备仪器的培数量、精稳度等都有呆严格规定定，确保试钳验数据的胀准确。在蝴具体施工摧前，施工筝单位必须圈做好各项饺填筑材料睛试验，并齿报高监办游审批，非减适用材料愿不得用于拘工程施工蚀，没有经烛过审批的秧材料也不独得用于工餐程施工。吴填筑材料垒必须满足眯以下要求臂：炊路堤填料吴最小强度集和最大粒董径要求苦项目分类爹填料最小半强度餐（殿CB胖R坚）恳涂（绕%校）触填料最亚大粒径曾（描m蹦m荒）渐路堤录上路床机（仿0朽-松0.3路m醋）霞8.0峰100表下路床锻（钳0.3茄-冈0.8表m趋）挠5.0嫌100鞭上路堤抱（浇0.8弦-良1.5删m蛮）菊4.0杨150寸下路堤证（棕>1.5驳m卸）绑3.0涂150催零填及路互堑路床居0戏-毯0.3m组8.0杜100粒0.3高-教0.8m翅5.0滴100脂（因3扇）试验段水施工。省骡指挥部在型招标文件币中对试验卖段的规定浪非常详细册，要求设肌全长不小权于录10鞠0扮米（全幅陡路基）的舒试验路段离。试验段搂施工的目于的是通过丽压实工艺炊试验来确决定不同压夕实机械、览不同填料紫含水量的茄控制、松卸铺厚度和誓碾压遍数泛、最佳机规械配置等玩等指标。没以该合同乳段某试验赌段为例：妹表一：施桂工人员配猛备情况表博人员分类乡检测毅放线稍施工及民工叫人数搏2柔2带2总8挥表二：施啦工机械配祸备情况表奇设备名称韵数省灰么量显型街能遮号纽挖掘机趴2哲XE15理0牛推土机食1歼压路机炭2铅徐工机化械庙20T确羊足碾辈1康自卸汽车六8音30址T蜡东风抛该试验段尘设计松铺优厚稼度焦30C州M菜，试验路壤段设方格夹网，在固汉定点上测叮出填前标叉高，然后途布料，每兼碾压一次劝都在固定牌点上测其饱标高，同甘时检测压吧实度。歌通过本试甚验路段的伏数据，我户们可以看岭出：压路富机静誉压救1谅遍，振散压微3窃遍后，路矿基压实度燥可以达追到乘9押2狼区，振眨压堪6别遍后，路恐基压实度游可以达碧到渠9贫5伐区，振除压都8词遍以上，鹅路基压实冰度提高相渡当慢，只京能慢慢达貌到咳9添7份区。根据声一期土建什工程招标软《技术规予范》的规攀定，要求竟施工填筑篇材料最大本干密使度饱1.80币g/cm骆3峡-1.8吨5g/c蚊m揭3切只能用作疏下路堤以遮下施工滚；抢1.85逗g/cm错3财-1.9隐0g/c案m急3摄只能用作称下路堤以笨下施工受；扁1.90旨g/cm铸3蛾以上的可灭用于上路济床以上施灿工。从试屈验段试验堤数据看出程，压实机篇具功能及餐碾压遍数什对填方路链基有非常茄密切的影稿响。如：抵增加压实友遍数，最荐佳含水量记减少，最纺大干密度历增加，含榴水量一定颜时，最大半干密度随孕压实功能愁的增加而欧增加。因衬此，确保叙路基压实握度，减少瓦工后沉降欧，必须根驻据不同的嫂土质选择意不同的压挤实遍数和载压实机具狸。遵（胜4患）控制好剂土的含水疫量。在路惨基施工中导，土的含弹水量控制饶非常重要忌。含水量病过大，容熟易引起弹蔽簧、翻浆窜等；含水尼量过小，绒土方就松炊散，不易死压实，严站重影响路哥基压实度凝，造成后背期沉降。厅该标段的址做法是：揪在清表完角成后就要拐提前做好像临时排水帐；在路堑跨施工中要游做好人工抓降水，可国开挖纵、屠横渗水沟广，含水区息的路堑地厌段不用振尽动压路机公；在路基焰上拌合晾秧晒过湿土悦方，可在胀短期内显惕著降低土据方含水量井；分段分坦层循环进烦行压实和路填筑，穿颂插组合，瓦以保证有泛足够的时牢间调整土匀方含水量漫；必要时糕可通过洒压水、用粘遍土套∶盏粉砂桐土智=宜1滔∶方3拌—蹈1极∶拜5螺的比例掺汤拌填筑路珍基等方式承，以控制瘦土方最佳疾含水量。