高填土路基下沉的原因和预防措施

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高填土路基下沉的原因和预防措施

　　在干线公路工程的施工及通车使用一段时间后，高填土路段经常出现路堤整体沉降或局部沉陷，导致路面破坏，从而使公路的使用性能大大降低。以下是小编整理的高填土路基下沉的原因和预防措施，欢迎阅读。

　　高填土路基下沉的原因和预防措施

　　1、高填土路基下沉的主要原因

　　高填土路基下沉的主要原因有软土地基沉陷、路基不均匀沉降、桥梁伸缩缝的跳车、桥梁涵洞两端填土沉降、排水设施不合理或不畅通及施工不够规范等。

　　1.1软土地基沉陷

　　在工程施工中，针对路基软土地段都需要进行特殊处理，诸如旧土基属于淤泥土、湿陷性黄土、膨胀土等，以保证公路投入使用后不产生明显的沉陷。但是，因软土的压缩性大，在自重的作用下产生沉降，或处理后的软土地基自然沉降时间不足，在通车运营后，软土地基继续沉陷，导致路基下沉，破坏路面。

　　1.2路基填料不均匀和控制不严造成的下沉

　　路基是路面结构的承载主体，承载着路面的主要荷载。其产生不均匀沉陷的原因主要有：首先，逐层或有些单层压实不够，施工人员把关不严，未按照规范要求施工，使得土基回弹模量降低和路基承载能力不足。其次，路基填料不均匀和控制不严，填筑材料密度差别较大，比如有部分填土为腐殖土、膨胀土、建筑垃圾及工业垃圾等填筑的路段，不同程度地会出现路基不均匀沉降。其三，构造物两侧填土、半挖半填路基的结合部处理不当，造成其压实度不足，由于处理不当而出现填料接缝结合部产生裂缝和沉降。

　　1.3高填方路堤施工过程中的下沉

　　由于施工地形复杂，有局部死角或边缘地带碾压机械不容易到达并实施碾压，从而使其下部无法压实，满足不了压实要求。

　　1.4桥梁涵洞两端沉降

　　一是由于台背填土未分层碾压或压实机械的作业面狭小或是压实不到位，通车后，引起路基的压缩沉降。二是填筑材料不符合要求或台背填料与台身的刚度差别大，造成不均匀沉降。三是在桥梁、涵洞与路基结合处，常会产生细小缩裂缝，雨水渗入后，使路基产生病害，导致该处路基发生沉陷。四是桥梁伸缩缝在选型和施工时考虑不周和处理不当，产生跳车现象。

　　1.5 排水设施不合理或不畅通

　　由于路基的防护、排水系统不完善，造成水流不畅，形成水害，引起路基变形，导致不均匀沉陷。

　　2、高填土路基下沉的防治

　　2.1特殊地基处理

　　特殊地基对路基具有极大的破坏性，只要外在荷载在土基上有可能出现有害的过大变形和强度不够等问题时，都要进行必要的处理。一般按处理的部位可分为地基处理和路堤处理，处理的方法如下：

　　其一，对于路基高度不高，软土层或淤泥层比较薄的地段，采用砂垫层、置换填土、反压护道、抛石挤淤的方法处理，以增强路基强度和稳定性。其二，对于排水地基，根据实地情况，采用砂垫层法、袋装沙井法、砂桩、塑料板排水法及置换填土来处理。其三，对于软土地基或湿陷性黄土地区比较复杂的地基情况，采用垫隔土工布、碎石桩、加固土桩及强夯的办法处理。其四，对于软土路堤的处理，采用垫隔覆盖土工布、增设土工格室、土工格栅等办法。

　　作者简介：周自林(1977一)，陕西安康人，工程师，从事公路建设与养护工作。

　　2.2选择合理的路基填料与严格施工控制

　　在公路填方路堤施工中，一般情况下土方量都较大，土源多且分散，因此土质也比较复杂，若都采用一种施工方法，施工效果很不理想。其一，细粒砂性土作为路堤填料的施工。细粒砂性土具有天然含水量低，塑性小，水分散发快，不易碾压成型的特点。经试验确定，一般细粒砂性土塑性指数( Ip)和液限（WL）分别为6—11和20—32。击实试验表明：细粒砂性土的含水量与干密度的击实曲线比较平缓，说明适宜压实所需含水量的幅度较大。细粒砂性土的渗透性好，适宜雨季施工。细粒砂性土在施工过程中除了含水量对压实的效果有较大影响外，压实功能对压实效果也有很大影响。试验表明：同一种土密度越高，施工中在保

