浅论软土地基路基填筑速率的控制技术

王正刚

（益阳远程公路建设有限公司，湖南 益阳413000）

高速公路作为城际、省级的骨干交通形式，在满足汽车重载化需求的同时，也对路基、路面提出了更高的要求。在高速公路建设过程中，因为城市分布、交通网络规划等因素的影响，常需要贯穿不良地基地段，尤其是我国东南方沿海、沿湖、沿河城市的软土路基路段，修建高填方路基时，需解决路基沉降、不稳问题。学术研究和工程实践表明，路基填筑速率会受到多种因素的影响，其中工后沉降的影响最为显著。因此，在进行路堤填筑施工时，应该根据施工路段具体情况，进行详细的分析研究，给出合理的填筑速率，指导填筑作业的进行。

1 工程概况

1.1 某公路工程，途经洞庭湖软土区，路段总长1.742km，根据工程地质勘测报告，该路段软土类型主要是淤泥质粘土，含有机质，层厚1.2～11m；淤泥质粘土天然含水量44.6%，饱和度98.9%，孔隙比1.227，液限49.4%，塑限27.8%；该路段具有强度低、含水量高等软土路基的典型特点。

1.2 路线的K3+700-900 段，因土质过于松软，因填筑速率控制不合理，孔隙水压力过大，造成已路堤坝滑塌（见图1）。为保障路段施工正常进行，采用了增设反压护道、加强结构防护，重新填筑路基，经过一段时间的沉降，监测数据显示趋于平稳，说明采取的防治措施效果显著。

图1 软基路堤垮塌

1.3 文章选取K3+800 断面作为典型断面，通过监测软基沉降和稳定性数据，指导该路段填筑施工。同时该断面的监测数据，也用来分析软基路堤填筑速率控制标准的依据。

2 软基动态监控方法

2.1 监控仪器及作用

2.1.1 对K3+800 断面进行数据监测前，需要提前布置监测仪器，仪器埋设见图2，所需监测数据和所用监测仪器如下：

图2 K3+800 断面监测设备埋设示意图

2.1.2 采用静力水准仪，对该断面的地表总沉降数据的监测，该数据可以有效反映在上部承受荷载的情况和地基的变形特性。通过监测数据，可以绘制出沉降曲线，以更加合理的对地基固结情况、工后和最终沉降量进行预测，通过分析地表沉降数据与其它监测数据，更加合理的控制路基填筑速率。

2.1.3 采用水泥边桩和测斜管方案，对路基稳定性进行数据监测，通过布置边桩的方式，可以很好的完成该断面的稳定观测，此外，还能够有效地降低该断面水平位移，减少土体破坏与开裂风险的发生。

2.1.4 采用孔隙水压力计，对软基填筑孔隙水压力进行数据监测，通过地基固结速率数据，合理的控制路堤填筑速率，能够有效降低附加沉降量，减少路基失稳现象的发生。

2.2 软基动态监控原则

2.2.1 路基的纵向代表断面的选择，关乎能否掌握该路段的路基地质真实数据，因此，所选路基纵向代表断面，必须能够有效反映该路段的真实情况；在横向断面上一般根据施工路段实际情况，合理布置多个测点，以保证监测数据能够反映路基真实情况。

2.2.2 路堤填筑施工过程中，应明确监测控制标准，为避免失稳和大幅度沉降造成路堤破坏，应重点进行沉降和稳定监测。

2.2.3 应该根据施工需要，选择合理的监测频率。施工路段沉降及稳定监测，应该与施工频率相适应，以监测数据指导施工。每次进行填筑施工作业之前，都应进行数据观测，如施工间隔时间过长，监测频率也应保证不低于3d 每次。

2.2.4 在路堤填筑施工作业过程中，一旦发现路基失稳风险，应马上停止施工，并根据施工现场实际情况，制定并实施防治措施，待排除失稳风险后再进行填筑施工。

3 施工监控数据分析及加载速率控制

3.1 孔隙水压力分析及控制

3.1.1 通过监测，利用施工路段的路基孔隙水压力数据，得出荷载-孔隙水压力曲线转折点，可以有效的控制路堤填筑速率。在施工路段的土体达到屈服极限之前，随着填土高度的增加，孔隙水压力呈线性规律变化，在施工路段的土体达到屈服极限时，孔隙水压力急剧变化，会出现明显的转折点。

