田應(yīng)

摘要 根據(jù)道路工程施工中軟土路基治理、沉降控制現(xiàn)狀，提出了軟土路基沉降的動態(tài)控制技術(shù)。文章論述了該技術(shù)的基本原理，結(jié)合監(jiān)測方案的制定、沉降控制效果評價，總結(jié)了動態(tài)控制技術(shù)的實施要點;分析了沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)收集、反饋、動態(tài)控制整個流程，并制定出軟基段高填方公路路基沉降預(yù)防措施，為后續(xù)同類工程施工提供經(jīng)驗借鑒。

關(guān)鍵詞 軟基沉降控制;動態(tài)調(diào)整;技術(shù)要點

中圖分類號 U416.1 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）13-0093-03

0 引言

我國東南區(qū)域，因河流、湖泊分布較廣，加之降水較多，存在大規(guī)模承載性能較差的軟土地層，由于此種地層含水量較大，滲透性較差，施工時若得不到有效處理，極易引發(fā)大范圍的工后沉降現(xiàn)象，嚴重降低道路使用功能和安全性能，產(chǎn)生一系列質(zhì)量病害，是工程施工的重點和難點[1]。結(jié)合我國軟土路基的分布現(xiàn)狀及軟土路基沉降控制對道路工程建設(shè)質(zhì)量、使用性能的影響，該文提出了軟土路基沉降控制技術(shù)，以期能有效控制軟土路基工后沉降問題，促進我國道路工程建設(shè)的發(fā)展。

1 動態(tài)控制技術(shù)的基本原理

（1）基本原理：實時跟蹤監(jiān)測路基變形情況，分析監(jiān)測數(shù)據(jù)信息，并制定出針對性的處理措施，實現(xiàn)路基沉降變形的動態(tài)控制、評價[2]。

（2）主要流程：1）結(jié)合現(xiàn)場實際情況，制定合理監(jiān)測方案，并設(shè)置監(jiān)測設(shè)備;2）及時收集和研究監(jiān)測數(shù)據(jù);3）結(jié)合研究成果，實施針對性處理，實現(xiàn)動態(tài)化管控。4）反復(fù)運行上述三個步驟，直至觀測數(shù)據(jù)不再發(fā)生變化。

（3）設(shè)計方法：結(jié)合收集到的數(shù)據(jù)信息并實施系統(tǒng)性分析，逐步優(yōu)化處理措施，從根本上控制軟土路基沉降變形，確保施工完成后路基沉降滿足規(guī)范要求。

2 技術(shù)的控制要點

2.1 監(jiān)測方案的布設(shè)

（1）科學(xué)制定監(jiān)測方案，合理設(shè)置監(jiān)測設(shè)備，能有效確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和全面性，保證軟土地基沉降動態(tài)控制的順利實施和沉降控制效果評價的科學(xué)性和合理性[3]。

（2）因環(huán)境條件、地理特征、氣候條件的不同，各軟土路基工程的特征也存在一定差異，所以必須嚴格按照工程實際工況，如外部環(huán)境條件、地形地貌特征、具體的技術(shù)特征等制定監(jiān)測方案。

（3）軟土路基沉降觀測中最常用、最核心的觀測設(shè)備是沉降板，它能夠較為直觀、精確地顯示監(jiān)測部位路基沉降變形的程度，科學(xué)、準(zhǔn)確地對監(jiān)測部位的沉降情況實施綜合評估[4]，其具體構(gòu)造如圖1所示。針對地質(zhì)情況相對復(fù)雜的位置，還要結(jié)合具體情況設(shè)置孔隙水壓力計、應(yīng)變片、測斜管等監(jiān)測設(shè)備。

（4）沉降板安裝：1）安裝部位：左、右路肩及道路中間部位;2）斷面設(shè)置：箱通（涵）兩部位分別設(shè)置1個監(jiān)測斷面，橋頭部位設(shè)置2個監(jiān)測斷面;3）設(shè)置間距：50～100 m;4）材質(zhì)：沉降板為A3鋼板，沉降管為鋼管;5）長度：節(jié)長50～100 cm;6）沉降管保護鋼管：管徑80 mm;采用套絲連接（見圖2）。

（5）監(jiān)測頻率：1）填筑高度和設(shè)計堆載預(yù)壓高度相近時，應(yīng)填一層測一次;2）填筑階段停工時，應(yīng)7天監(jiān)測一次;3）堆載預(yù)壓階段，初期：7天一次;中期：10天1次;后期：14天1次;4）路面鋪設(shè)階段，鋪一層監(jiān)測1次;5）運營階段，初期：14天1次，后期：30天1次。

（6）沉降幅度、軟土地基等級不同，其動態(tài)沉降監(jiān)測的精度等級也存在顯著差異：1）輕微沉降路段或進入加載預(yù)壓后期、運營期等，其監(jiān)測等級為二級水準(zhǔn)精度，精確度為1～2 mm，沉降速率為小于等于5 mm/月;2）施工階段、堆載預(yù)壓前期，其精度為三級或四級水準(zhǔn)精度，精確度控制在2～3 mm范圍內(nèi)。

