項希年

（徐州市公路工程總公司，江蘇 徐州 221000）

自改革開放以來，我國公路事業(yè)取得了巨大發(fā)展，所取得的成就足以令世界矚目。公路事業(yè)的發(fā)展為我國人民生活水平的提升起到了重要作用，而在公路事業(yè)中，高速公路占有重要地位，其具有交通量大、行車速度快的特點。但就目前來看，在我國高速公路工程中，依然存在著一些路基沉降問題。外部作用與路基自身受力是讓路基產生沉降問題的兩大主要原因，需要對此予以高度重視。

1 路基沉降的基本原理

在高速公路的運營過程中，如果其路面結構遭到破壞，就會影響公路行車的整體安全性。在路面結構破壞現(xiàn)象中，路基沉降是一種重要類型，以下結合當前實際情況，對沉降階段進行分析。

1.1 路基沉降階段

（1）初始瞬時沉降。主要指的是在荷載作用下，在相對較短時間內，會有部分沉降現(xiàn)象出現(xiàn)。在初始瞬時階段，土體孔隙水排出情況不佳，使得土體內部出現(xiàn)變形，這種變形可以理解為剪切變形。另外，荷載施加方向、施加速度等方面均會影響到具體沉降效果。

（2）固結沉降。在路基沉降變形過程中，其主要組成部分為固結沉降，之所以會產生這種沉降現(xiàn)象，其主要原因是超靜孔壓消散。此部分沉降包含了體積變形以及剪切變形兩個組成部分。

（3）次固結沉降。此時的超靜孔隙水壓力消散情況已經基本全部實現(xiàn)，可以對其予以忽略，但因為存在有效應力，土骨架蠕變會導致沉降變形情況進一步出現(xiàn)，伴隨著時間的推移，這種變形效果會逐漸凸顯。

1.2 不均勻沉降

（1）固結差異變形。如果其處于具有較差土質條件的環(huán)境中，新地基需要較長時間才能達到完全固結狀態(tài)，且地基土具有較大的壓縮量產生。在施工結束后，其沉降速率依然沒有得到降低，而老路基因車輛荷載、自重荷載影響，已經產生固結變形，擴建路基對老地基產生荷載，就有可能讓其產生二次固結變形。但這種固結變形效果較為有限，因此，會有固結沉降差出現(xiàn)，進而影響路面的正常運行。

（2）壓縮沉降變形。在高速公路擴建工程填方路基地段中，壓縮沉降變形情況多有存在。如果擴建工程具有相對較窄的工作面，或是填方高度大，就有可能讓施工無法在有限空間內正常開展。如對于大型機械設備來說，如果其使用效能沒有得到充分發(fā)揮，就有可能讓路基壓實度受到不利影響。另外，施工材料也會對施工質量造成影響，如應用固結時間相對較長的黏土，就有可能產生不均勻沉降問題。新路基在擴建工程開展過程中，因為通車運營車輛荷載以及自重荷載的影響，可能會有壓縮變形情況出現(xiàn)；而在行車荷載以及自重荷載下，老路基路面已經基本完成壓縮變形。新老路基之間沉降差異具有不均勻特點，如果這種差異變形情況達到一定程度，就有可能出現(xiàn)路面破壞情況。

2 高速公路擴建工程路面施工對路基沉降的影響

2.1 工程概況

該工程為我國某處高速公路擴建工程項目，開始于2010 年，主要設計思路為兩側拼接整體斷面為主，局部分離斷面雙向八車道。在對其進行有效拓寬后，其路基寬度已經達到41m。為對其進行有效監(jiān)測，其布置監(jiān)測點如圖1 所示。

圖1 監(jiān)測點布置情況

2.2 監(jiān)測方法

為對現(xiàn)場沉降情況進行有效監(jiān)測，分別在拓寬車道路肩、道路中心以及舊路肩位置設置觀測點，即C1、C2、C3，和舊路中心線之間的距離分別是19.75m、16.75m 以及12m。在路面墊層工作正式施工開始之前，可以將C1 這一沉降板觀測點埋設在拓寬路基頂部路肩中央處，并保證此底板狀態(tài)水平化，測桿傾斜度在1.5%以內。為規(guī)避大型攤鋪設備破壞沉降板，在鋪筑工作進行中，應該對測桿利用塑料套進行處理，確保沉降套管高度在路面結構層高度以內，并對管口進行密封，在回填壓實后可進行施工。應用打設測釘方法可以對C2、C3 進行布設，在結構層施工工作完成后，可以將不銹鋼測釘打設在統(tǒng)一平面位置，之后可開展測量。其主要應用光學測微器SOKKIA B20 Ⅱ水準儀進行沉降觀測，設定0.5mm 為1km 的返測標準差。在監(jiān)測時間上，主要為基層施工開始一直到面層施工工作結束后半年，時間大約為230d，在施工過程中，其監(jiān)測頻率為1 周1 次，在面層鋪筑工作開始后，其監(jiān)測頻率為 2 周1 次。

