浅论路基稳定设计与沉降控制

　　[摘要]随着社会发展和进步，公路作为交通运输的重要组成部分，越来越受到社会各界的关注，公路建设的力度不断加大，公路路基作为公路的基础，公路路基设计的任何一个微小的失误，都有可能给我国的交通事业和人们的生命财产造成重大损失。而不断取得进步的新技术、新材料、新工艺也为公路路基的设计带来了挑战，因此，本文对公路路基的稳定设计和沉降控制进行专门的研究。
　　
　　[关键词]路基，稳定，设计，沉降，控制
　　引言
　　公路路基的稳定设计与沉降控制既要坚持新技术的应用，也要坚持经济效益与社会效益双丰收的原则，不仅要从施工地的实际出发，符合环境保护的要求，而且必须将安全理念贯穿于公路路基设计的始终。只有通过不断提高公路路基设计的科学性和合理性，采用先进的地基处理技术，确保路基开挖对环境的破坏降到最低限度，才能不断提高人们对出行安全的满意度，全面推进我国的公路网建设的进程。
　　1.概述
　　路基是道路建设的重要组成部分。它是道路结构的主体,又是路面建设的基础,同时也是桥涵工程联接的纽带。没有坚固稳定的路基,就没有稳固的路面。促使桥涵引线两端出现跳车现象,减缓正常行车时速。因此路基的好与坏关系整个工程质量及车辆的正常行驶。路基工程是一项公路建设中主要项目，不仅工程数量多、投资巨大,而且使用劳动力也是最多的。常视为控制公路施工进度的关键。如果在设计和施工稍有不当就很容易产生各种病害,导致路基路面破坏,影响交通行车安全。路基在一个工程中往往是占有很大比重的方面，不管是填方还是挖方段路基，它所涉及到的材料、人工、机械都是十分巨大的。并且，路基应具有足够的整体稳定性，路基是直接在地面上填筑或挖去一部分地面建成的。路基修建后，改变了原地面的天然平衡状态。在工程地质不良的地区，修建路基可能加剧原地面的不平衡状态，从而导致路基发生各种破坏现象。因此，为防止路基结构在行车荷载及自然因素作用下发生整体失稳，发生不允许的变形或破坏，必须因地制宜采取一定的措施来保证路基整体结构的稳定性。
　　2．公路路基的稳定设计分析
　　2.1公路路基的稳定设计要从施工地的实际出发
　　公路路基的稳定设计要从施工地的实际出发是公路路基稳定设计最基本的要求。我国幅员辽阔，地形地貌互不相同，因此，公路路基的稳定设计要充分考虑公路所在地的地质水文条件、气候条件、动植物保护及公路对当地景观的影响等因素。地质环境对公路建设的影响是巨大的，在进行公路路基稳定设计时，就要对公路所在地的地形、地貌、地壳活动情况、气候条件、地层结构、岩层性质、地下水状况、表层土壤、河流、流沙等同公路路基建设密切相关的地质水文条件进行详尽的调查研究，收集第一手的资料，指导公路路基的稳定设计，由于公路路基是由边坡、高度和宽度组成，因此，在设计时，要根据当地的地质水文条件和自然条件，对边坡坡度和路基横断面进行科学、合理的控制，在河流沟谷地段施工，要加强防护工程和结构物的设计，控制路缘标高，以防止河道堵塞、山洪冲毁道路、农田、建筑等事件的发生。
　　2.2公路路基的稳定设计要符合环境保护的要求
　　公路建设是经济发展的需要，发展不能以牺牲环境为代价。我国提出的可持续发展战略同样适用于公路建设。如，改变地形地貌，截断地表径流，阻断动物迁徙路线，破坏地表植被，开挖路基所产生的岩块、废弃材料等固体废物对环境的污染，排出的废水对水体的污染，扬起的风尘对空气的污染，某些地域脆弱的生态因路基开挖造成的水土流失、崩塌所造成的生态灾难，自然景观和人文景观因公路建设遭到破坏等。因此，在公路路基的稳定设计过程中，就要坚持可持续发展观，融入环境保护的设计理念，在路基设计的同时，进行环境影响评估，并进行环境保护设计，和公路路基开挖同时设计、同时施工、同时验收，促进资源的高效利用，把路基开挖对环境的影响降到最低限度，是公路周边的自然环境尽量不受公路建设的影响，动物的迁徙路线和当地居民的生活平衡尽量不被破坏，从而实现公路建设与环境的和谐发展。
　　2.3安全理念必须贯穿于公路路基设计的始终
