高速公路路基沉降施工技术及其质量控制研究

陈鹏

摘 要：路基沉降是影响高速公路使用性能和安全的关键因素。本文从地质条件、气候环境、路基填料和施工工艺等方面分析了路基沉降的成因，重点研究了地基处理、路基填筑、排水固结等施工技术，提出电渗固结技术和土工合成材料加筋技术的应用探索。在质量控制方面，提出了加强施工材料与工艺管理、施工过程监测与反馈控制，建立健全质量管理体系等措施。研究成果可为高速公路路基沉降施工提供理论指导和实践借鉴，对提高路基施工质量具有重要意义。

关键词：高速公路 路基沉降 施工技术 质量控制 电渗固结

随着我国交通运输行业的快速发展，高速公路建设规模不断扩大。新修订的《中华人民共和国公路法》为加快公路高质量发展提供了法律保障。然而，路基沉降问题频发，严重影响着高速公路的使用寿命和通行安全。为有效控制路基沉降，提高高速公路建设质量，亟需开展路基沉降施工技术及其质量控制的系统研究。本文将从沉降成因分析入手，重点探讨先进的路基沉降施工技术，提出切实可行的质量控制措施，以期为高速公路路基施工提供技术支撑。

1 高速公路路基沉降成因分析

高速公路路基沉降是一个复杂的过程，其成因受到多种因素的综合影响。从工程实践来看，地质条件、气候环境、路基填料和施工工艺是导致路基沉降的主要因素。下面将从这四个方面进行详细分析。

（1）地质条件因素：软弱地基土层压缩性高，强度低，上部荷载易导致较大变形。膨胀土、碎屑岩遇水软化，体积增大，引起沉降。岩溶塌陷、采空区沉陷等不良地质条件也是重要因素。应全面勘察地质条件，采取针对性处理措施。

（2）气候环境因素：多雨地区降水入渗，增加含水量，降低土体强度，加剧变形。暴雨冲刷边坡，引发局部沉陷。季节性冻土区，冻胀融沉导致不均匀沉降。干旱区温差大，土体开裂，利于水分入侵，加剧沉降。设计施工应考虑气候特点，采取相应措施。

（3）路基填料因素：填料级配不良、含水量高，压实效果差，易产生不均匀沉降。细颗粒土、有机质含量高，降低强度和稳定性，增大沉降。弱风化岩、泥岩遇水软化，导致湿陷变形。应加强填料质量控制，优选级配良好、强度高的填料，控制含水率和压实度。

（4）施工工艺因素：填筑速率过快、压实不足留下隐患，导致后期沉降。碾压设备选择和碾压遍数控制不当，达不到设计压实度。软基处理换填深度不够、强夯参数偏低，降低地基承载力。排水措施缺失，地表水入渗，软化土体，加剧沉降。应严格控制施工工艺，优化碾压和软基处理，完善排水系统。

2 高速公路路基沉降施工技术研究

2.1 地基处理技术

地基处理是控制路基沉降的关键环节，根据软基土层特性和工程要求，可采用换填法、强夯法和深层水泥搅拌桩复合地基技术等方法。换填法适用于浅层软土地基，通过挖除软弱土层，回填碾压密实的砂石等材料，提高地基承载力，减少沉降。对于稍深的软土地基，强夯法可通过重锤自由落下产生的冲击波，使土体迅速压密，显著改善地基性能。复杂软基条件下，深层水泥搅拌桩复合地基技术可将水泥浆液与软土充分搅拌，形成桩状固结体，桩土共同作用明显提高地基整体刚度和强度，控制沉降。工程实践中，应综合考虑软基特点、施工工期、经济性等因素，合理选择地基处理技术，优化设计参数，规范施工工艺，确保地基处理质量，从而有效减少路基沉降。

2.2 路基填筑技术

路基填筑施工是控制沉降的重要手段，采用合理的填料选择、铺填和碾压工艺，可有效提高路基的稳定性和耐久性。分层填筑与碾压技术是常用的路基施工方法，通过将填料分层铺填，控制每层松铺厚度，利用振动碾、胶轮碾等设备分层碾压，达到设计压实度要求，可显著减少填筑后的沉降量。针对特殊路段，如桥头路基、软土路基等，采用轻质填料如泡沫混凝土、膨胀珍珠岩等，可有效减轻路基自重，降低软土地基应力，减缓沉降。土工合成材料加筋技术通过在填料中布设土工格栅、土工布等高强度材料，利用其拉伸强度和与填料的摩擦作用，提高路基的抗变形能力，延缓沉降进程。同时，加筋材料有助于填料的均匀受力，减少局部沉降。在实际工程中，应结合材料特性和现场条件，合理选择填筑技术，优化施工参数，加强质量控制，确保路基填筑的施工质量。

