| 标题 | 高填方路堤沉降控制技术方法研究 |
| 范文 | 李迎春 摘 要：作为一种高效、快捷的运输通道，公路建设在国民经济增长中发挥着至关重要的作用。在公路修建过程中往往会遇到高填方路堤，路堤沉降变形及稳定性对工程建设质量影响巨大，为此，该文以某高填方路堤工程为研究对象，在全面了解高填方路堤沉降机理的基础上，通过强夯法对高填方路堤沉降进行有效控制，经研究表明该施工法施工效果良好，具有可行性。 关键词：高填方路堤；沉降控制；强夯法 中图分类号：U416 文献标志码：A 近年来，随着我国经济社会的不断进步，交通运输事业取得了突飞猛进的发展，公路建设规模逐渐扩大。当前我国对交通基础设施建设高度重视，持续加大资金投入，通过大量修建公路工程有效改善各个地区的经济状况，努力提升人们的生活水平，实现国内交通网络建设目标。在施工过程中，往往会遇到高填方路堤，此类路堤极易出现沉降变形问题，为了有效提高路堤的稳定性，必须高度重视路堤施工工作，针对存在的问题采用先进的工艺、技术、材料和机械设备进行有效解决，并注重全面分析与综合考虑施工工作重点，进一步提高施工效率，保证工程建设质量。 1 高填方路堤沉降机理 整体来讲，高填方路堤沉降主要包括2点内容，其一，路堤自身的固结沉降；其二，路堤产生的附加应力所带来的地基沉降，如图1所示。其根本原因在于因土层固结压缩，将孔隙内的水、空气排出，从而降低土体体积。 由图1可见，坡脚位置具有最小沉降量，按照沉降量由小到大的位置情况为坡脚处-路肩-路堤中心。路堤横断面下方的地基沉降曲线基本等同于圆弧底状，位于坡脚下方的地基土并未及时解决沉降，因为荷载应力并未彻底消失，因此其沉降量仍在继续，但呈现出减小的状态。 1.1 地基沉降机理 相对于一般路堤沉降发展规律，高填方路堤有自身特性。在施工各个阶段，高填方路堤都会受到上部路堤附加荷载的影响，将增加地基土内的附加应力。而于地基来讲，将会有一个非常大的荷载施加到地基上部，因应力状态改变，将出现地基变形情况。根据地基沉降变形特点，可将其沉降量划分为瞬时沉降等3部分。公式如下： Sf=Sm+Sc+Ss 其中，地基最终沉降可由Sf表示； 瞬时沉降可由Sm表示； 固結沉降可由Sc表示； 次固结沉降可由Ss表示。 1.2 路堤沉降机理分析 相对于其他路堤，高填方路堤具有较高的填筑高度，对于路堤自身土层来讲，上下填土不仅是荷载施加土层，也是荷载承担土层，在自重影响下，路堤极易产生竖向变形现象。高填方路堤沉降可分为3个阶段，即初始阶段、发展阶段及稳定阶段。 1.2.1 初始阶段 该阶段主要在施工前产生，初期土体填筑时，属于弹性状态，因无法及时排除土体水，土体极易产生侧向变形情况，进而出现剪切形变的情况，此时具有较大的沉降速率。 1.2.2 发展阶段 在施工中，因不断增加荷载，将逐步排除土内孔隙水，从而降低超孔隙水压力，此时土体将呈现为弹塑性状态。逐步扩大填土塑性区，慢慢压实土体，此时仍为产生压缩变形情况，但沉降速率将逐步减小。 1.2.3 稳定阶段 待完成填筑施工后，不再增加荷载，此时土内超孔隙水压还没有彻底消除，仍在固结。随着时间的不断增加，将大大降低土体沉降速率，且逐步排除土内孔隙水，此时土体压实效果良好，沉降速率基本等同于0。 2 工程概况 某公路工程总长度为7.207 km，起止里程桩号为K21+500～K28+707.203。设计填方量为132.31万方，12.3 m为最大边坡高度。通过综合考虑所有施工因素，决定选用强夯法处理高填方路堤段，以此达到控制路堤沉降的目的。强夯处理段桩号为K25+850～K25+980，3 120㎡为处理面积。该工程为半填半挖路堤断面，在向下路床顶面铺土碾压时，即可强夯处理整个路堤，从而避免不均匀沉降问题出现于填方区和挖方区，并达到路堤整体强度提高的目的。 3 强夯施工要点 3.1 施工机械 根据施工要求，可选用表1所示的强夯机具。 3.2 强夯参数 施工前，可通过试夯的方式获取具体参数，主要包括夯击能、夯击遍数、满夯方式等。 3.2.1 夯击能 针对施工时的夯击能，当前方法还不成熟，只能在综合考虑各项施工要素的前提下，通过以往经验进行判断。针对该工程，决定选取履带式吊机进行4个。