路基沉降与稳定的影响因素及施工控制

路基沉降与稳定的影响因素及施工控
制
摘要：通过时路基产生沉降和失稳的定性分析，阐述路基产生沉降与失稳的影响因素，并针对各种影响因素加强施工过程控制，减少工后沉降和不均匀沉降的发生，防止和降低路基失稳和沉降导致的各种质量隐患；
关键词：沉降：稳定；固结；滑移：压实度：
一、前言
在软土地基上修建高速公路，主要存在路基的沉降和稳定两大问题。

软土地基上填筑路基时，如果软土层滑动，路基就会失稳，将造成重大损失，在填土荷载的作用下，地基产生的不均匀沉降将导致路面结构和功能损坏从而是路面使用品质下降：在与桥涵等结构物连接处产生差异沉降，不仅会直接影响结构物的安全，而且车辆的激烈跳动严重影响行车的平顺性和乘客的舒适性，甚至引起事故。

因此在施工中通过加强过程控制，尽量减少工后沉降和不均匀沉降，防止路基失稳对提高道路工程使用品质和增长道路工程的使用寿命具有重要意义。

二、路基沉降与失稳产生的原因
(一)路基的沉降是因为路基填料选择不当，填筑方法不合理，压实度不足，在路基堤身内部形成过湿的夹层等因素，在荷载和水温综合作用下，引起的路基本身的压缩沉降。

本质是由于地基或者是路基本身土层的固结压缩排出空隙中的水分或者空气导致整体体积减小而造成的。

(二)路基边坡稳定的实质就是控制边坡滑动。

当由重力产生的滑动力等于土体抗剪强度产生的抗滑力的时候，土体就处在临界稳定状态，当滑动力大于土体的抗抗剪强度的时候土体就失去稳定。

路基边坡滑塌是公路边坡主要的病害。

根据边坡土质类别，破坏原因和规模的不同可分为溜方和滑坡两种情况。

三、工程措施及其原理
(一)沉降问题
路基沉降包括两部分：地基沉降和路堤本身的压缩沉降。

地基沉降通过软基处理来达到目的，路堤的压缩通过加强路基施工质量来控制后期的压缩变形。

1、软基处理的目的是使地基的沉降在施工期间大部分完成或基本完成，使地基在工程使用期间不至于发生不利的沉降和沉降差。

软基处理的方法软基处理的一般方法分为：换填法、排水固结法、复合地基处理、挤密、加铺加筋材料。

1 换填：以砂石，素土，灰土和矿渣等强度较高的材料，置换地基表层软弱
土，提高承载能力，减少沉降量。

经常用来处理浅层软土。

2 排水固结法：原理是软土地基在荷载作用下，土中空隙水慢慢排出，空隙比减少，地基发生固结变形，同时土的有效应力增大，地基土的强度增长，可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，使路基在使用期间不至于产生过大的沉降量和沉降差，同时增强地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性。

排水固结法是由排水系统和加压系统两部分组合而成，排水系统可在天然地基中设置竖向排水体(沙井，袋装沙井，塑料排水板)或者利用地基土层自身的透水性上排至地表通过地表设置的沙垫层横向排除路基。

3 振密，挤密法：原理是通过震动，挤压使地基土体空隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的，必要时候，在震动挤密的过程中，回填砂砾石，灰土，索土等与地基土组成复合地基，从而提高路基承载力，减少沉降量。

4 加筋法：在地基或者土体中埋设强度较大的加筋材料，使地基或者土体能承受拉应力，防止断裂，保持整体性达到提高地基土的整体抗剪性，提高承载力减少沉降或维持路基稳定。

经常用的加筋材料如土工布，土工格栅，刚塑格栅。

5 复合地基处理：通过打入加固体与或者加固材料形成加固体与未处理的部分土体形成复合地基，从而提高地基的承载力，减少沉降量。

经常用的如水泥浆喷桩，石灰搅拌桩，预应力管桩等。

2、路基填筑中控制沉降
1营企业在施工中加强对路基压实度的控制，减少工后路堤自身固结下沉。

2 控制路基填筑速度以免破坏软土地基结构性，增大地基沉降量。

(二)稳定问题
防止路基失稳主要是增强土体的抗剪力和减少士体的滑动力两个方面问题。

1、抗剪力控制
2 软基处理
各种软基处理如固结排水，换填，复合地基，挤密，加筋材料等都伴随着地基整体强度的提高，尤其是加筋材料在处理路基失稳中得到了相当广泛的应用。

2，对地下水，地表水渗流的防治
地下水，地表水的渗入不仅可以增加土体的重量，而且可以降低土体的抗剪能力，导致土体失稳，因此加强对地下水和地表水的引流和阻断对路基稳定具有重要意义。

2、抗滑动控制
1 加强沿河路堤坡脚防护，防止坡脚被冲刷掏空造成滑坡。

2 加强路基施工质量控制：实践证明经过充分压实的路基，其塑性变形，渗透系数，毛细水上升高度隔温，隔水性能都有明显的改善。

因为路基的失稳大都与水有关系，加强路基压实质量的控制可以明显增强路基抵御水毁的能力。

对于半填半挖路段和路基帮宽路段加强施工质量控制，保证压实度，按规范要求设置台阶，加筋材料的铺设，排水。

防护，导流，挡水设施的施工。

在路基施工中严禁贴坡，避免溜坡现象发生。

四、施工中应注意的问题
路基施工期间由于填土速度过快，导致软土结构破坏加大地基沉降量和沉降速度，甚至路基出现开裂，或者由于地基处理后没有进行沉降观测，在路基沉降速度仍然很大，工后沉降不满足规定的时候就开始路面施工，或者路基各层的压实度控制不严导致路基在自身荷载作用下出现压缩变形或者路基局部沉降量过大导致路面悬空现象。

