试论高填方路基快速施工与沉降控制措施

万朝晖


摘要：高填方路基相对一般路基而言，具有填筑高度大，填筑难度大，填筑断面面积大，路堤本身累积沉降大等特点。讨论高填方路基快速施工方法，有效减小路基沉降并消除其所带来的危害是公路建设领域的一个重要课题，其研究意义重大。
关键词：路基  施工 沉降

1高填方路基常用处理方法
1.1排水固结法
在软土地基中设置水平方向的排水系统或在竖向设立排水系统,如袋装砂井、插置塑料排水板，普通砂井或者利用天然地基土层本身的透水性，在加压系统的作用下使地基产生固结沉降使上体强度增长，提高地基承载力，并能有效减小工后沉降。预压排水法只适用于加固液限较低的淤泥类软土。在预压排水过程中，从土层孔隙中排出的水主要是自由水，因为当土体中的含水量低于液限时，孔隙中的水主要由结合水组成。所以，当土体中的孔隙水降至其含水量接近液限后，孔隙中的水不易继续排出，即使在增加填土的高度或延长预压时间，排出的水量也不会有较大增加。
1.2强夯法
     这种方法适用于多种土性地基，如砂土、碎石土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土和素填土等，具有经济易行、效果明显、节约三材等优点。由于软粘土含水量高，渗透性差，其固结压密过程与强度恢复过程也要比其他土体慢的多，在受到强烈冲击时，不能迅速排水，导致孔隙水压力消散慢，上升快，使坑周土体强度降低，甚至液化。因此，一般认为软粘土地基不宜采用强夯法。
1.3深层搅拌法
     深层搅拌法是利用水泥或水泥浆作为固结剂，通过特制深层搅拌机械的传运，在地基深部就地把软上与固结剂强制拌和，使其具有较好水稳性，整体性，完全满足强度要求的加固土体。这些加固土体与天然地基形成复合地基，共同承担上部荷载。此法主要适用于淤泥质土和含水量较高等软土地基。
1.4振冲置换法
   这种方法的原理是通过一个产生水平向振动的管状设备在高压水流下边振边冲，在软弱粘性土地基中成孔，再在孔内填入碎石等坚硬材料制成桩体，使得桩体与原来的粘性土地基构成复合地基，以提高地基承载力，减小变形。这种方法也主要适用于软粘土地基，碎石桩与周围软粘土共同组成复合地基，大部分荷载将由碎石桩所承担。碎石桩承受荷载后产生径向变形，并引起周围粘性土产生被动抗力。
1.5石灰桩法
     通过机械或人工成孔，在软弱地基中填入生石灰掺合料或生石灰块，利用石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩周土的物理力学性质，并形成坚实的石灰桩复合地基。从而提高原有地基强度，减小沉降。这种方法主要适用于杂填土、软粘土地基。
1.6灌浆法
灌浆法是指利用气压、液压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中以填充、渗透和挤密等方式赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气。经一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个强度高、结构新、防水性能好和化学稳定性好的“结石体”此法适用于土粒径小于0.01 mm的粉质粘土、粘性.土、淤泥质土。
1.7 高压喷射注浆法
     高压喷射注浆法是在灌浆法的基础上，采用高压喷射技术而发展起来的一项新的地基处理技术。用工程钻机钻至预定深度后，通过安装在钻杆杆端的特殊喷嘴，向周围土体喷射粒状浆材，同时钻杆以一定的速度徐徐提升，高压射流会破坏周围的土体结构并与浆液混合，在地基中硬化成一个固结体。
2高填方路基填筑施工
2.1合理布土
