刍议高填方路基沉降变形及压实技术研究

关键词：高填方路基；沉降变形规律；压实技术 

　　引言 

　　高填方路基是道路建设的重要环节，与一般地基工程相比，其作业面大，所需资源多，机械化程度较高，加之稳定性难以控制，沉降问题尤为突出。高填方路基沉降变形规律受到很多因素的影响，如地形、地貌以及排水等。找到一个有效的高填方路基沉降变形规律的研究方式，并且找出合理的处理高填方路基沉降变形的措施，对我国在高速公路方面的研究具有重要的意义。 

　　1.高填方路基的特点 

　　在修建公路之前，必须对修建地区路基的特点有适当的了解，以便在修建时能够根据路基的特点有效地解决遇到的问题。高填方路基的特点有：（1）高填方路基在施工时的难度较大，且在施工完成后需要观察很长一段时间，确保路基足够稳定后才开始正常运营，而且不同的地质条件对地基沉降的影响效果不同；（2）路基自身的重量很大，导致路基因受自身重力而沉降的可能性很大，在修建高填方路基时必须对路基的重量进行记录，以免路基重量太大导致沉降；（3）需要修建的路基高度很大，必须对地基稳定性有足够的掌握，在修建时需要适当的加强地基的抗压强度和稳定能力；（4）路基的修建过程中工程量较大，难以有效的保证路基的质量，在路基投入使用后，就会出现很多问题。 

　　2.高填方路基沉降变形研究现状及压实技术概述 

　　2.1高填方路基沉降变形的国内外研究现状 

　　目前，国内外对路基沉降变形的研究在公路和水利部门两个方面取得的研究成果分别为：（1）在公路方面，针对高填方路基分级加荷的特征，对传统的计算路基沉降变形的分成总和法进行研究改进，得到更有效的计算方法。此外，从事相关工作的研究者也根据高填方路基的分期固结和分期填筑的特征，研究出了原理相差不多的分层总和法，该方法是在传统计算方式上的创新；（2）我国的水利部门也对高填方路基的沉降变形进行了有效的研究并取得了很好的成果，对高填方路基的固定理论而言，路基沉降变形与施工的材料以及材料的受力特性有很大的关系，将变形分为了初始变形、固结变形以及次固结变形三种变形过程。 

　　2.2 高填方路基施工技术概述 

　　2.2.1 振动压实工艺法 

　　振动压路机在作业时，由于振动轮的振动作用，对地面造成一个往复的冲击力，该种压实方法称为振动压实工艺法。在冲击波的作用下，材料颗粒由静止的初始状态转变为运动状态。振动压实后，由于颗粒之间的互相填充，提高了被压实材料的密实度，颗粒之间的紧密接触，也增大了被压实材料的内摩擦阻力，基础的承载力亦随之提高。 

　　2.2.2 强夯施工工艺法 

　　强夯施工工艺法是将很重的锤从高处自由落下，给地基土以强大的冲击力和振动，从而改善地基土的工程性质，该种方法在碎石土、砂土、粘性土、湿陷性黄土及杂填土的处理中得到了广泛的应用。 

　　2.2.3 冲击压实工艺法 

　　冲击压实工艺法就是在传统振动碾压压实机械的基础上，改变压路机轮型，由原来的圆形改变为三边形（多边形），三边的线形为渐开线，利用三边形（多边形）钢轮对路基的连续滚动，并在滚动中利用冲击轮自身质量及三边形（多边形）轮大小半径差所产生的势能冲击压实土基。冲击压实具有冲击能较小，不易破坏土体结构以及可以实现连续冲击，施工较快、成本较低等优点。 

　　3.不同地基上高填方路基变形的规律 

　　3.1 折线地基 

　　修建在折线地形上的地基时，选取高度为18m的路基来研究，经过一系列的研究并处理分析得到的数据可知，在折线地形下，路基的最大沉降量为43.5cm，在施工完成后，地基沉降16.4cm，而斜坡地形也是在18m的地基上来研究的，但地基沉降量和施工完成后的沉降都有所上升。而地基沉降变形主要在路基的上部，在折线地形下需要的施工量变大，这些都导致了施工完成后沉降量变大。 