2.3 排水固结技术

排水固结是加速路基沉降和固结的有效技术手段。塑料排水板施工技术通过在软土中插入塑料排水板，利用其双面滤水和内部通水的特点，加快土体中水分的排出，促进土体固结。塑料排水板具有渗水系数高、截面积小、柔韧性好等优点，布设方便，能显著减少土体固结时间。真空预压技术是在填筑路基前，通过真空装置抽出路基土体中的水分和空气，利用大气压力的作用，使土体得到预压密实。该方法可有效降低土体含水率，提高土体强度，减小后期沉降，特别适用于饱和度较高的软土路基。近年来，电渗固结技术引起了研究者的关注。通过在土体中埋设阳极和阴极，利用直流电场使土颗粒带正电荷的水分向阴极迁移并排出，同时阳离子聚集，土颗粒絮凝，达到快速脱水固结的效果。实践表明，电渗固结可大幅缩短固结时间，具有广阔的应用前景。工程中应根据软土性质和工期要求，合理选用排水固结技术，优化设计参数，加强施工监测，确保沉降和固结效果。

3 高速公路路基沉降质量控制措施

3.1 施工材料质量控制

工程设计阶段，应根据路基填筑要求和现场地质条件，合理选择填料材质。优选级配良好、压缩性小、强度高的砂砾石、片石等粗粒材料作为路基填料，严格控制细颗粒含量和有机质含量。对于利用工业废弃物如粉煤灰、矿渣等作为填料时，应进行必要的无害化处理，并检测其颗粒组成、压缩性能等指标，确保满足路基填料技术规范。施工阶段，应加强对进场填料的抽样检测，严格控制填料的粒径、含水率、密度等关键指标，剔除不符合要求的材料。对于软基处理中使用的水泥、石灰等胶凝材料，应审查供应商资质，检查出厂合格证和材料品质证明，确保其品质可靠。在排水固结施工中，应加强塑料排水板、土工布等材料的质量验收，选择渗水系数高、抗拉强度大、耐老化性能好的优质产品。通过从材料源头把控质量，严把进场材料质量关，为后续路基沉降控制奠定基础。同时，还应做好材料的现场存储和防护，避免材料受潮、污染等影响其性能。建立完善的材料台账管理制度，确保材料质量可追溯。

3.2 施工工艺质量控制

在土方填筑施工中，应通过现场试验确定合理的松铺厚度和压实设备，控制分层填筑厚度，并采用与填料性质相匹配的压路机，合理确定碾压遍数、速度和轨迹重叠率等参数，确保每层填土达到设计压实度要求。软基换填施工时，应严格控制换填材料的级配、含水率和压实度，避免因施工载荷过大导致软基侧向变形和隆起，引发工后沉降。对于采用强夯、水泥土搅拌桩等措施处理深厚软基时，应充分论证设计参数，通过现场试夯、试桩优化确定夯击能量、桩长、桩距等关键参数，并严格控制施工偏差，及时复测处理效果，确保地基处理达到预期。在排水固结施工中，应严格控制塑料排水板的插入垂直度、间距和深度，合理确定真空加载的布点和真空度，定期监测地表沉降量，根据沉降速率和固结度动态优化真空时间，确保固结效果。同时，要加强施工人员技术交底和操作技能培训，提高其工艺执行的规范性和一致性。通过全过程、全要素的施工工艺管控，确保路基沉降控制措施落实到位。

3.3 施工过程监测与反馈控制

施工过程中，应合理布设沉降板、层间沉降计、孔隙水压力计等监测设备，实时监测路堤、路堑各部位的沉降变化情况。定期利用高精度水准仪、全站仪对路基沉降进行跟踪测量，绘制沉降－时间曲线，分析沉降速率、趋势和空间分布特征。针对软基路段，应加密监测断面，增加测点布置，重点关注不同软基处理工艺的沉降控制效果。及时对比监测数据与设计要求，评估沉降控制措施的有效性，预判沉降发展趋势。一旦发现沉降速率异常、不均匀沉降等问题，应及时采取卸载、强夯、注浆等处治措施，并调整施工参数，优化施工组织，控制沉降发展。同时，要建立完善的监测信息化管理系统，实现监测数据的自动采集、传输、分析和预警，为沉降控制决策提供数据支撑。要加强监测成果的动态分析和反馈，定期召开专题会，研判沉降发展趋势，优化完善沉降控制方案，做到"监测－分析－反馈－控制"的动态闭环管理，确保沉降控制目标实现。通过科学规范的监测反馈控制，动态指导路基沉降质量提升。