合理安排稀疏密度和布土位置，提高填筑速度，实现快速施工。运土车辆到达填筑现场后，前后成行等距离布土。此外，布土时应根据压实机械的有效压实厚度来计算单位填筑长度内的卸车数量。在摊铺过程中要根据土质及碾压机械等实际情况确定合适的虚铺系数，均匀摊铺填土。在快速施工过程中，应适当减小分层填筑厚度，从而提高压实质量，每层填筑厚度一般为30cm。
2.2压实
振动压实、冲压补强，采用40T振动式压路机震动碾压。首遍轻震稳压之后进行冲压补强施工，以提高填土压实质量，均匀填土的压实程度，加速填土的固结变形，以提高地基承载力。
2.3路基上层稳定处理
当路基分层填筑至路床以下60~80cm深度时，要用石灰或水泥对上层填料进行稳定处理，在路基上层形成80cm厚的石灰稳定碎砾石土层。该稳定土层能避免预制构件施工期间，施工荷载对路基上层的扰动及预制构件养护用水和雨水的冲刷渗透对路基的破坏。
2.4边坡防护
高填方路基边坡坡面暴露面积大，雨水冲刷和侵蚀常使坡面发生变形、滑坍和沉降等破坏。一般情况下，坡面防护多与整个道路主题工程施工同步进行，路面基层和面层的施工一般也在土基施工完成后及时进行，以缩短坡面裸露时间，减少由于雨水冲刷、下渗等造成水损害的程度。
3高填路基差异沉降模式分析
3.1路基填方压实度不足
路基施工前期，大型压实机械无法使用，只能人工进行压实或采取小型压实机械，导致高填路基底部压实度不足，而压实度不足或压实度不均匀易导致高填方路基出现过大的差异沉降，危害路基使用性能。像山区高速公路中的“鸡爪沟”地形。涵洞等构造物附近，为避免因强夯压实影响构造物稳定性，取消强夯等补强措施，往往因压实度不均匀而形成差异沉降。此外，施工过程中遇雨天时，路基积水严重，无法自行排出，使填土软化，压实作用不明显，使填土强度降低。
3.2路基刚度差异过大
桥头与路基交接处、横向半填半挖处、纵向填挖交接处和涵洞等构造物处，由于路基刚度相差过大，在路面动荷载等综合作用下，会引起明显的差异沉降，导致路面裂缝等病害。涵洞通常为混凝土结构，刚度大，涵洞两侧路基刚度则很小，往往要设计一定长度的过渡段，否则易引起过大差异沉降。
3.3填筑物成分不均匀
山区高速公路施工过程中，填筑物常常是开挖路堑、隧道产生的弃方。这些物质成分差异较大、级配也相差很远，特别是有的回填物具有膨胀性，在路基排水系统局部失效后，水的渗入会使路面产生胀起，影响行车舒适度，严重的会使路面破坏。在荷载的长期作用下，回填物质会产生不协调沉降变形。柔性路面会产生局部沉陷，刚性路面可能产生纹裂或局部沉陷。
3.4施工机械与碾压工艺方面的原因
在高填方路基填土的施工过程中，应按要求配备相应的整平、碾压机具，并按规范进行操作。若未按要求的压实工艺进行碾压，填土的压实强度不均匀，压实度达不到规定要求，将会导致路基产生较大的沉降变形。
4路基沉降的控制措施
1）定期观测路基施工期间的沉降量，在软土地基段设置沉降标志，保证沉降观测的精度频率和指标，绘制沉降曲线，分析路基沉降及稳定情况。
2）加快软土地基工程施工，确保路基有足够的沉降预压期。对于采用超载或等载预压的路段，预压期必须大于6个月，桥头至少预压3个月。
3）存在软土地基的桥头30m范围内建议设计粉喷桩，采用粉喷桩的路段，必须严格控制粉喷桩的施工质量。粉喷桩打入持力层后要进行超载1m、预压3个月处理，尽可能减少桥头沉降差，消除或减缓桥头跳车现象。
4）严格控制粉喷桩每延米水泥用量，所有粉喷桩都必须复搅，并严格控制复搅深度及质量；加强成桩后质量检测，进行单桩静载试验钻孔芯试验以检验桩身的质量。并进行水泥总量控制。此外，应对所有软土段采用静力触探方法测定，确保所有的粉喷桩都必须打入硬土层50cm以上。
5结语
总之，国内高填方路基工程分析研究工作已有了很大的进展，但仍有很多实际工程问题有待于解决，需要将理论研究与实际的施工结合才能真正解决高填方路基的沉降问题。
参考文献：
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