2.3 影響分析

（1）結構層施工。路面沉降、結構厚度以及施工時間關系如圖2 所示。

圖2 施工時間關系圖

在監(jiān)測過程中，碎石墊層以及水泥穩(wěn)定碎石底基層加鋪工作完成后，和下一路面結構層加鋪時間間隔為T1，兩層18cm 厚水泥穩(wěn)定碎石基層鋪設時間間隔是T2，瀝青混凝土下面層和水泥穩(wěn)定碎石基層施工時間間隔為T3，中面層和上面層施工時間間隔是T4，中面層鋪設完成后和監(jiān)測截止時間之間間隔為T5。經過監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)新舊路面均有沉降情況出現(xiàn)，C1 為最大累計沉降位置。在K24+930 斷面，其具有70.9mm 最大累計沉降，在K24+350 斷面，其具有47.2mm 累計沉降。依照時間和路基沉降關系曲線特征，應用雙曲線模型，采用擬合分析方法，可以對其進行預測，即在15 年后，其監(jiān)測斷面分別為92.2mm 與74.8mm。

（2）路面差異沉降。設基準點為舊路路肩沉降觀測點C3，之后可研究新舊路差異沉降以及橫向分布特征，如圖3、圖4 所示。

圖 3 差異沉降情況

圖4 橫向分布情況

結合圖3、圖4，可以對其沉降情況進行有效分析。在K24+350 中，其試驗末期的差異沉降△S1、△S2 數值分別為19.1mm、8.5mm；在K24+930 中，其試驗末期的沉降△S1、△S2 數值分別為9.7mm、-0.3mm。

（3）結果分析。①累計沉降。在本文中，試驗監(jiān)測斷面均有沉降情況出現(xiàn)，其沉降原因主要可概括為兩個主要方面：因新路基荷載影響，地基出現(xiàn)固結沉降情況；因自身荷載影響，新路堤壓縮變形。在路面鋪筑過程中，K24+350 以及K24+930 的地基頂面沉降速度分別為3mm/ 月以下以及5.6 ～7.5mm/ 月。在結構施工開始后，其沉降分別為29.4mm、55.7mm,路堤頂面沉降為47mm、71mm，壓縮變形為22mm、12mm。CFG樁復合地基沉降均有存在，在軟土層打設過程中，樁身壓縮會導致其加固區(qū)出現(xiàn)沉降情況，如果沒有打設至穩(wěn)定持力層，或是其樁具有較差質量，就有可能造成沉降較大的問題出現(xiàn)。在該試驗段中，受到軟土層的影響，可能存在沒有打穿現(xiàn)象，在施工期間產生固結沉降。為讓此情況的出現(xiàn)得到有效避免，需要全面做好地質勘察工作，并對勘察結果進行科學分析，以軟土地層物理性質及分布情況信息來支撐設計施工工作。對這兩個斷面的路堤產生壓縮沉降量進行分析，發(fā)現(xiàn)該路堤土壓實度控制效果相對較好。②差異沉降。在該試驗段中，C1、C2、C3 均具有相對較小的累計差異沉降，其控制措施應用效果相對較好。但值得注意的是，在K24+930 中，加鋪結構層時，舊路路基有很大沉降現(xiàn)象出現(xiàn)，在瀝青混凝土面層加鋪過程中，這種沉降現(xiàn)象表現(xiàn)尤為明顯。其根本原因是該路段具有較為深厚的軟基，且應用塑料排水管進行加固時，在深度上存在著施工問題，拓寬新路堤荷載也會讓舊路基的固結沉降平衡性被打破。因此，在設計施工過程中，應對舊路基固結沉降現(xiàn)象予以高度重視，如果這種沉降較為嚴重，就有可能讓路面有凹陷存在，影響其排水性能以及使用壽命。但就總體而言，該試驗段差異沉降與總沉降均處于可容限度內，其整體擴建施工效果相對較好。

3 結束語

綜上所述，固結差異變形以及壓縮沉降變形是不均勻沉降中的兩種主要類型，結合文章擴建工程案例，可以得知在應用CFG 樁開展擴建工程時，如果施工區(qū)域為軟土地區(qū)，那么應提前做好相應的地質勘探工作，需要確保地基處理效果以及路堤填土壓實度滿足施工要求。同時，應對舊路的固結程度進行全面了解，以保證地基處理方式的合理性。只有這樣，才能讓高速公路擴建工程不會出現(xiàn)路基沉降問題，保證公路工程的順利投運。