　　证含水量在最佳含水量附近的情况下，如何提高压实功能便成为一关键问题，经过检测，细粒砂性土采用这种施工方法很难保证达到规范所规定的压实度。振动压路机工作时，用快速连续冲击作用于地面，每冲击一次对土壤产生一个压力波，土壤颗粒处于运动状态，实际上颗粒间的内摩擦已被清除，在运动状态下，颗粒能找到在土体中尽可能低的位置。一般在压实工作中，传递给材料的能量或压实功是一个非常重要的参数。这个参数是表示要求达到某一最小的压实度，每单位体积最少需要多少能量。在施工中一般振动压实非黏性材料比静碾压需要更少能量，压实黏性土时，振动和静碾压都需要较多的能量，这说明砂性土的碾压采用振动碾压效果更好。经过试验检测后发现，由于振动压路机激振力的传递，在施工要求的25cm -层的碾压范围内其压实度并不是很高，在15cm以下的土层压实度较高，而已填筑碾压完成并经检测合格的表层以下的填土层压实度经重新检测压实度提高了5010—15010之多，并有70u/o的检测点压实度超过了100%，经过重新标准击实试验，证实了这些数据的真实可靠。这表明：细粒砂性土作为路基填料时，可采用覆土碾压。细粒砂性土用作路堤材料只要采用一定的技术措施，不但在技术上是可行的，而且有时非常经济，只要选择适当的压实机具和施工方法，不但可以在雨季作业且施工方便、进度快，还很容易达到规定的压实度。其二，黏性土作为路堤填料的施工。黏性土具有很好的塑性，其C值（土的黏聚力）很高。黏性土的含水量对黏性土的工程性质有极大的影响。当土从很潮湿逐渐变干时，会表现出不同的物理状态，土也就有不同的工程性质。所以，控制好黏性土的含水量在最佳含水量附近时再进行碾压是至关重要的，在此前提下选择合适的压实机具，掌握适宜的碾压遍数和碾压速度就能达到规定的压实度，使路基的强度和稳定性能达到保证。压实以黏性土作为填料的路基，其分层碾压厚度对压实效果有明显的影响，压实厚度一般控制在25cm以内。潮湿黏土作为路堤填方材料时，其含水量往往比最佳含水量高出许多，即使空隙率已减至最低数值，其压实度还是不能得到保证。这时，就需要掺加部分外加剂来进行改良，比如用石灰稳定法是改进高含水量黏土特性的一种方法，试验证明，这种材料能有效地被压实。黏性土作为路堤填材时须准确地控制含水量，需要较大的压实功和较薄的压实厚度，当达到规范规定能够的压实度时，其强度较高。

　　2.3高填方路堤施工

　　高填方路堤施工，必须扎扎实实地进行路基的填筑，尤其对原地面的处理和坡面基地的处理，在做好这些的同时，还应注意以下事项：一是控制最佳含水量，保证土料在最佳含水量下达到最佳压实度。含水量大，可通过翻晒来实现，使其达到最佳含水量。二是掺外加剂改良。对含水量大、塑性高的土或强度不足的其他材料如含有大量细粒砂的砂质土掺入石灰、水泥工业废料或其他材料的稳定剂，对土的性质进行改良，达到填土要求。三是采用不同土质填筑路堤时，采取以下措施：层次应尽量减少，每一结构层总厚度不小于0.5m，不得混杂乱填，以免形成水囊或滑动面；透水性差的土填筑在下层时，其表面做成一定的横坡，以保证来自上层透水性填土的水分及时排出；合理安排不同土质的层位，采用不因潮湿及冰融而变更其体积的优良土填上层，强度较小的应填在下层；在不同土质填筑的路堤交接处应做成斜面，并将透水性差的土填在斜面的下部。四是填土、压实路基施工时，应严格按现行《公路路基施工技术规范》要求进行，并应通过试验路段来确定不同机具压实不同填料的最佳含水量、适宜的松铺厚度和相应的碾压遍数、最佳的机械配套和施工组织。对于路基工程施工，施工机械化水平高，严格分层填筑，分层碾压密实，每层平整度、路拱达到要求，以保证路基的强度和稳定性。

