谈路基沉降的原因及施工中的注意事项

罗建平

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西晋中 030600)

0 引言

山西省到2012年预计全省高速公路总通车里程将达到5 000 km，今年我省在建高速公路项目23个，这标志着我省高速公路的发展进入了快速发展时期，在这样的趋势下全国路基沉降的通病在我省已通车的高速路上也屡见不鲜。因此对于处理和预防路基沉降至关重要。

1 路基沉降的原因

路基的沉降不仅影响路基本身的稳定性，而且会导致路面结构层的破坏，路基沉降的原因大体分为两种:第一路基填料的选择和路基压实;第二原地基承载力不足。

第一个原因中路基填料的选择是指路基填料为路用性能不好的材料，如腐殖土、垃圾及建筑废料等，这些材料如果填到路基里经过长时间的腐烂会对路基的压实度及承载力造成不可估量的后果，进而造成路面大面积塌陷或局部路面龟裂(如图1，图2所示)。

图1 局部路面塌陷

图2 路面大面积沉降

路基压实是指路基在填筑过程中未按照路基施工规范及招标文件进行规范施工(层层压实到设计及规范要求且压实厚度不得超过规范要求)，特别在高填方及桥头路基填筑不规范和压实不到位所造成的沉降及边坡垮塌尤为明显(见图3，图4)。

图3 高填方路基未按要求压实造成的路基侧滑

图4 桥头路基沉降很明显

第二原因，原有地基承载力不足，有两层含义，其一图纸设计中没有对地基进行地基处理的方案和要求，其二设计有对地基进行的方案但承包商在施工中设计及规范要求施工未达到设计的预期效果。

以上原因也许各施工单位都清楚，但为什么各高速公路都有路基下沉的现象。首先要认清施工步骤及方法对路基的影响，路基填筑步骤及方法施工人员都比较了解。下面主要介绍路基处理的方法及作用。

2 软基处理的施工方法

1)换填土层法，将路基底下一定深度范围内的原状土用砂砾、灰土或素土进行换填，此方法主要用于低填路基、软基处理及湿陷性路基。

2)碾压夯实法，此方法主要是能够提高路基的强度及压缩性。方法主要有:冲击碾压法，强夯法两种(见图5，图6)。

图5 冲击碾压法

图6 强夯法

3)挤压法(见图7)，主要方法包括砂桩、灰土桩和素土挤密桩，其原理为在原有路基中成孔后，在孔中填入砂、土或灰土等材料，并进行分层夯实进而形成较大直径的桩体，利用成孔时对地基的挤压和填料时形成的桩体会使原有地基土粒彼此靠近，空隙减少进而达到提高路基承载力的作用。

4)加筋法(见图8)，该方法一般用于高填方路基或填挖结合部及新旧路基结合部位，它是通过在土中铺设如土工格栅或土工布等材料作为拉筋，在路基填筑好后在受到拉力、剪力作用时能够使荷载均匀分布到地基上，以减少地基所受到的集中负荷进而起到道路结构稳定的作用。

图7 挤压法

图8 加筋法

以上路基处理方法在我的工作阶段都有接触，但在临吉高速路基一标段以上方法随处可见，在此标段对于Ⅰ级非自重湿陷性黄土路段地基清表后进行冲击碾压，底部设20 cm厚3%灰土垫层。桥头路基过渡段采用强夯进行处理;Ⅱ级及Ⅱ级以上非自重湿陷性和自重湿陷路段，一般填方路基采用强夯处理后原地表填筑20 cm厚6%灰土垫层。桥头路段Ⅱ级及Ⅱ级以上自重湿陷性黄土地基，采用灰土挤密桩处理。

填方高度小于2 m的路段采用换填80 cm二八灰土处理。

3 软基处理在施工中的注意事项及方法

3.1 灰土换填时质量控制要点

主要有五个方面:

1)材料(土、石灰);

2)配合比(根据不同的土质需掺入的石灰量);

3)含水量控制;

4)均匀性(避免灰土中出现素土现象);

5)压实度(通过试验室确定适宜的施工参数)。

对土料的种类进行核实，路基的填料种类、质量应符合设计要求。填前对土场填料进行取样检验;填筑时对运至现场的填料进行抽样检验。对石灰及水泥进行检测确保其符合质量要求。填筑前按设计提供的配比进行室内试验，确定施工配合比。应保证灰土混合料的压实质量达到设计要求。严格控制压实含水量，确保压实度，注意养生，控制灰土本身的收缩裂缝。拌合料的均匀性是关键因素，严格控制拌合过程中的施工质量，确保拌合熟料的均匀性。

3.2 冲击碾压时应注意事项

1)冲击的方法:沿施工区域最外侧边缘行驶，行至路基中心点时，转弯反向沿线路中心方向起点行驶，至起点再转向路基边侧行驶，进行施工，在冲击碾压过程中行驶速度控制在15 km/h左右，每圈的轮与轮必须重叠1/3以上，以保证弧形轮中间部分被冲碾到，直至施工范围全部碾压完毕。2)一遍冲击碾压是指:在指定区域全部按上述要求满面冲击后为止。3)一次冲击结束后，按施工前准备工作中的测量方法，再次测出各断面冲击后的标高，并与原地面标高进行对比，截止路基无明显沉降。冲击碾压完毕后取地表下20 cm土样测得的压实度不小于93%。