2.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析

（1）根據(jù)軟土路基沉降控制的具體狀況，應(yīng)對其沉降速率、沉降量、水平位移主要監(jiān)測斷面的P-T-S曲線、路基橫向沉降盆圖等關(guān)鍵信息實施全方位監(jiān)測[5]。

（2）因數(shù)據(jù)信息量大、復(fù)雜，在完成信息采集后要進行及時分析統(tǒng)計，按照處理結(jié)果，合理繪制對應(yīng)曲線（圖3），將監(jiān)測斷面、測點位置的沉降狀況較為直觀地展現(xiàn)出來，若數(shù)據(jù)產(chǎn)生異常，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)信息，找出異常產(chǎn)生的具體原因，并制定出科學(xué)有效的處理方案。

（3）專業(yè)技術(shù)人員結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)，計算出現(xiàn)階段總的沉降量;并按照繪制的實際曲線，更加深入地研究和評估工后沉降、土體固結(jié)度等指標(biāo);最后，按照評估報告、研究得到的路基沉降規(guī)律等信息，編制路基沉降觀測研究報告。

（4）報告中，應(yīng)包括路基沉降規(guī)律、狀態(tài)信息，還要制定出相應(yīng)的處治方案。

（5）路基沉降速率能夠?qū)μ幹畏桨傅目尚行?、處治效果實施綜合評估，因此在所有圖表的任何時間段，應(yīng)重點展示。

（6）由圖3能夠看出：1）自2018年8月至2021年12月，監(jiān)測部位最大荷載為0.18 MPa，總沉降量為360 mm;2）路基沉降量隨荷載的逐級增大而增大;3）沉降速率隨荷載的逐漸增大，呈現(xiàn)先增后減的變化;4）在總沉降量增至300 mm時，沉降速率顯著降低，路基基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

（7）鋪設(shè)瀝青路面前，應(yīng)逐級卸載，直至荷載處于0.1 MPa左右。

（8）通過監(jiān)測數(shù)據(jù)和曲線圖可以看出，道路運營階段，路基沉降變化幅度越來越小，路基逐步達到穩(wěn)定狀態(tài)。

3 反饋與動態(tài)調(diào)整

結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)研究結(jié)論，形成科學(xué)的反饋信息，并對處理方案實施動態(tài)調(diào)整，確保沉降控制方案的可靠性[6]。

（1）填筑路基時，必須嚴格控制填筑速度和高度，確保路基安全可靠，并嚴格控制好填筑時的路基沉降。

（2）待填筑完路基后，應(yīng)結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)、相關(guān)曲線圖，精準(zhǔn)預(yù)測路基達到穩(wěn)定狀態(tài)所用時間，并合理安排加載、卸載時間，實現(xiàn)路基工后沉降的科學(xué)化控制。

（3）軟土路基填筑時，必須嚴格控制施工速度，防止路基產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象;嚴格按照設(shè)計高度、極限填土高度確定填土速度，當(dāng)設(shè)計高度低于極限填土高度時，填土速度應(yīng)控制在1.5～2.0 m/月;反之，速度應(yīng)控制在1 m/月以內(nèi)，并實時觀測監(jiān)測數(shù)據(jù)。

（4）為最大限度防止路基填筑時出現(xiàn)附加沉降，在使用塑料排水板的部位，要根據(jù)地基固結(jié)速度，嚴格控制填土速度，確保二者協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

（5）常規(guī)路段，應(yīng)嚴格控制沉降速率，使其不得超過15 mm/d;特殊路段，其沉降速率應(yīng)嚴格控制在10 mm/d范圍內(nèi)。

4 卸載時間的確定

卸載時間直接決定著路基處理的效果，并在一定程度上決定著工程施工的成本和工期;若過早卸載，路基沉降尚未處于穩(wěn)定狀態(tài)，在后期道路運營時，勢必會出現(xiàn)大范圍沉降現(xiàn)象，引發(fā)一系列質(zhì)量病害，降低道路承載能力，并影響結(jié)構(gòu)耐久性;若卸載較晚，則會影響施工進度，增加施工成本[7]。

（1）卸載時間要嚴格按照路面等級、路段狀況、工后沉降推算值等各方面指標(biāo)綜合判斷;不同路面級別、道路狀況的容許工后沉降數(shù)據(jù)如表1所示。

（2）按照沉降速率嚴格掌控卸載時間，能科學(xué)控制軟土路基的工后沉降，施工簡便，效果顯著[8]。

（3）查閱大量文獻，并結(jié)合前期該地區(qū)運營道路的沉降控制數(shù)據(jù)，選擇工后沉降速率作為控制卸載時間的重要指標(biāo);軟土路基在各階段的工后沉降情況如下：1）等載預(yù)壓條件下，連續(xù)60天內(nèi)，其沉降速率不應(yīng)超過3 mm/月;2）欠載預(yù)壓條件下，工后持續(xù)60天內(nèi)，橋頭部位沉降速率不超過3 mm/月，常規(guī)路段不超過5 mm/月;3）超載預(yù)壓條件下，連續(xù)60天內(nèi)，沉降速率不超過7 mm/月。