阻（草5趁）松铺厚丙度及填料逗粒径控制柳。一要严睁格控制松阀铺厚度。制松铺厚度提与地质条光件、土质巾、松铺土闻的干密度衫有关，可趁通过试验题段碾压试怪验确定。陪二是对压嘴实设备无悦法压碎的兔过硬材料肥，如花岗祖岩、弱风声化岩等，射应予以清在除或打碎锦处理，破衫碎后的石驰方最大尺额寸不得超跳过压实层灾厚婶的补2/罪3最，并均匀酷分布。三竿是路基施阻工要采用枕分层铺松晶土，分层瓣碾压的方死式，每完峰成一层还缺要整平，给避免凸凹爷不平路基占表面影响较上一层路耻基的压实血效果。四笼是严厉杜碌绝施工单贸位为控制老成本抢进关度，超厚呀碾压和填掠筑大粒径顽材料等现解象。省指景挥部中心俘实验室有迹数据显示待，由于超侦厚填筑，宿通过灌砂栽法检测的萍路基压实竿度只能达岩到规范测的恭84鱼%裕。因此，杂松铺厚度怨及填料粒捉径控制的紫关键问题墙是控制施字工单位的五施工行为捧，可以采酷取加大监盒理控制力显度，省指吩挥部技术今人员加大择巡查力度繁等方式，侨发现不合乒格施工的茧必须严厉平处罚并一梦律返工处充理。割（哲6寄）其它注蛮意事项。放由于高速辟公路是狭统长的带状只物，因此令穿越的路相段地形地陡貌复杂，冠地质情况刷多变，各梨种复杂多掉变的实际哭情况对路礼基施工都屿有不同的寄要求。因援此，减少威路基沉降犬是一个系躺统的、复申杂的、综胳合的过程败，无法一达一罗列。罢结合本人惜多年来从队事高速公念路现场管滴理，总结午出以下主迅要注意事冰项，供业使内人士参迅考。侮路基部位戒应特别注握意的事项帆原始地表陈路基用地膀范围内的指垃圾、有仗机物残渣研及原地面冻以下至希少傲300m川m灵内的草皮洋、根系和橡表土应予打以清除。喊场地清理突完成后，待应全面进欢行填前碾于压晌零填挖路煮基亩零填挖路娃床压实度盖如不符合窗要求，应哀翻晒后再相压实史填土路基湿1唇、查填土高度差小颠于鸭800m添m蓬，对于原浊地表清理负与挖除之唱后的土质重基底，应术超挖至路趴床顶以畏下仿800m近m父处，分层冰回填优质泼填料然后描整平压实诱。工2插、曾填土高度鼠大搬于炉800m澡m疯，应将路赢堤基底整琴平处理并呢在填筑前咳进行碾压萄，其压实钳度不应小土于尽90础%堤。叙3忍、孕地面自然覆坡陡省于涌1:仍5澡时，应将惩原地面挖摧成台阶，梨台阶宽度秒应满足摊街铺和压实匹设备操作越的需要，盯且不得小搅于虑2甘m监。台阶顶轿一般做贯成侧2%-4积%霞的内倾斜召坡。字填石路基泰1哄、遭修筑填石烈路堤，应赛将石块逐泄层水平填炉筑，分层膊厚度不宜功大修于蹲400m竞m奔。石料强脱度不应小编于扒15MP骡a黄，石块最缸大粒径不袭得大墨于躁250m动m患，用掺恢20炉%鸭的石屑填传缝。要特京别注意在坟填石的空啊隙中填满奔石屑、石音渣、粗砂羽，并敲掉提突出的石搬料尖角，大保持顶面朽适当平整许。哑2酷、确填石路堤以应使用满型足设计及雀监理工程看师要求的神重锤强夯纲和爆32冶t货以上重型刑振动压路病机分层洒金水压实，案压实层厚亭度种为像400m昨m胜。炕3限、孙填石路基晌边坡坡面声采用不易草风化的、驶最小边长料不小悲于皇300m监m籍外形尺寸导规则的石花块进行台招阶式错缝衔码砌，并氧用小石块辆将空隙嵌庄紧。安4揪、床地面横坡搅陡若于仪1:姨5权时，基底测应开挖台俊阶，台阶晨宽大蔽于采2蛋m侵，圈设余3报%仗向内倾斜背的横坡