为防止漏压还应该采用如下方法进行冲击碾压:1)每遍冲击碾压的起始位置前后、左右必须错开(前后0.75 m～1 m、左右0.5 m～0.75 m)。2)如果在施工过程中冲击碾压设备因故停机，再次启动时，必须让牵引车后退10 m以上，以避免冲击力不足问题的出现。

3.3 强夯法施工

在施工前，应先将锤重标定，并根据设计要求，在规定提升位置采用红布或作明显标记，固定其提升限位器。其次进行试夯并取得夯击次数与夯沉量关系曲线表，确定一夯点及二夯点达到设计标准的夯击次数。满夯时，锤之间要求重叠1/4锤径。在两遍夯击过程中后两击的沉降小于设计标准后，应对个别特殊点进行补夯的措施。强夯施工结束后场地整平，用压路机进行满面强振一遍，并对夯后地面进行标高测量，压实度检测。

3.4 灰土桩

首先应在施工前将场地平整并对孔位进行布点，其次注意成孔工艺:应先外排后内排，同排桩间隔1个孔进行，以免因振动挤压造成相邻孔缩孔或坍孔，在采用柴油振动打桩机时，应将带有特制桩尖的无缩钢管桩打入土层中至设计深度，成孔后停顿10 s左右，然后用履带吊车缓慢拔出钢管成孔。成孔后进行孔中心位移、垂直度、孔径、孔深检查。观察有无缩颈、回淤或渗水等现象，并且做好记录，已成桩孔要尽快回填夯实，防止土块和杂物落入孔内。

在大面积开工前应做几根桩的成孔实验，并且对回填后的灰土桩进行压实度测试，并对原地面向下1 m处土进行了原状土和挤密后的压实度测试。

在进行试验桩时应注意和确定以下几点:

1)试验段填桩孔土及生石灰的产地及各种试验数据和灰土配合比的确定(确定合格的材料)。

2)灰土配合比应按重量比的确定折算现场施工配合比，方便现场施工。

3)在施工前核定土的含水量和灰剂量，以保证拌合后的灰土含水量接近最佳含水量。

4)灰土回填夯实，夯实机就位后应保持平稳，夯锤对准桩孔，能自由落入孔底。桩孔保持干净，填料前应先夯实孔底至发出清脆声音为止。人工填料时应指定专人按规定数量均匀填进，不得盲目乱填，更不允许将送料车直接倒料入孔。桩孔填夯高度应超出设计标高20 cm，灰土回填、夯实采用连续施工，每个桩孔一次性回填、夯实。

5)已拌合的灰土不得隔夜，且在填料时应将含水量达不到要求，因风吹或太阳晒而失去水分的拌合料去掉。

6)生石灰应在施工前2 d～3 d进行充分消解。

7)试验桩完成后随机检测灰土桩压实度及桩间土压实度。完善施工时的各种数据，来确定试验桩施工时的工艺流程是否满足设计要求。

3.5 加筋法

加筋法在路基施工中主要为铺设土工格栅，施工方法及要求如下:

1)施工场地要求压实平整、呈水平状、清除尖刺凸起物。

2)格栅铺设:在平整压实的场地上，安装铺设的格栅，其主要受力方向(纵向)应垂直于路堤轴线方向，铺设要平整，无皱褶，尽量张紧。用插钉及土石压重固定，铺设的格栅主要受力方向最好是通长无接头，幅与幅之间的连接可以人工绑扎搭接，搭接宽度不小于10 cm。如设置的格栅在两层以上，层与层之间应错缝。大面积铺设后，要整体调整其平直度。当填盖一层土后，未碾压前，应再次用人工或机具张紧格栅，力度要均匀，使格栅在土中为绷直受力状态。

3)填料的选择:填料应按照设计的要求进行选取，以保证压实重量。

4)填料的摊铺和压实:当格栅铺设定位后，应及时填土覆盖，裸露时间不得超时48 h，亦可采取边铺设边回填的流水作业法。先在两端摊铺填料，将格栅固定，再向中部推进。碾压的顺序是先两侧后中间。碾压时压轮不能直接与筋材接触，未压实的加筋体一般不允许车辆在上面行驶，以免筋材错位。分层压实度为20 cm～30 cm。压实度必须达到设计要求，这也是加筋土工程成败的关键。

以上的地基处理方法的目的是利用对原有地基进行加固，进而改善地基的抗剪性、压缩性、抗震性及一些路基的特殊性。使之满足道路工程的要求，进而减少路基成型后产生的桥头跳车，涵洞通道凹陷、路面开裂的现象。地基处理的恰当与否直接关系到工程的质量、投资和进度，且软基处理对于节约基本建设投资，保证公路正常运营具有很重要的意义，所以在施工中要将路基填筑及软基处理作为重点检验对象，严格控制施工程序及办法，检验施工后的地基处理效果，进而做到心中有数，确保通车后路基的沉降达到最小值。