高填方路基沉降处理

潜谈高填方路基沉降防治

龙见普，张玉洁，邹胜尹，李泽天

（重庆交通大学2010级工程造价2班）

【摘要】高填方路基沉降是铁路、公路建设和使用过程中最常见的病害之一，如果对高填方路基沉降没有足够地重视，则很容易导致桥头跳车、路面早期破损等多种质量问题，直接影响到铁路、公路的使用质量和社会效益。高填方路基出现路基沉降病害后，为使公路正常发挥其使用功能，应根据其成因及病害的严重程度，同时结合现场实际采用换土复填法、导入固化剂法、粉喷桩法及灌浆处理法等方法进行处理。

【关键词】高填方沉降预测防治

一、引言

随着我国经济的高速发展，国家路网的进一步整治与完善正在如火如荼的进行中。高填方路基便在大建设过程中，尤其是西南山林地区突显了其重要的地位。但随之而来的是高填方沉降问题。运用科学的预防，观测和治理方法，可以较好的处理其间的问题。高填方路基是指水稻田或常年积水地带，用细粒土填筑的路基高度在6m 以上，其它地带填土或填石高度在20m 以上（填砂或砾石路基在12m 以上）的路基。经大量调查研究，高填方路基沉降的常见形式有以下3 种：

①路基整体下沉或局部沉降（如桥头跳车）；

②路基纵横向开裂；

③路基滑动或边坡坍陷。

以上每种形式都不同程度地影响着道路的正常使用，

其危害极大。

二、高填方路基沉降的成因

高填方路基沉降主要由于路基或地基不均匀下沉造成，一般发生在地质及地形变化处、地表水及地下水影响严重处、填挖结合部以及填筑材料发生显著变化的部位。因此，高填方路基沉降，受到自然环境如地质、地形、水文及气候等影响的同时，也受到路基自身荷载和车辆动载的作用，要保证高填方路基的长期稳定关键在于设计和施工段的控制。

三、高填方路基沉降的预防

3. 1 精心设计

①路线选形中，在坚持路线总体走向通过主要控制点的原则下，因地制宜（根据地形、地貌等地质环境布设路线），尽量避让不良地质地段，不一定要强求高指标的线性，应努力做到线性指标搭配合理。

②加强工程地质实地勘探，严格按照工程地质勘察规程开展工作，对有怀疑的地段应增加探坑数量，在设计外业验收中应将工程地质勘察作为一项重要的检查内容。

③尽量避免高填方路基设计，在与其他道路平面交叉时，主线宜采取下穿方案，这样可以有效降低路基填筑高度，避免通道、涵洞下挖而出现积水问题。

④填方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填料，砾类土、砂类土应优先选作路床

填料，土质较差的细粒土可填于路堤底部；冰冻地区上路床及浸水部分的路堤不应直接采用粉质土填筑。

⑤明确原地面的清表深度及压实度，检验原地面的CBR 值，根据所提供的地基承载力值对地基承载力低的路段应视不同情况积极采取工程措施分别予以处理。基底土密实、地面横坡缓于1:5 时，路堤可直接填筑在天然地面上，地表的树根、草皮或腐殖土应予以彻底清除。路堤基底范围内由于地表水、地下水影响路基稳定时，应采取拦截、引排等措施，或在路堤底部填筑不易风化的片石、块石或砂砾等透水性好的材料。

⑥路线通过较陡的横坡及沟谷地段时要按要求设置纵横向台阶，使填筑路基和原地面形成良好的结合，同时宜放缓边坡。

⑦加强路基排水设计，使地表水、地下水能顺利排出路基以外或将地表水阻隔在路基以外，不能在路基范围内积水。涵洞、通道洞底铺砌设计中要考虑防水措施，避免积水浸泡基底而发生沉降变形。

⑧高填方路基路桥过渡段要采取特殊设计，避免直接由柔性到刚性的路基设计结构，可以考虑设置半刚性的路基过渡段。

⑨对软土、盐渍土等不良地质地段，要采取特殊设计，提高路基的承载能力和水稳定性，同时要由试验计算路基的压缩沉降量，设计中要考虑超填厚度，使竣工后的沉降足以维持路基设计标高。

⑩路基填料取土应考虑分段集中取土，尽量避免沿线取土。高填土填筑除做好原地面的清理工作外，重点要注意填料的选择。

3. 2 严格施工质量管理。

①高填方路基宜优先安排施工。高填方路基的地基土体，由于填筑体对其施加了较大压力，会产生压缩变形，填筑体在自身重力作用下也要压密变形，这两个变形的完成都需要一定的时间才能完成，并逐步达到稳定；优先安排施工是提高其稳定性、防治沉降的关键。

②高填方路基填筑材料宜优先采用强度高、水稳定性好的材料，或采用轻质材料。受水淹、浸的部分，应采用水稳性和透水性均好的材料。

③加强对基底的压实或对地基进行加固处理，当地基位于斜坡或谷底时，应按规范做开挖台阶处理。

④在软弱地基上进行高填方路基施工时，除对软基进行必要处理外，从原地面以上1m~2m 高度范围内不得填筑细粒土，应填筑硬质石料，并用小碎石、石屑等材料嵌缝、整平、碾压。为确保路基本身不发生压缩沉降，路基施工时，宜选择低液限粘土或低液限粉土作为路基填料。填料要分层进行，每层压实厚度宜控制在1O～20 cm范围内。对于石料或卵石土路基，要严格控制填料的最大粒径，填料的最大粒径在底层(路床底面1 5 m以下)不超过分层厚的2／3 应采取措施分层填筑和分层碾压，一层厚度不超过2O～30 cm。