3.4 建立健全质量管理体系

施工企业应建立以项目经理为第一责任人的质量管理组织机构，配备专职质量管理人员，健全质量管理制度体系，制定科学的质量控制目标和措施，明确各岗位的质量职责和管理要求。一是要加强质量管理队伍建设，定期开展质量控制知识和技能培训，提高其专业素养和管理水平。二是要建立质量例会和质量通报制度，及时研判质量动态，部署质量控制重点，解决质量问题。三是要健全完善质量奖惩机制，将沉降控制效果纳入考核范畴，与项目绩效、个人评优挂钩，调动全员参与的质量控制积极性。四是要强化第三方质量监督管理，邀请专家对沉降控制关键环节开展旁站指导，对隐蔽工程实施见证取样和平行检验，确保质量控制过程真实可靠。五是要加强质量检验检测力量配备，完善试验室条件，配备路基压实度测定仪、静力触探仪等快速检测设备，提高质量评定的智能化水平。六是要注重施工过程质量数据的分析挖掘，建立质量问题台账和分析报告制度，总结沉降控制经验教训，持续改进完善。通过构建系统完备、执行有力的质量管理体系，形成全要素、全过程的质量管控，为高速公路路基沉降质量控制提供坚实保障。

4 工程实例分析

4.1 工程概况

以某高速公路路基沉降控制工程为例，该路段全长46.5km，设计速度120km/h。路基宽26m，最大填挖高度18m。沿线地层主要为粉质黏土、淤泥质土等，局部分布软土。考虑到工程所处区域地质条件复杂，软土广泛分布，且填方路基较高，存在显著不均匀沉降风险，因此有必要采取综合性的沉降控制措施。

4.2 沉降施工技术应用

针对路基沉降控制需求，本工程采用了地基处理和填筑施工相结合的综合施工技术。软土路段采用水泥土搅拌桩复合地基处理，设计桩径500mm，间距1.5m，处理深度3—10m。普通路段采用常规分层填筑，但在临近桥头路段采用了轻质粉煤灰填料置换施工，有效降低了桥头附近路基填土自重应力。在填筑施工过程中，严格控制每层虚铺厚度30cm，碾压遍数不少于8遍，保证压实度达95%以上。同时，在填筑体内设置一布两膜的土工合成材料隔离层，增强路基整体稳定性。

4.3 质量控制措施实施

在本工程施工过程中，全面实施了材料、工艺、监测等全过程质量控制。施工材料严格把关，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，粉煤灰选用I级优质粉煤灰，土工合成材料选择国内知名厂家产品，并提供第三方检测报告，确保原材料质量。搅拌桩施工严格控制搅拌叶片提升速度和水泥掺量，并随桩取芯检测桩身完整性和强度。填筑碾压施工要求驻地试验室每日检测填料含水率和压实度，确保均匀性，并动态调整施工工艺。沉降监测布设了若干条监测剖面，布设间距50—100m，分别选用水准仪法和沉降板法进行定期检测，并要求日沉降速率小于3mm/d。对于监测数据异常路段，及时会商分析原因，采取针对性处理措施，并跟踪复测。同时，还构建了施工质量信息化管理系统，及时记录各工序质量检验数据，形成质量控制闭环。通过全面有力的质量控制，有效保障了本工程路基沉降控制效果。

4.4 工程效果评价

通过采取前述综合沉降控制技术和质量管控措施，本工程路基沉降控制效果良好。监测数据表明，水泥土搅拌桩复合地基路段180天沉降量小于80mm，桥头路段轻质填料路段沉降量小于30mm，其他一般路段平均沉降量控制在50mm以内，各路段沉降均匀性较好，满足规范要求。试运营一年多来，路面服务品质良好，未出现因沉降引起的路面破损和行车舒适性问题。实践表明，针对不同地质条件和工程部位，科学采用综合沉降控制措施，并实施全过程精细化质量管控，是控制高速公路路基沉降的有效途径，值得在类似工程中推广应用。

5 结语

高速公路路基沉降施工技术研究对于保障公路工程建设质量、提高通行安全和使用寿命具有重要意义。本文系统分析了路基沉降成因，探索了地基处理、路基填筑、排水固结等方面的施工技术，提出了完善的质量控制措施。研究成果可供高速公路建设单位参考借鉴，推动路基沉降施工技术进步。但受限于研究时间和条件，本文尚有不足之处，未来应进一步开展电渗固结等新技术的工程应用研究，持续完善路基沉降质量控制体系，为建设更加安全、耐久的高速公路提供有力保障。

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