3.1.2 下图3 是反映地基深度不同的情况下，所在深度的孔隙水压力、填土高度和时间的关系曲线。

图3 填土高度、孔隙水压力、时间对比曲线

3.1.3 观察图3 可知：在开始进行填筑施工作业时，随着填筑高度增加，孔隙水压力保持小幅度上升；当路堤填筑高度达到1.9m时，水压增长明显加速，该现象表明，测点附近土体已达到屈服极限，局部开始受到剪切破坏，此时应立即停止路堤填筑施工，防止失稳风险发生，待孔隙水压力消散之后，再进行填筑作业。

3.2 地表沉降分析及控制

3.2.1 在荷载作用下，地基内部原有的固结状态被破坏，导致侧向变形，地表出现沉降，土地的固结程度，随着时间的变化而变化，侧向变形程度则随着荷载大小而变化。在进行填筑施工作业时，一旦填筑速率过快，地表承受的荷载急剧增加，而孔隙水无法及时排出，就会引起地基较大的侧向变形，导致大幅度的沉降现象的发生。

3.2.2 在进行路基填筑施工作业时，如果出现沉降速率急剧增大或施工过程中大的沉降速率高频出现，此时软基段路堤已出现整体性破坏。下图4 为累计沉降量、沉降速率、时间对比曲线。

图4 累计沉降量、沉降速率、时间对比曲线

3.2.3 观察图4 可知：当填筑施工高度为1.9m，路堤下土体达到屈服极限时，沉降板2 的沉降速率和累计沉降量均发生急剧变化，这两项数据表明，土体内部局部剪应力达到极限，土地结构开始发生剪切破坏，导致加速沉降现象的出现。此时应立即停止填筑工序，待地基固结，沉降稳定后，再进行填土施工。

3.2.4 分析该路段的沉降监测数据可以发现：当沉降速率小于10mm/d 时，可以用沉降速率这一指标，对施工路段的填土速度进行控制，沉降速率大于10mm/d 时，应马上停止填土施工，等待地基固结沉降稳定。

3.3 侧向位移分析及控制

3.3.1 在进行侧向位移观测时，除了要对边桩位移进行观测之外，还需要沿不同深度层次，进行侧向位移观测。两指标对应的侧向位移的速率及量值大小，均是评价路堤稳定性的关键指标。

3.3.2 因为软粘土地基在承受荷载时，会在荷载的作用下发生水平位移，因此，可以此作为指标，控制填筑施工速率。结合工程实践，地表水平位移在坡脚位置监测相对容易，且该位置对水平位置变化最为灵敏，所以结合工程实际，通过给定坡脚位置水平位移限值的方式，监测地基稳定性，控制加荷速率，是一种行之有效的控制方法；下图5 为测斜管位移曲线图。

图5 测斜管位移曲线图

3.3.3 观察图5 可知：侧向位移的发生范围，主要在地表与之下10.5m 范围内，其中以地表以下6 米处，侧向位移幅度最大；所监测到的最大侧向位移速率为1.97mm/d，远低于工程实际制定的侧向位移速率控制值6mm/d。

3.3.4 观测数据显示，在地表下6.0m 范围内，路基土体发生向路基内部位移的现象，结合所查阅文献和施工实践，认为该现象产生是因为侧斜导管刚度大于软基，目前尚无有效的技术手段，可以完全解决这一问题。所以利用深层最大侧向位移速率指标，进行填筑速率控制，偏于不安全。

4 结论

通过对洞庭湖软土区工程实践的项目检测数据进行研究和分析得出结论：在该路段进行填土施工作业时，地基土体达到屈服极限状态时，地表沉降速率为10mm/d，综合孔压系数发生急剧变化，因此可以使用这两项指标，合理控制填土速率。因深层最大侧向位移速率，无法有效的反馈路基内部的侧向位移实际情况，因此该指标不适用于控制填土速率。该结论在同类工程中也具有一定的适用性。