高速公路路基下沉原因分析及处理

探讨高速公路路基下沉原因分析及处理【摘要】：本文结合笔者多年施工经验，分析了高速公路路基沉陷等病害采取行之有效的加固处理方法，以确保路基一直处于良好的技术状态，以此来满足高速公路的运营和通行。

本文对高速公路路基沉陷的影响因素和加固处理方法进行了浅要的分析。

【关键词】：高速公路；路基；下沉1 、引言造成高速公路路基下沉的原因较多较复杂，除去长期受汽车载荷这一因素的影响外，还受到路基自身的填料、施工压实情况等的影响。

针对各种因素，就要求对路基下沉的原因进行详细分析，才能提出相应的针对性强的改进措施，从而保证了我国高速公路路况稳定，保障了交通的顺畅。

2、导致路基下沉的因素我们知道，路基固结总沉降量 s 包括三部分：s = & + sf+ so式中： &—瞬时沉降；sf—主固结沉降；so—次固结沉降。

瞬时沉降是由于剪切变形而产生的附加沉降，不是土体体积压缩产生的沉降；主固结沉降是加荷后土体内孔隙水压力逐步消散而产生的体积压缩变形；次固结沉降是指主固结沉降发生以后继续发生的沉降。

出于地形的限制必须要进行分层碾压，我们分别设为s1、s2、s3……s8等等。

从上述公式显而易见，由于 s 值一定大于 0，所以 s1+ s2一定于 s1； s1+ s2+ s3一定大于 s1+ s2。

依次类推，随着填土高度的增加，沉降量也在不断增加。

不难发现，从路基填土两侧到路基填土中央的σs 值呈递增发展，因此公路路基沉降是不能绝对避免的。

2.1 由原地基地质下沉导致的2.1.1 原地基地质不良的原因介绍直接影响高速公路路基的因素是受其所处位置的地质条件的干扰，例如一些常见的是软土地基，该地基的土层中含水量高，导致土质较软，或是其它的一些自身密度低的粉土、淤泥土质，其自身的承载能力较低，如果受到较大的负载时就会出现变形，伴随不断增加的地基填料，在填料的压力作用下，之前的土层就会出现沉降现象，这就导致了地基的沉降或是出现路面开裂现象。

2.1.2 因为外界因素的变化导致的地基承载力降低路基在施工过程中没有做好排水工作，如果发生长时间或较强的降水，就会出现大量地表水进入地基的现象，在水的浸泡下，导致地基变软，承载能力也会随之下降，也会在上部压力的作用下产生下沉现象。

2.2 路基自身下沉引发2.2.1 路基填筑材料不合适高速公路在进行路基施工时，因为所用的填料土中包含种植土或者是腐殖土，这会导致地基中产生大量的有机物，也会降低地基自身的耐水性和强度，就会导致路基出现塑性变形或是沉降现象。

该土质在经水浸泡后，会出现膨胀，但是一旦水分慢慢蒸发，又会迅速的收缩起来，在收缩作用下就会产生裂痕，这都严重危害高速公路的整体构成，有时沉降不严重，但是如果沉降面积不断增多，就会出现大范围的路基下沉现象。

2.2.2 不同的填料混合路基在进行建设的过程中会选用不同的填充料，但是填料的种类都不尽相同，这就会造成其标准的干密度存在的差异较大，把这些材料混合在一起，就会导致降低原有标准，就很大程度上降低了陆基的压实度，就会出现路基沉降现象。

所以，高速公路在进行施工的过程中，一定要做到的是把不同的材料进行具体分类，还要严格检查压实度。

2.2.3 影响压实度不均匀的因素是每层填料碾压时的含水量控制不均部分材料在作为一种填料的时候，一定要严格检验其含水量，比如细粒土、砾石土的含水量就有一个控制标准，要求在-2%到 2%之间。

如果填料的含水量大于这个值时，应该把它均匀摊开，这样才能加快水分的蒸发，如果情况相反的话，就要对其进行均匀洒水，增加其湿度，在满足湿度标准后，再进行的是压实工作。