由此可见施工控制对路基沉降和稳定重要性。

(一)软基处理施工
软基处理是通过各种工程措施来增强地基的强度和减少工程工后沉降和沉降差异，以此确保工程的稳定性和工后沉降满足设计要求。

道路工程常用的软基处理方法有如下几种：
1、换填法
当软土地基厚度不大的时候常采用抉填适宜材料的方法来处理地基。

在采用换填法处理地基的时候要注意将软弱层全部挖除不留隐患，保证换填材料质量和设计规定的压实度。

2、排水周结法
排水固结法由排水系统和加压系统两部分组成，排水系统主要在于缩短排水距离，加快排水速度。

该系统有水平排水垫层和竖向排水系统，当软土层较薄，或者土的渗透性较好而工期较长时，可以不专门设置竖向排水系统。

加压系统即起固结作用的荷载。

排水固结法施工中应该注意的问题：
1，保证排水系统的施工质量：其中包括竖向排水系统的深度，竖向排水系统的材料质量，确保竖向排水系统畅通。

横向排水系统(一般为沙垫层，碎石垫层)厚度，材料的透水性(含泥量不超标)，在路基施工期间(固结期间)保证横向排水系统的畅通。

2 加压系统：加压是固结排水的必要条件，为了保证地基的固结速度，在施工时候要保证加压系统的荷载，就是等载或者超载预压的时候要保证预压土的填土高度。

在预压土的顶部要设置一定的横坡便于排水，防止地表水下渗进入路基，危害路基。

3 沉降和稳定的监控：在采用固结排水法处理软土地基的时候要密切监控路基的沉降和路基的横向偏移，确保路基在满足设计要求的情况下才可以进行路面的施工，防止工后沉降过大，造成路面悬空而发生断裂。

4 工期的合理安排
采用排水固结方法处理软土基础，排水固结的速度一般较慢，路基稳定需要很长时间，尽量提早安排，加快施工为路基稳定留出足够预压时间。

3、复合地基处理
最常用的为浆喷水泥搅拌桩，主要控制水灰比及每米的水泥用量。

(二)路基施工
1、选择良好的路基填筑材料，必要时候对填料进行改性处置。

确保路基达到设计所需求的整体强度。

2、采取正确的填筑方法，充分压实路基保证达到规定的压实度。

主要控制：
机械设备、碾压工艺、含水量、填土厚度。

3、路基施工速度对沉降的影响：对于有结构性的软粘土地基而言，确定合理的填筑速度至观重要，过快的填筑速率会破坏软土结构性，加大沉降量，甚至会造成路基失稳，要控制外在荷载的加载速度，尽量减少附加沉降。

4、加强对地质资料的调查(防止暗沟暗塘危害)
在路基施工中由于设计地质调查不细致，经常会发现暗沟和暗塘，施工中要加强对地质的补充调查，防止因地质隐患给整体路基的沉降和稳定性带来危害。

5、加强对结构物回填等零星壤土的质量控制
结构物回填和一些零星壤土因为回填量少，作业环境限制，有时候大型机械无法作业，经常是路基施工的薄弱环节。

由于结构物回填经常是在结构物结束后才施工，导致这些部位的填筑速度，固结时间与正常路段有所差异。

而这些部位因为结构物与路基的基础处理方法不同导致的沉降差异是引起结构物与道路衔接处跳车的基本原因，但该处路基自身的因施工质量原因导致的固结沉降也是原因之一，因此对这些部位加强施工质量控制具有重要的意义。

在施工中质量控制要点：在结构物强度达到设计要求后回填；保证每层填筑厚度不超标；采用一些人工手动碾压工具，确保碾压到位，不留死角；一般采取对称回填，以防对已完工结构物产生较大的侧向不平衡压力导致结构物的损坏；在施工中加强质量检测，确保施工质量。

6、注意防止地表水和地下水对路基的影响
土的水稳定性不好，尤其是素土路基和膨胀土路基对水的敏感性更强。

这就要求在路基施工整个过程中都要注意隔离地表水和阻断地下水对路基的不利影响，地表水是通过快排，不积水来达到目的的，如加大路基施工的横坡，保持临时边沟的通畅，如因地形因素导致地表水无法自然排除的时候，必须设置泵站确保路基不被地表水浸泡。

阻断地下水是通过工程设计的滤水层，或者是封水层来达到这个目的，滤水层在施工中和施工后要一直保持通畅，防止地下水上升积聚。

7、注意排水防护工程的施工
路基在使用期间的质量隐患大多都与水毁有关，因此加强排水，防护工程的质量控制，是道路工程长期处于干燥的环境中，对延长道路工程的使用寿命，减少质量隐患具有重要的现实意义。

排水防护工程施工质量控制要点：理解设计意图，在施工中保证工程满足实际需要；原材料和现场施工质量；因排水防护工程与地形，地貌的关系很大，在施工中最重要的是因地制宜，多与设计沟通，确保排水防护工程能最好的起到保护道路的作用。

五、结束语
实践证明，在施工中通过对软土地基处理质量控制，路基压实度的控制，施工环境的控制(主要是地表水，地下水)，加强排水防护工程的施工控制，使道路工程长期处于适宜的环境中，对道路工程的沉降控制和道路工程的稳定，道路工程的使用寿命和使用品质具有重要的意义。

参考文献
[1]黄晓明，张晓冰编著，公路建设质量通病分析与防治[M] 北京：人民交通
出版社
[2]钱劲松，新老路基不协调变形及控制技术研究[D]，上海：同济大学，2004
[3] 《公路路基施工技术规范》JTG F10―2006[s]北京：人民交通出版社，2006。