　　2.4桥头与涵洞两端的防治措施

　　由于桥涵两侧的地形条件特殊，施工难度大、易积水，导致填土产生沉降，在施工过程中，可以从以下几方面进行解决：一是地基处理。桥涵两侧地表杂物要清除至于净，做好填前压实和排水工作，使压实度达到规范值。结构物开挖的基坑应采用碎石类抗水性好，强度高的填料回填，并采用小型压实机械或打夯机具夯压，严格控制填筑和夯实质量，结构物如处于软土沉降区，必须根据实际情况进行特殊处理，宜采用粉喷桩、换填砂砾等处理台背的方法。二是台背填土。鉴于台背与填料二者的物理性能差异大，若在二者之间增设一段半刚性材料，使刚柔能得到相对的渐变过渡，可避免台背填料的集中沉降。如采用水泥或石灰稳定碎石土以及石灰稳定土等混合型填料进行填筑，抗沉降效果较好。保证台背填土质量：采用无机结合料进行填筑时，其压实厚度不宜超过15cm，选用合理的压实设备，保证其压实度。台背填土与路基衔接处应开台阶，台阶开至路基压实处。尽量保证台背填土与路基同步施工，以便提高台背填土的施工质量并使其有一定的沉降期。三是防止水的侵入。排水、桥涵等结构物处填土，在施工中要防止雨水流入，对已有积水沟可用水泵将其排除。对于地下水渗水，可设盲沟排出。当不得不用非渗水土填筑时，其上应设置横向盲沟。

　　2.5完善排水设施

　　为了保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态，必将影响路基稳定的地面水予以拦截，并排除到路基范围之外，防止漫流、聚积和下渗。同时，对于影响路基稳定的地下水，应予以截断、疏干、降低水位，并引导到路基范围以外，使全线的沟渠、管道、桥涵构成完整的排水体系。对于黄土地区的排水设施应注意防冲、防渗以及水土保持问题。在一般路段，路基排水沟渠包括边沟、截水沟、排水沟，要注意防渗、防冲，采取加固及防止渗漏措施；黄土地区公路边沟以采用浆砌片石加固效果较好；截水沟应设在离堑顶边缘以外不少于10m的地方，断面设置宜大，沟底纵坡宜在0.5 010—2.00之间，在填挖交界处引出边沟水时，注意出水口的加固。

　　3、结语

　　填土路基施工是路基工程中的重点，研究和把握好填土路基下沉的原因和预防及处理措施，就可以把可能出现的下沉问题处理在萌芽状态或尽可能减少下沉，从而能够顺利通过竣工验收，也为通车运营后形成良好的公路路用性能打下坚实的基础。

　　高填方公路路基沉降主要原因

　　1、设计方面的原因

　　（1）受条件限制，线路需要从山区经过，在设计过程中应严格按照相关技术规范提出的要求为高填方路基实施特殊设计。在实际设计工作中，未能够做好稳定性验算，直接按照一般路基设计，导致施工中或完成后，高填方路基产生较大沉降，对公路正常使用造成较大影响。

　　（2）在不良地质段进行路基填筑，尤其是高填方路基填筑时，因地表土体密度相对较小，无法提供足够的承载力，随着填料数量不断增加，土体产生压缩沉降及挤压变形现象，地基发生压缩变形将导致路基产生沉降。

　　（3）若高填方填筑施工中所用填料的性质较差，如混入劣质土，可能使路基产生沉陷破坏，特别是填料中含有膨胀土时，雨水后发生膨胀软化，风干后产生收缩，自稳性较差。在路基填筑中使用时，随着水分不断蒸发，将产生严重的收缩开裂现象，对路基造成危害。

　　2、施工方面的原因

　　（1）对填料进行分层填筑的过程中，需要严格按照相关规范提出的参数进行，若施工中随意改变填筑分层厚度，即便能够按照要求的压实参数碾压，也难以保证填筑层的压实度。在路基达到设计要求的标高后，将产生一定程度的沉降变形，这一沉降变形是各层的累计值，受填料自身重量和荷载反复作用产生。