如果路基上土的湿度未达到相应标准，应该进行对其均匀的洒水的措施，可使用水车，确保碾压完毕的路基是均匀压实的，避免出现路基的不均匀沉降。

2.2.4 半填半控措施未准确进行衔接，就会造成不均匀的沉降填控连接处未按规范要求的从填方坡脚向上挖，挖成向内倾斜的台阶，采用的是垂直的无搭接的填筑，填段与挖段分界过于明显，导致路基下沉的现象发生。

2.2.5 其他原因介绍一是在一些大型压实机械无法进行施工的地点，比如桥涵和台背，都是压路机不能靠近的地方，如果未使用小型夯实机械配合进行施工的话，这些薄弱地点就会留下安全隐患。

二是填料的来源不同，其性质也差别较大，应该进行分层填筑，比如作一些分段的或分幅的填筑，就会造成不均匀的沉降，造成路基开裂或局部沉陷的现象发生。

三是虚铺的厚度控制的不严格，碾压时层底的压实度也不符合标准，路基就会自然的沉陷。

3、路基下沉的防治及处理措施介绍想要更好地发挥公路的正常功能，首先要做的是对路基填方中存在的严重问题，必须采取有效的行动来处理一下，保障路基处于一个良好的稳定的状态。

大多一般的防治措施是采用换土复填法，固化剂法，粉喷桩法，灌浆法和铺设玻纤土工格栅法等等。

3.1 换填土复填法介绍因为填筑的土质不符合要求就会导致路基出现下沉现象，但因为其深度不深、面积不大也不影响通车的正常运营，较快捷的加固处理措施是采用换填法。

该方法的具体措施是挖掉原路基中出现病害的部分的土，再进行更换，更换一些符合规范要求的新土。

通常换填土的标准是使用的是塑性指数符合规范要求的亚粘土或级配较好的砂砾土，但是经改良后满足要求的土也可以。

进行回填时，其挖补的面积一定要扩大，还应逐层的挖成台阶状，之后从下到上一层层进行填筑，一定要碾压密实，而且其压实度一定要高出原路基的压实度。

如果实际需要，进行施工时也能结合土工合成材料进行。

该方法只用把握好路基的基本填筑方法、以及细节处理到位便可，无复杂的技术要求，且该处理方案也是较经济的一种。

3.2 灌浆法假如路基下沉的面积过大，深度过深，最佳的方式是灌浆法。

灌浆法的原理是利用液压、气压或电动学原理在下沉部分进行钻孔，孔深的要求是要穿透薄弱层，之后再通过注浆管把浆液均匀地注入到地层中。

将浆液以充填渗透或是挤压的方式灌入到填料的空隙中，一定时间后，浆液的作用就是把原来松散的土粒或裂隙凝结成一个整体，构成一个新结构、高强度、防水性能优的结构体，防止或减弱路基的再次下降。

因为浆液的扩散能力和灌浆压力的大小存在密切相关，所以不同的填料和形态的路基，使用多大的灌浆压力主要依据路基的密实度、强度、初始压力、钻孔深度及操作规程因素。

且这些因素很难准确预知，所以一定要通过现场试验来确定。

水泥浆液在不同的地质和不同的灌浆压力下，在地下流动的形式也不尽相同，若灌浆压力较低时，路基填料的渗透性就较好，水泥浆在中等浓度的条件下会以渗流的方式渗入路基土的孔隙中去，这时就认为路基的原结构没有受到扰动与破坏，灌浆量和浆液的扩散大小通常使用的是线性渗流理论进行解答。

