高填方路基沉降量控制方法及质量控制措施

吴联威

（上海建工集团股份有限公司海外事业部，上海 200030）

1 工程概况

此次研究以柬埔寨71C号国家公路一期工程建设项目作为研究对象，高填方区为K2+000～K5+000段，道路位于山沟内。设计人员对施工现场的具体情况进行了解后，决定采用高填方路基进行施工，道路沿线总长度为3.1 km，其中边坡部分的最大高度为24 m。

道路沿线的下方属于泥质粉砂岩，该地层的整体性能较为理想，可以作为地基的持力层。高填方路段的回填料使用砾石土。高填方路基可以细分为三级回填，每一级土方回填的高度为8 m，台阶宽度为2 m，每回填1 m高度进行一次增压处理。

2 沉降变形分析

2.1 有限元模型建立

（1）边界条件。

该项目的地质条件比较特殊，为了提高地基承载力，高填方路基的底部应该设置不透水层，该不透水层可以对多个方向造成约束；应将路基顶部设置为自由边界，确保不会出现竖向压缩或是水平位移。

（2）网格划分。

网格的尺寸与数量会对模型计算结果造成较大影响，为了保证高填方路基沉降计算的精准度，使用FLAC3D5.0软件完成对地基土的网格分块。

对于坡面2 m以内范围以及路床范围内的网格应采取加密处理，路床及坡面部分的网格尺寸设计为1 m×l m，其他部位的网格尺寸设计为2 m×2 m，地基土被细分为4 251个单元、5 892个节点。

（3）屈服准则。

计算高填方路基沉降的变形量时应使用摩尔-库伦本构模型，这种研究模型对计算参数的要求比较单一，计算结果非常精准，在土木工程中获得广泛运用。

2.2 高填方路基沉降计算结果

（1）沉降观测点。

该项目内的高填方路基的宽度设计为8.5 m，施工单位应该以1 m的间距设置沉降观测点，监测点距离路基中心线左侧使用“-”表示，右侧使用“+”表示。

路基中心线部位的沉降变形最严重，达到31.6 mm，路基两侧的沉降变形量值基本相同，路基两侧的沉降形变基本对称。进一步分析，局部与路基中心线之间的距离越远，路基沉降变形的程度越轻。在距离路基中心线2 m范围内时，监测点的沉降变形程度不断减小，速率较快，为2.95 mm/s；距离路基中心线超过2 m时，监测点的沉降变形波动趋于稳定，速率为0.94 mm/s。

这种现象可能由外部荷载促成，路堤与地基土会形成附加作用力，促使土体被挤压，导致土体变形现象，与路基中心线的距离存在紧密的关联性。

高填方路基各监测点沉降变形情况如图1所示。

图1 高填方路基各监测点沉降变形情况

（2）回填土方高度对路基沉降造成的影响。

项目的路基回填采用分层回填施工方式，为了有效探索路基沉降规律，分析回填厚度对路基沉降造成的影响。

各压实度下路基最大沉降如图2所示。

图2 各压实度下路基最大沉降

由图2可知，路基的土方回填厚度越大，路基沉降的幅度也会增大，二者之间呈现正比关联性。回填土的高度每增加1 m，路基沉降量增大2.67 mm，原因主要为回填土的高度增大后，路堤与地基土受到的荷载也会增大，使路基变形的程度增大。

3 沉降量控制方法

3.1 路堤填筑期沉降控制标准

（1）路基沉降控制标准规范。

对路基的沉降变形现象进行研究的过程中，需要对地基的沉降量、水平位移进行分析，同时对路基的沉降速率、水平位移速率展开分析。结合我国现行的规范要求进行分析，检测路基沉降时，检测对象主要涉及地面的沉降量、水平位移量、管线位移量。