5 軟基段高填方路基沉降防治措施

軟基段高填方路基沉降處理不到位，極易造成邊坡失穩(wěn)、路面開裂等質(zhì)量缺陷，會降低道路使用年限，對行車安全造成嚴重威脅[9]。該文參考專家學(xué)者的研究成果，并結(jié)合實際工程經(jīng)驗，針對軟基段高填方公路路基沉降，制定出科學(xué)有效的預(yù)防及處理措施。

5.1 軟基段高填方公路路基沉降預(yù)防措施

針對高填方路基沉降控制主要從設(shè)計、施工兩個階段開始著手。設(shè)計階段，要強化地質(zhì)勘察，全面收集道路沿線相關(guān)地質(zhì)信息，強化該區(qū)域的基礎(chǔ)加固可靠性設(shè)計。

（1）排水系統(tǒng)設(shè)計。排水設(shè)計應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際情況，合理設(shè)置排水溝、截水溝、排水孔等設(shè)施，科學(xué)降低周邊地下水位，確保沿線干燥。合理設(shè)計邊坡排水體系，保證地下水徑流，防止地下水影響路基穩(wěn)定。

（2）地基處理技術(shù)。地基是道路工程最重要的組成部分，直接決定著道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，若地基質(zhì)量不達標(biāo)，勢必會造成路基開裂、道路失穩(wěn)等質(zhì)量病害，因此須通過有效措施對地基進行加固。目前，常用的高速公路地基加固措施主要有強夯法、壓實法、砂墊層法等，而針對比較特殊的地基處理，可采用架設(shè)橋梁的方式實現(xiàn)。例如遇到無法避開的特殊路段，經(jīng)科學(xué)研究最終確定該部位無法實施加固處理，則可采用橋梁架設(shè)的方式，防止路基沉降。

（3）降低路堤荷載。采用質(zhì)量較輕的材料進行施工，可最大限度降低路堤荷載。比如，填筑路堤時，結(jié)合具體狀況，選擇粉煤灰、EPS等輕質(zhì)材料，能減輕工后沉降，并減輕工后沉降。EPS耐水性、耐壓性較強，施工方便，應(yīng)用廣泛，常用于軟土區(qū)域路堤填料施工。

（4）施工階段須結(jié)合高填方路基現(xiàn)場工況，制定專項施工方案。施工前充分進行路基排水，并將軟土地基處治到位，加固效果顯著。路基填筑應(yīng)分層壓實，嚴格控制分層厚度，并控制壓實度，保證填料壓實度滿足規(guī)范要求。

5.2 高填方公路路基沉降控制措施

目前，采用的高填方路基沉降控制措施常見有土工格柵及灌漿法兩種類型[10]。

（1）設(shè)置土工格柵。采用切割設(shè)備對開裂部位兩邊的路面實施清除，再設(shè)置土工格柵（通過U形鋼釘進行固定），并重修瀝青路面。主要用于路面存在縱向裂縫，且路基沉降已趨于穩(wěn)定的情形。

（2）灌漿法。對路基沉降嚴重部位實施鉆孔處理，然后將漿體材料注入填料及基層裂縫，全面提升路基強度和承載性能。該方法主要用在高填方路基產(chǎn)生嚴重沉降變形且邊坡出現(xiàn)嚴重破壞的情形。

6 結(jié)論

文章結(jié)合道路工程建設(shè)中普遍存在的軟土路基處理及沉降控制，對軟土路基沉降動態(tài)控制技術(shù)綜合研究，得出如下結(jié)論：

（1）動態(tài)控制基本程序：1）結(jié)合現(xiàn)場實際情況，采取合理監(jiān)測手段，并設(shè)置監(jiān)測設(shè)備;2）及時整合并研究監(jiān)測信息;3）結(jié)合研究成果，實施針對性處理，進行動態(tài)化管控。

（2）軟土路基填筑時，常規(guī)路段應(yīng)嚴格控制沉降速率，使其不得超過15 mm/d;特殊路段，其沉降速率應(yīng)嚴格控制在10 mm/d范圍內(nèi)。

（3）以工后沉降速率作為控制卸載時間的重要指標(biāo);軟土路基在各階段的工后沉降監(jiān)測情況如下：1）等載預(yù)壓條件下，連續(xù)60天內(nèi)，其沉降速率不應(yīng)超過3 mm/月;2）欠載預(yù)壓條件下，工后持續(xù)60天內(nèi)，橋頭部位沉降速率不超過3 mm/月，常規(guī)路段不超過5 mm/月;3）超載預(yù)壓條件下，連續(xù)60天內(nèi)，沉降速率不超過7 mm/月。

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