　　（2）路基施工过程中，需要按照具体施工要求备好施工机具设备，包括整平机具与碾压机具，严格按照规范提出的要求执行各项操作，保证碾压的均匀性和密实性，避免路基碾压不到位产生沉陷。

　　（3）路基施工中，现场施工人员缺乏责任心，对技术进行管理不到位，导致现场混乱，影响工程施工质量，严重时将产生质量问题与事故，对路基整体稳定性造成严重影响。

　　（4）路基排水的主要任务在于将路基范围内土体实际含水量减小至允许的范围，土基实际含水量大、排水不良，将导致土质变松，使强度减小，引起边坡坍塌和路基沉陷等问题。

　　高填方公路路基沉降防治措施

　　1、高填方公路路基沉降治理措施

　　高填方路基沉降常见的治理措施有布设土工格栅和灌浆法等。布设土工格栅：使用切割机将裂缝两侧的沥青路面对称切除一定区域，铺筑土工格栅（用U形钢钉固定），然后再重铺筑路面。适用于路面有纵向裂缝，但路基沉降变形已经稳定的情况。灌浆法：先将路基沉降较大区域钻孔，将浆液通过注浆管均匀注入路堤填料和地基层孔隙中，以提高路基强度和压缩模型，减小压缩变形。适用于高填公路方路基沉降变形大，边坡破坏严重的情况。

　　2、特殊地段高填方路基地处理

　　以现场的实际施工条件为立足点，经技术分析后，制定可行的设计方案。

　　（1）若自然地面的土质条件较好，包含承载力、含水量在内的关键质量指标均满足要求，则采取先清表、后填筑的施工方法，清表深度以60cm左右为宜。

　　（2）施工现场有杂填土层时，将该部分清理干净，直至到达原土层为止（通常清理深度约2m），在此基础上组织路基填筑作业。

　　（3）杂填土层的厚度达到5m以上时，考虑桩基处理方案的可行性，经过对清表填筑与桩基处理两种方案的对比分析后，确定合适的方案。

　　（4）施工现场的地下水位较高时，将影响清表施工效果，此时可采取路基浅层片块石换填措施，此后再填筑施工。

　　（5）对于软土、膨胀土，则分情况考虑，浅层可以采取换填片块石的处理方法；深层的处理难度较大，可以先利用桩基础予以处理，再进一步组织路基的填筑作业。

　　3、路基沉降监测

　　路基施工完成后，应监测路基结构的沉降量及稳定性。具体方法为，在路基结构上设立3个或4个路基沉降的监测点位，并且将点位之间的距离控制在200m以内，选用全站仪、水准仪等精密仪器，观测路基结构的标高变化，以此得出路基结构沉降变化及趋势，用以为施工技术、施工方案的调整提供保障。

　　4、增强质量监控

　　为了更好地保障高填方路基施工技术与水平，必须建立完善的质量管理制度与技术监督检查体系。

　　（1）在高填方路基的施工过程中，必须构建完善的施工技术方案，从而给工程整体的运行提供有效的技术指导。

　　（2）加强监督与检查高填方路基施工过程中的重要环节，重视隐蔽性的工程。必须保证所有施工工艺符合相关的规定与要求，避免出现不规范性操作现象，并且必须制订相应的奖惩制度，以此来激励与奖励有突出贡献的项目部门与个人。

　　（3）对于新技术的应用，应该要不断健全建设施工方案，大力提升施工工人的意识，制订合理的高填方路基施工技术，从而使高填方路基的使用寿命得到有效保证，增加公路的承重效果与运输行业的安全性。

　　5、建立安全保障体系

　　安全保障体系作为安全施工的重要保障，在进行高速公路软基路段高填方路基施工时，需要成立相关安全机构，制定安全管理规范，做到有章可循，规范管理，所有监测人员都要认真学习安全生产条例及相关文件，明确安全职责，将责任落实到各个小组，强化安全职责。结合各项工作要求与项目特点制定安全监测方案，使每一个监管人员明确其监管内容，做好技术交底工作，为监测人员与施工人员配备安全帽与安全绳等安全设备，要求施工现场所有人佩戴安全装备，监控人员不得私自操作施工机械，元器件要按照分类存放至规定位置，由专人进行看管，如果借用相关施工材料需要严格按照程序办理，监测人员做好周围环境监测，有效防止自然灾害等造成安全危害。

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