（2）结合以往的成功经验控制路基沉降。

结合实际施工情况，路基沉降现象由多方面因素促成，面对不同地质条件的地基时，沉降控制标准存在一定差异。

（3）铺土工格栅。

高填方路基各个回填层之间必须铺设土工布，形成加筋土，有效地提升土体的抗剪强度、抗压强度，间接降低路基沉降的变形量。

（4）采用轻质填料。

通常情况下，轻质材料的重量比较小，使用轻质材料可以在一定程度上降低地基受到的荷载，相应减小土体沉降变形的幅度。轻质材料区域与常规性的路基区域之间应设置过渡段，即设置台阶，台阶的高度控制为0.5～1.0 m，坡比设计为1∶1～1∶2，有效保证路基的稳定性。

（5）地基处理。

路基范围内存在一定规模软土时，需要先对软土部分进行清除处理。软土层的厚度比较小时，可以考虑使用换土垫层法进行处理，换用水稳定性较强的材料进行回填，如砂、石子、砾石土等材料，回填完成后进行碾压处理，确保回填料的压实度符合设计要求。软土层的厚度比较大时，可以使用砂桩的方式进行处理，砂桩搅拌桩应该按照梅花形进行布置，砂桩的顶部虚铺厚度控制为20 cm。砂桩的长度与间距可以结合现行的规范进行确定。

（6）碾压控制。

使用重型压路机碾压，减少沉降量差。路基填筑采用振动压路机分层（20 cm/层）碾压，达到压实度93%的压实标准，下路堤压实度为92%，补压冲击碾压20遍，平均下沉量S=5.4 cm，计算有效压实深度为1.5 m，压实度平均提高至95%。路基高度4.5 m时，冲击碾压完成沉降率为1.2%。采用冲击碾压分层（压实厚度1.0 m/层），高填方路基高24 m，每层冲碾前10遍下沉量为5.5～8.5 cm，11～20遍下沉量为2.4～3.0 cm，与补压路基的11～20遍的下沉量（2.2 cm）相当。

3.2 路堤预压期沉降控制标准

（1）实测工后沉降法。

结合我国现行的管理规范，路基施工的过程中，路基沉降控制标准为桥头部位的路堤沉降量应控制在10 cm以内；涵洞部位的路基沉降量应控制在20 cm以内；较长段的路基沉降量应控制在30 cm以内。在实际施工的过程中，应对路基的沉降量进行观测，结合观测结果合理地确定标准化路基沉降量[1]。

（2）实测沉降速率法。

实际对路基进行施工的过程中，局部位置的沉降数据信息不完整，可能导致整体路基沉降数据的精准度下降。应在实际分析过程中兼顾路基实际沉降速率。

结合试验分析得出，对于柔性路面路基，在三个月的时间内，路基的沉降数据控制在5 mm/d以内；对于刚性路面基层，在三个月的时间内，路基的沉降数据控制在3 mm/d以内。

4 高填方路基沉降质量控制措施

（1）完善内部排水系统。

施工单位应采取排水措施，切实做好路基防渗处理，水渗透现象会导致路基产生横向裂缝，出现裂缝时，施工人员应立即使用填缝材料进行封堵处理。

（2）做好路基施工监测工作。

在实际施工时，应结合实际情况对路基结构中的局部软土层进行处理，在一定程度上降低施工安全事故爆发的可能性，同时有效降低路基出现沉降的可能性。

（3）优化控制路基荷载重量。

提升道路路基的承载力，使用冲碾补压方法可以在一定限度上提升路基的均匀性与密实度，有效地降低路基的沉降量，保证路基结构的整体稳定性以及强度。使用新的施工技术能够有效地节省大量的建筑材料，积极响应相关的环保要求，在一定程度上缩短施工工期，妥善解决路基变形、沉降等问题，有效保证施工质量。

5 结语

高填方路基施工时，地基基础受到的荷载非常大时，会出现土体沉降变形现象。土体沉降变形幅度过大会导致地基基础的稳定性受到一定影响，影响整个道路结构的稳定性，在这种情况下，道路的建设质量无法达标。施工单位在实际施工前，应对施工现场的地基结构进行勘察，结合勘察结果合理确定地基的沉降量，按照相关标准或规范加强对地基沉降量的管控，提高填方路基施工的质量。