　　公路路基是公路稳定性和荷载强度的重要保障，人们对出行的安全、顺畅、舒适的要求必须融入公路路基的设计。公路路基的宽度和坡度要符合安全的标准，尽量减少陡坡、急转弯、狭窄的设计，在路基的技术处理上，尽量采用发展成熟的加固地基处理技术，如CFG桩复合地基处理技术，其工作原理是在碎石桩中加入适当比例的水泥、砂石、粉煤灰，经过添加特种添加剂后加水搅拌经过成桩设备制成。有着施工成本低廉，施工工艺简单，处理地基质量高，操作方便，施工进度快的技术特点，在具有成桩机械和拌和设备的条件下就能完成公路地基的加固和平整。该技术的采用，可以突出路基设计的安全性。同时，在路基设计时，要做好防积水、渗漏设计，确保行车安全。在进行路基边坡设计时，要借鉴风吹沙的自然界坡度，坡度应保持在1∶1.5～1∶1.75之间，在路基高度超过6m的情况下，坡度应保持在1∶2，并且要一坡到顶，以减轻自然因素以及车辆震动对路基稳定性的影响。在其他诸多方面的设计中，都要贯彻安全第一的方针，切实将安全理念贯穿于公路路基设计的始终。
　　2.4公路路基的稳定设计中的路基排水工艺
　　路基应确保排水通畅，路基施工应自始至终确保排水通畅。路基施工前，应首先设置完善临时排水系统。永久排水设施应确保排水通畅，并力求内在及外观质量优良。路基的排水在一些多雨的地方尤为重要，排水系统弄不好，往往导致一段路基的多次返工和整修，不管是施工中的临时排水还是施工完成之后的排水系统，都是影响路基保持长久稳定的根本原因之一。完善路基综合排水设计县级以上公路工程设计中，必须遵循因地制宜，整体规划，综合考虑的原则进行路基纵、横向排水设计，避免造成路基两侧长期积水浸泡路基，使路基承载力下降面发生沉降变形。在村屯路段必须设置排水边沟，平坡路段边沟须设有纵坡，确保排水通畅。高填方路段采用集中排水措施，并与警示桩、防撞墙统筹考虑，要求在每20-40ｍ及主要变坡点处设置简易或永久性泄水槽。挖方段根据上边坡的汇水而积来设计截水沟，并考虑边坡土质和边坡，设置挡墙防止塌方，路基较低路段可以采取加设砂砾层及渗水盲沟，并加大、加深边沟等排水措施。
　　2.5公路路基的稳定设计中路基边坡设计
　　路基边坡是一段路基完成后的重要工序，不仅影响到路基的寿命更是路基给人最直观印象的第一点。上、下边坡稳定美观上边坡防护应首先确保安全、耐久。同时应注意施工质量的内实外美。下边坡防护的型式较多，在确保施工内在质量的同时，应高度重视工程外观质量。确保路基边坡稳定性，高填、深挖路基的边坡应根据填料种类、边坡高度和工程地质条件等规范确定，高填路堤必须进行路基稳定性验算。填方边坡过高时，可考虑在边坡中部加置边坡平台。
　　3、公路路基沉降要点
　　3.1路基沉降的原因
　　3.1.1地基对路基沉降的影响。路堤地基处理不当:伐树除根及表土处理不彻底或是路基基底的压实度不够，致使路堤形成后，一旦杂质腐烂变质，地基将会发生松软和不均匀沉降。地面横坡大于1：1.5的路段，路堤填筑前地基未按规定要求挖成台阶，填料与地基结合不良，在荷载作用下填料极易失稳而沿坡面发生滑移，从而产生横向不均匀沉降。特殊地基地段:当路基修筑在软土地段时，软土层本身力学性能差，在附加应力作用下，会发生固结沉降、次固结沉降和侧向塑性挤出，导致明显的沉降变形。
　　3.1.2路基本身引起的路基横向不均匀沉降。路堤填料不均匀:在路基施工过程中，我们若想有效地控制填料和级配是相当困难的。假如填料中混有一些劣质土，例如腐殖土、种植土等，抑或是填料中包含没有经过打碎的大块，或者是石料的规格不相同，乱石里面的空隙相当大，在特定的期限内，都能够发生局部有明显的横向沉降。路基填土压实不足:由于压实度不足往往导致填方路基的横向不均匀沉降变形，路基两侧出现纵向裂缝。路基土体压实度不足的主要原因有以下几点。半填半挖部位产生的不均匀沉降：由于填方的沉降系数与挖方的沉降系数不同，在行车荷载的作用下，随着时间的推移，填方与挖方的沉降差值越来越大，易在交界处出现土基不均匀沉降，路基产生纵向裂纹。
　　3.1.3施工方面的原因。填筑顺序不当，未在全宽范围内分层填筑，填筑厚度不符合规定，填料质量不符合要求，填料水稳性差，不同性质的填料混填，因不同土类的可压缩性和抗水性差异，形成不均匀沉降。路基填料含水量控制不严，又无大型整平和碾压设备，使压实达不到要求。施工过程中，未注意排水，遇雨天时，路基积水严重，无法自行排水，有的积水浸入路基内部，形成水囊；晴天施工时，未排除积水、控制含水量就继续填筑，以致造成隐患。