若压力不断增大，浆流的流动就会发生变化，由线性变为紊流。

灌浆量与浆液扩散半径在紊流条件下常运用紊流理论求解。

以上两种情况总体上称为渗流注浆法，压力一般控制在0.5 兆帕到 1.5 兆帕之间，适用范围是用碎石土和砂砾土填料的路基。

由黏性土填筑的路基因为其渗透性小，不能使用渗入灌浆法。

如果灌浆压力提升到一定程度，就会发现单位时间内的注浆量会明显升高，实事上黏性土路基已在注浆周围发生了径向的劈裂，浆液会沿着裂隙流入土体内部，把土体切成了不规则形状，在块与块之间形成了互相穿插的胶状水泥结石，黏性土在充填浆液时又受到挤压缩，形成复合型岩土，才提高了路基的强度和刚度。

这种方式被称作劈开式灌浆，注浆压力范围规定是 1.5 兆帕到 4 兆帕。

3.3 固化剂法介绍对高填方路段的路基沉陷进行修复时，如果更换路基填料受到约束，且填料数不多，可在原填料中掺入一定的固化剂来进行加固。

固化剂作为一种较特别的建筑原料，因为其化学组成和物理性质不同，就决定了其具有不同的特点和固化方法。

对于一些路用材料的固化剂，从形态上可分为液体、固体两类；从化学构成上可分为助固化剂和主固化剂两部分。

其中，液态状的主固化剂通常使用的主要成分是水玻璃，但助固化剂采用的是各类无机盐，如碳酸镁、碳酸钙等；固体粉状的主固化剂中一般是以石膏水泥、石灰为主，但助固化剂则采用的是高聚物，比如聚丙烯酸、含有活性因子的有机化合物等。

前者的使用原理是通过特殊工艺将浆液注入土中，使土固结，适用范围是固结深层土；后者的原理是通过与土混合加压，适用范围是浅层或表层土的固化。

当前的固化剂的种类有很多，在进行加固处理使用时，可据用土的类别和固化剂的种类、成分来挑选。

3.4 布设土工格栅法介绍一些高填方的路基下沉不易察觉，只在路面上出现了一些纵向的开裂，经一段时间的观察后，发觉路面的标高变化小，可采用的是布设土工格栅法。

此法的原理是将裂缝两侧的沥青路面用切割机进行对称切除，铺设玻纤土工格栅，再用钢钉加固，最后恢复沥青路面。

这种处理措施的优点是经济方便，且实用。

3.5 粉喷桩法介绍粉喷桩法是处理10m以内的路基沉陷时采用的。

粉喷桩是在软基之间进行一系列的化学和物理变化，在原地基中形成了刚度和强度较大的桩体，同时，也使桩周围的土体性质得到改善，这样由桩体和桩间土体共同形成的复合地基来承担外来负荷。

然而采用粉喷桩法进行路基加固应认真调查路基沉陷情况，还要做好粉喷桩的施工设计，比如桩距、桩径、桩身强度、土样含水量等，在施工的过程中要控制好混合料搅拌的均匀，严格把握钻机的每一步工艺流程。

因为粉喷桩处理软基属隐蔽工程，且一般情况下都是昼夜进行的，所以应格外注意做好粉喷桩的质量控制工作。

3.6 预防路基出现下沉对原地面进行处理对路基原地面进行处理，采用粉喷桩、碎石桩等方法进行处理，预防路基下沉。

4 、结语随着我国经济的不断的发展，高速公路的建设不断的加快，同样高速公路又促进了经济的快速发展，对于整个国民经济的发展具有十分重要的作用。

这就要求广大施工单位要做好高速公路的路基下沉预防工作，不断的积累相关的经验，确保高速公路的畅通。

参考文献：[1]周德军.高速公路路基下沉的措施分析[j].科技创新导报，2008，（15）.[2]蒋文瑞.高速公路路基边坡防护及支护技术探讨[j].山西建筑，2011，（10）.[3]张亚丽，张硕.试论高速公路路基沉陷的加固处理[j].科技资讯，2011，（06）.[4]徐书欣.高速公路路基沉降的计算方法浅析[j].科技资讯，2011，（25）.[5]穆丹彤.浅谈高速公路路基沉陷的影响因素和防治措施[j].中国高新技术企业，2008，（13）.。