　　3.2 平坦地基 

　　在平坦的地形上修建路基时，选取高度为8m的地基来研究，经过一系列的研究及处理得到的数据可知：在地基的中心和底部都容易发生较严重的沉降现象。当路基的修建施工完成后，路基在一段时间内会沉降变形，尤其在施工刚完成后的一段时间内沉降速度更快，但经过一段时间后，地基就会慢慢变得稳定。 

　　3.3 斜坡地基 

　　结合20m的高路堤，路堤全宽达24m来完成计算，地基斜坡坡度为1：3，对斜坡不挖台阶、挖台阶的沉降变形状态实施分类计算处理。挖台阶路基的台阶根据宽3m、高1m计算。从最后得到的数据显示，路堤沉降变形主要集中为平坦地基出现异常等状况。路堤靠近斜坡的位置是沉降变形的最大值，从路堤内侧边缘到外侧沉降变形沿着非线性的方式不断变大。研究斜坡路基的沉降变形时，对路基水平方向的变形加以关注是很重要的，经过最后的计算得出路基的水平位移和路基沉降量之间关系紧密。中部是斜坡地基路堤水平位移最大的，同时受到其它因素的影响而使得位移值逐渐变化。地基土体同样有水平位移的变化，最大位移值的发生部位均处于路堤中部。 

　　4 高填方路基压实工程施工要求 

　　4.1 妥善处理地基排水 

　　合理的填料施工是有效的排水设施的基础，在保证试验合格的前提下，应该尽量选择土、石等材料作为路基填料，并保证其密度均匀、颗粒适中、不含杂质等，而且用于高填方的土质不仅要均匀，而且适宜集中选取，尽量避免沿线取土，以免破坏沿线环境。确认填方用料符合要求后，通过运输机械将期顷利运至填方地段，并安排专人指挥卸料，具体可以根据每层铺设厚度确定卸料密度，一般将其厚度设为30cm，而且每卸完一层后应暂时停止，待完成摊铺和平整操作后向前推进，继续卸料。因排水固结技术利于加快地基土质的固结速度，实现高填方路基稳定性能的改善，因此针对富含有机质的粘土地基，可为其设置合理的排水系统一是利用塑料排水板或袋装砂井构成竖向排水结构，并将其水平垫砂层进行连接，以此畅通路基排水通道；二是可将厚度超过50cm，宽度大于路基两侧lm的粗砂或中砂作为水平垫砂层材料。 

　　4.2 合理布置准备工作 

　　在正式施工的前期要对施工现场进行填方试验，一般可将试验地段的长度控制在200m左右，并基于实际情况明确不同基层的土料规格、含水量、摊铺厚度、密实度，摊铺设备和碾压设备的型号、性能、速度，以及压实工序和工艺等，以此为路段施工提供指导和参考。待试验结束后，应仔细勘察填方区段现场，切实掌握其地质条件，并逐桩放样路基，准确测定其界桩、堤脚、护坡道、边沟等位置所在若地面存在坡度，应事先将其施工成台阶，并使其宽度处于lm左右，然后借助压路机对其进行碾压，直至与要求的压实度相吻合；若为普通地面，应事先将杂草、树木、腐殖质土壤等彻底清除，并排干地表积水，以此为后续施工奠定良好的基础。 

　　5结论 

　　由于在公路施工过程中存在着一些不足，道路通过长期使用会表现出不同程度的破损，通过对高填方路基的特点与沉降变形规律的研究，有助于人们了解到路基沉降变形的影响因素，通过对高填方路基压实技术与高填方路基压实工程施工要求的研究，有助于人们做好相应的沉降预防措施，同时对于我国高填方路基的修建也有着重要的现实意义。 

　　参考文献 

　　[1]龙飞.高填方路基沉降变形规律研究[J].门窗，2015：243. 

　　[2]张博.高填方路基沉降变形规律研究[J].技术与市场，2013，3（19）：196. 

　　[3]周宏友，梅颖宇，卢宇松.高填方路基压实施工技术研究[J].四川水泥，2014.