　　3.2路基的沉降控制的技术内容
　　3.2.1沉降观测应独立建网，精度按二等精度（即变形点的高程中误差±0.5mm，相邻变形点的高程中误差±0.3mm）控制。为了检查水准基点本身的高程有否变动，可将其成组地埋设，每组三点，并形成一个边长约为100m的等边三角形。水准基点采用钢管桩设置在稳固和观测方便的位置，其打入深度不小于6m，桩顶部50cm深度采用混凝土加固，并在地面上浇筑1.0m×1.0m×0.2m的混凝土观测平台，桩顶露出平台15cm。
　　3.2.2观测断面设置：路基沿线路方向每50m设置1个观测断面，过渡段设2个观测断
　　面，分别设置于台后5m和20m处；涵洞的过渡段中部各1个观测断面。每个观测断面上设剖面沉降管、观测桩、沉降板及挡墙观测点。
　　3.2.3观测频率
　　填筑、堆载阶段：1次/天；路基施工完毕：1次/周；无砟轨道铺设后：1次/2周。
　　3.2.4无砟轨道铺设条件评估
　　路基填筑完成或堆载预压后，最终的沉降预测时间应满足下列条件：
　　S（t）/S(t=∞)≥75?
　　式中S（t）——预测时的沉降观测值；
　　S（t）——预测时的最终沉降值。
　　设计预测总沉降量与通过实测资料预测的总沉降量之差值不宜大于10mm。
　　3.3公路路基沉降的控制措施
　　3.3.1设计方面做好地质勘探调查：我们要详细的勘察路线通过的地形和水文地质条件，对于不同一般的路段，我们要有具体的设计材料。确保路基最小填筑高度：路基最小填筑高度必须保证不因地面水、地下水、毛细水及冻胀作用的影响而降低其稳定性。按照路基设计规范要求，根据土基干湿类型及毛细水位高度确保路基最小填筑高度。土质挖方路基，需换填不少于60cm砂砾；石质挖方路基，需设置30cm砂砾垫层，横向排水不畅路段要加设盲沟。完善路基综合排水设计:县级以上公路工程设计中，必须遵循因地制宜、整体规划、综合考虑的原则，进行路基纵、横向排水设计，避免造成两侧长期积水浸泡路基，使路基承载力下降而发生沉降变形。
　　3.3.2施工方面优化施工组织设计：确保路基施工质量的关键环节是在施工阶段合理安排其先后顺序及调配人员和设备，了解路基与构造物之间的接连关系。做好施工前准备工作：施工前，仔细查阅设计文件，明确各段的填、挖土质，地质，调配情况。重点路段重点勘察，发现设计文件中有差误的要及时给业主报告，采取合理措施解决。质量监控：在未填筑路基时，要依据设计作施工放样，建立半永久性的临时水准点和坐标点，同时把相应的记录做好。为保证路基宽度达到设计要求，路基坡脚放样必须正确。在路基坡角范围内，要做整形碾压，并清除杂草等。路基施工排水：在路基施工过程中，为了达到路基可以常常干燥和硬实，我们要遵照设计要求，首先把排水工程和施工场地附近的临时排水设施做好。施工后的养护：不同种类的防护要在坡体上施工并建立在稳定的基础上。对于防护工程所需要的砂浆和混凝土，要做好施工后的养护。
　　结束语
　　随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，对路基的设计研究也提出了更高的要求。路基是道路建设的重要组成部分，它是道路结构的主体,又是路面建设的基础,同时也是桥涵工程联接的纽带。没有坚固稳定的路基,就没有稳固的路面。因此，我们要重视路基的稳定设计与沉降控制。
　　参考文献
　　[1]谷忠岩，陈阳，《公路路基设计概论》，[J]，《民营科技》，2010年第7期。
　　[2]刘强，《公路路基设计中常见问题分析》，[J]，《价值工程,2010》，2010年第25期。
　　[3]唐颖，《公路路基工程质量通病原因分析及预防措施》，[J]，《中国新技术新产品》，2010年第6期。

《浅论路基稳定设计与沉降控制》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称： 浅论路基稳定设计与沉降控制

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-17179