⑤施工中要严格分层填筑，控制分层的厚度，并充分压实；此外还应按设计要求预留路堤高度与宽度，并进行动态监控。

⑥施工过程中宜设置沉降观测点，进行沉降观测，按照设计要求控制填筑速率。

⑦施工过程中及时排除路基范围内的地表水。

⑧足够的碾压是消除路堤固结、形变最有效的方法。高路堤的固结、形变历时较长，在固结过程中高路堤会产生不均匀沉降，这对路面是十分有害的。如路堤土的密实度接近重型击实试验法的最大干密度，则路堤一般不再产生固结、形变。因此提高压实能力、完善压实工艺，以高标准进行路基的压实是保证路基应有强

度和稳定性的一项最为经济、有效的技术措施，在高路堤填筑施工中，必须有详细的作业计划，报监理批准。

⑨高填方的宕渣路堤，宜利用雨季使其进一步密实和稳定。施工时应抓住气候条件进行碾压，每一碾压层内部和表面石块之间的空隙应用碎石、石屑、砂砾和砂等材料填充并用大功率的振动压路机碾压，以增加路基的密实度和稳定性。

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四、路堤沉降检测方法比较

1、检测桩

用木桩或钢钎钉入土中，用水准仪超平，即可测量土体表面的沉降量。此法较简单，只能测底建筑物表面沉降量，无法测试土体内的某一位置的沉降，对填土施工有干扰。

2、沉降杯

将盛水密闭容器置于土中，容器上接出进水管和排气管至填土外部。进水管与测量杯相连。容器灌入水后，容器内部的水位与外部观测水位一致，则可以通过观测测量杯中的水位得到容器的沉降。

3、沉降板

由底板和测杆、护套组成。底板为变长50cm、厚度3cm的钢筋混凝土板。测杆为直径40cm左右的钢管，第一段垂直固定与钢筋混凝土板的中央，随填土高度的增加，分段以丝扣接长测杆。测杆外套接塑料管段。

4、磁环沉降仪

由分层管、磁环、波纹管和分陈洁仪组成。在路基中间用钻孔机打孔至持力层，根据地址情况在相应深度处安装磁环，下好沉降管后，用膨胀土封孔，以便磁环和地层同步沉降，用分层沉降仪测量各磁环的位置，分别计算各地的沉降量。5、水压式剖面沉降仪

由沉降管和二次测试仪组成。沉降管为一般PVC管，二次测试仪器由探头、注水管、注水架组成探头内的主要元件是静水压力传感器。由于地基沉降的原因，探头处于不同的位置时，静水压力是不同的，记录不同的净水压力，根据可得到不同位置的高程，从而得到沉降值。

五、高填方路基沉降治理

1、换土复填法

因填筑土质不符合要求，路基出现下沉但面积不大且深度较浅，采用换土复填方法，简便快捷。此法是将原路基出现病害部分的土挖去，更换符合规范要求的土。一般采用级配较好的砂砾土，塑性指数满足规范要求的亚粘土为宜。回填时，挖补面积要扩大，且逐层挖成台阶状，由下往上，逐层填筑，碾压密实，压实度要求高出原路基压实度1-2个百分点为宜。这种方法是只要掌握好路基的填筑方法即可，没有复杂的技术要求

2、导入固化剂法

处理高填路堤的下沉时，如果更换路基填料受到限制，且填筑料数量不大时，可在原填料中掺入固化剂处理路基病害。这种方法在我国部分省市已有应用的先例，实践证明，效果较好。固化剂作为一种特殊的建筑材料，其不同的物理性质和化学组成成分决定了不同的类别、特点和固化方法。路用材料固化剂从形态上看，可分为固态和液态两大类；从化学构成上看，可分为主固化剂和助固化剂两大部分。其中，固体粉状固化剂中主固化剂以石灰、石膏、水泥为主，助固化剂采用高聚物如聚丙烯酚氨、聚丙烯酸或含有活性基的有机化合物；液态固化剂中

主固化剂多采用水玻璃，助固化剂则采用各种无机盐如碳酸镁、碳酸钙等。前者与土混合分层碾压密实即可，适合于表层或浅层土的固化；后者使用时，采用特殊工艺将浆液注入土中使土固结，适合于深层土的固结。目前，固化剂的种类很多，在道路工程中使用时，可根据路用土的种类与固化剂的成分、类型选用。3、灌浆法

灌浆法是利用液压、气压或者电化学原理，将能固结的浆液通过钻孔注入岩土空隙或者建筑物的裂缝中，使被加固体物理力学性能改善的一种方法。浆液注入被加固体后以填充、参透、挤密等方式，挤出土体颗粒或岩石裂缝中的水分和空气后占据其位置，浆体凝结硬化后则将原来松散或者不密的土体胶结成一个整体，形成一个有较高强度、较好水稳定性及化学稳定性的结构物。

六、高填方路基养护

只有在做好了预防，养护的基础上高填方路基的沉降危害才不会大，只有进过很好的观测，在治理高填方沉降时才会方法得当。