在8 m～25 m范围内控制强夯起落间距，并根据路堤加固深度确定重锤吨位。如果路堤加固深度在10 m以内，则重锤可选用10 t～20 t；路堤加固深度在10 m以上，则重锤必须选择20 t以上设备。 按照设计要求，选用强风化花岗岩作为路堤填料，6 m为路堤加固深度，确定每米单点夯击能为2 000 kN，每米满夯夯击能为1 000 kN。 为此，该工程可选用14.5 t重夯锤。当2 000 kN·m为夯击能时，可通过下式确定夯锤落距。 锤重×落距=单击夯击能 由此可得，13.8 m为夯锤落距；当1 000 kN·m为夯击能时，则7m为夯锤落距。 3.2.2 夯击遍数、两遍夯击间隔与满夯方式 根据要求，可按2遍完成强夯施工，分别为点夯、满夯。1 000 kN·m为满夯单击夯击能，其主要目的是为了表层土加固，每点一击，夯印与底面积1/4接触。 由于该施工路段具有不错的地质条件，且土石路堤渗透性良好，可以不考虑超孔隙水压力情况。为此，无须预留超静孔隙水压力消散时间，要求在完成前一遍夯击作业后，场地即可整平，随后再进行夯击，不得间隔应具有连续性。 3.2.3 夯点布置与间距 以正方形布设点夯夯点，4 m为2个相近夯坑的中心间距。满夯时为每点一击，夯印应与底面积1/4接触。 3.3 施工工艺 （1）施工前，应将施工场地表面的杂物，如杂草、垃圾等清理干净，并整平施工场地。同时，还应对施工场地高程进行准确测量，且将第一遍夯点位置标出。 （2）机械就位，强夯前，测量锤顶部高程。起吊夯锤向预定高度提升，夯锤可脱钩，自由落下夯锤，下放吊钩，再次对锤顶高程进行测量，如因夯锤位置不垂直出现坑底倾斜现象，需及时进行整平。 （3）根据设计要求，夯击所有夯点，且对上述流程进行重复，随后强夯每个夯点。 （4）利用推土机将夯坑填平，并再次对场地高程进行重新测量，随后准确计算该次强夯后场地夯沉量。 （5）完成上述作业后，需完成所有点夯击，并做低能量级满夯，其主要目的是为了对场地内表层松土进行有效夯实，并测量夯后场地高程。 4 施工质量控制措施 4.1 施工质量控制标准 每次夯击前，必须复核夯点夯点放线的准确性，在设计允许范围内合理控制误差。强夯施工中，需在150 mm以内控制夯锤点中心偏差，如果出现偏锤问题，需再次对点重新施工。同时，应避免夯坑附近土体出现较大隆起的情况。当夯坑底部斜率在1.73以上，需再次强夯回填夯坑。要求在100 mm以内控制单击夯击能力，最后两击平均夯沉量则需控制在50 mm以内。 4.2 强夯数据分析 通过试验可获取强夯夯击沉降差，表2为测得的夯点累计沉降量数据。 由此可见，在不断增加夯击次数时，累积夯沉量也会随之增加；同时随着夯击次数的增加，每击夯沉量则会减小。单点夯击7次左右，夯沉量将逐步呈现出稳定状态，且在2 cm以下。如以第8次夯击后作为总夯沉量标准，则夯击次数为6～7次时，相比总夯沉量，通过计算可得，累积夯沉量为其95 %左右，为此，最佳单点夯击数为6～7次。经强夯施工后，地基断面系数K30远高于设计要求的150 MPa/m，则表明在提高路堤承载力方面，强夯施工法作用良好，可有效控制路堤沉降。 5 结语 综上所述，在经济社会繁荣发展的今天，我国公路交通运输工程规模持续扩大。在公路修筑过程中，由于受施工条件、土石方运输等因素的制约，将大大增加高填方路堤施工的压实难度，进而引发严重的高填方路堤沉降变形问题。为减小高填方路堤沉降，提高路堤穩定性，必须重视沉降控制技术方法的合理选择。 参考文献 [1]胡颖，巨玉文，王文正，等.高填方路堤顶部沉降及黄土填料试验研究[J].科学技术与工程，2015（10）：126. [2]马冲.土工合成材料在高速公路高填方路堤路段的加筋应用[J].科技创新导报，2010（14）：89-90. [3]赵玉国，骆岩飞，赵秀玲.浅析高填方路堤病害常见问题及处治措施[J].珠江水运，2011（6）：79. [4]牛志强，闫长斌.高填方路堤工后沉降理论预测模型研究[J].公路工程，2018（1）：258. [5]黄礼章.山区高速公路高填方路堤施工技术及其质量控制措施[J].福建交通科技，2010（2）：79. |
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