关于高速公路路基沉降施工技术及质量控制的研究分析

2020-07-10王玉洁

商品与质量 2020年12期

王玉洁

山西交通控股集团有限公司运城北高速公路管理有限公司山西运城 044000

随着我国科学技术的不断发展，高速公路的施工技术也在逐渐完善，使我国高速公路施工建设不断突破。但就目前情况来看，我国高速公路施工仍然存在很多问题，例如路基沉降施工技术与实际工程施工不符等，为人们出行时的安全埋下了安全隐患。因此，为了提升高速公路建设的质量和使用寿命，应将当前的现代化施工技术应用在实际工程建设中，进而使高速公路建设质量得到控制。现阶段路基施工技术的发展较为成熟，各类有效措施已经逐渐完善，被各高速公路工程广泛应用，既保证了道路的施工质量，又为高速公路施工的稳定运行奠定了基础。

1 工程概述

某高速公路设计标准为双向四车道，起讫桩号为k18+000～k20+000，路基设计宽度为26.0m，实验路段全长为2km，全线设计车速为100km/h。该高速公路的基层为半刚性基层。该高速公路路面等级为1级改性沥青砼路面，上基层部分设计厚度为15cm；宽度为11.40m，下基层设计厚度为15cm；宽度为11.80cm，设计荷载为路面轴载标准BZZ-100KN。在施工过程中严格按照施工规定进行，提前进行施工前准备，将路基主料制作、混凝土级配、碾压等进行精细化管理，严格把控原材料质量，保证原材料符合建设要求。同时，该工程在施工过程中控制了压实度、混合料级配等，严格把控质量控制要点，使高速公路建设符合规定要求[1]。

2 高速公路路基沉降问题分析

2.1 路基填料不符合有关规定

路基所选用的路基填料，通常是路堑开挖土石方或隧道弃渣，存在很大差异。由于所选用的材料随意性大，很难对填料的质量和级配进行控制，会造成填料质量参差不齐，达不到路基填料的要求。如果填料的粒径不均匀，填层厚度较大时，小粒径的填料很难得到有效压实，在外界荷载的长期作用下，路基结构就会产生沉降变形。另外，回填料之间也存在较大差异，特别是很多填料具有膨胀性，当路基局部排水不畅时，会造成高路堤出现变形或破坏[2]。

2.2 路基压实度不足

压实度是评价路基结构密实度和稳定性的重要指标。压实度不足会直接导致路基出现不均匀沉降变形。若在压实度不足的情况下完成前期固结的高路堤，当路堤土体自重与各种附加荷载作用所产生的应力之和大于固结压力时，路堤就会出现沉降变形。附加荷载有以下几种，见表1。

表1 路基压实附加荷载

以上这些附加应力都会导致路堤土体有效应力的变化，进而造成土体出现压缩变形。

2.3 土体含水量不符合有关规定

由于受到地下水的影响，路堤土体含水量会反复发生变化，这就造成路堤土的容重在一定范围内波动。另外，地下水的变化也会造成路堤填土内部的负孔隙水压力增大，在地下水的作用下出现沉降变形。影响路基的地下水的主要来源包括地表水的渗流、地下水侧向补给和大气降水的补给。由于地下水的来源是不断变化的，其对路基沉降的影响呈现动态变化的特征。另外，地下水的潜蚀作用也会对路基土的有效应力分布、强度和结构组成造成很大影响，进而导致路基不均匀沉降。

3 高速公路路基沉降施工质量控制策略

3.1 布置路基沉降监测点

按照施工需要，选取500m高填方路基作为研究对象，布设沉降观测断面和沉降观测桩(点)。沿高填方路基纵断面方向布置两组沉降观测桩(点)，分别布置在左幅路基的路肩和超车道中心，本文主要以路肩观测数据作为研究对象。沿道路纵向每隔1 m设置一个单点沉降计。

3.2 沉降计布设

所选研究路段采用土石混填材料作为路基填料，其为该标段边坡开挖弃渣，主要成分为红泥岩和粉质黏土，路堤顶面回填采用砂砾。试验选用的单点沉降计为电感式，采用钻孔式安装。

3.3 建立灰色预测模型

随着沉降监测工作的进行，越来越多的位移观测数据出现，因此使路基沉降数据受到外界因素影响，且会随着时间推移而不断变化，导致数据偏差过大，如该工程6月的～8月的沉降为5mm/月以下，而随着时间的推移到9～10月的沉降即为7mm/月。若直接套用监测数据进行沉降预测，会导致结果存在很大偏差，因此需将原始数据引入到灰色预测系统进行处理，建立灰色预测信息模型[3]。

3.4 施工控制

根据有关规定，高速公路路基沉降速率应低于10mm，外侧的水平位移速率应低于5mm。路堤填筑过慢会造成人力财力浪费，因此该工程将路基沉降速率保持在9mm左右。在施工各阶段中需待沉降稳定后再进行下一阶段施工，以防止施工后沉降导致路面破坏。针对路基沉降稳定的判断，为预测得到的施工后沉降值小于设计容许值。

3.5 沉降监测

所选试验路段高填方路基最大填筑高度为12m，分别在左幅路基的路肩和超车道中心设置单点降计，每2m设置一组，共12个单点沉降计，安装深度分别为2m、4m、6m、8m、10m、12m。各监测点的关系曲线基本相似，其中前40d的沉降量变化呈线性递增关系，且到250天左右基本趋于稳定。同时，经过统计可知沉降监测经历了冬季，最大沉降量为78.91 mm，冻融对沉降量会产生很大影响，使高速公路路基产生波动。路基最小值为8.48mm，且应控制在规范要求的300 mm内。除此之外，超车道监测计的布设应满足施工要求，并结合该工程的实际需求进行下一步施工。