高填方路基不均匀沉降的观测与防治分析

发表时间:2021/7/1   来源:《基层建设》2021年第10期   作者:周波
[导读] 摘要:社会经济发展水平不断提高,人们也更加关注建筑物的品质,进一步完善建筑物的功能性。
        泰州市中度工程质量检测有限公司  江苏泰州  225400
        摘要:社会经济发展水平不断提高,人们也更加关注建筑物的品质,进一步完善建筑物的功能性。因为各种因素的影响,导致高填方路基发生不均匀沉降的问题,增加了安全隐患,例如高填方路基发生沉降,可能会形成连锁效应,该区域其它建筑结构也会因此发生下沉问题,此外也会导致路基无法防御地震等自然灾害,影响结构适用性耐久性安全性,威胁到人们的生命财产安全。因此设计单位需要加强分析高填方路基不均匀沉降发生原因,提出针对性的防治对策,优化整体结构设计工作,提高高填方路基质量。
        关键词:高填方路基;不均匀沉降;观测;防治
        1高填方路基沉降原因
        1.1勘察设计原因
        公路属于三维带状结构物,沿线地形地貌、水文地质条件等可能较复杂。如果设计人员在开展现场勘察查任务时准备工作不充分、人力或经费不足、技术手段落后,或者未能充分查明高填路基范围内的不良地质或特殊岩土特性,则会影响高填方路基建设方案的制订,导致路基后期沉降过大。尤其是软土地基,由于其含水量高、可压缩性大、强度低、孔隙水压力消散慢,如果处治措施不当,将会产生较大的固结沉降,影响高填方路基的安全性。此外,高填方路基在设计时若套用一般路基断面处理方法,而未进行工点设计或路基稳定性验算,选取的土体强度参数指标可能出现不合理等问题,这也会导致高填方路基沉降。
        1.2施工原因
        (1)路基填料差。路基填料一般应选择强度高、水稳定性好的砂砾土和碎石土等,不宜使用高塑性黏土、粉土、腐殖土、泥沼土等,否则容易导致路基沉陷破坏。(2)路基压实质量不合格。路堤分层填筑期间,不按规范控制松铺厚度,压实机械随意组合,压实速度过快、遍数少,都会导致路基压实度不足,从而导致路基后期沉降变形大。(3)施工现场管理水平低。在高填方路基施工期间,如果技术人员理论知识不足、管理能力欠缺,则无法在现场科学合理地指导工人施工,导致高填方路基施工质量差。
        2不均匀沉降观测结果分析
        2.1纵向不均匀沉降观测结果分析
        通过对所选4个测点的纵向沉降变形情况进行观测,得出各测点不同时间竖向位移变化情况,各测点累积沉降量如图1所示。
       
        图1路基纵向不均匀沉降变化曲线
        分析各测点变形情况可知,各测点前期沉降变形速度较快,60d以后变形趋缓,这是由于路基在54d完成了填筑施工造成的。结合各测点累积变形情况,各测点之间存在不均匀沉降,其中测点4累积沉降量最大,为35mm,其他测点之间的差异不大,均在21~25mm之间。测点1、测点2、测点3在90~120d沉降量增长小于2mm,说明其所在施工区域沉降变形已基本趋于稳定。测点4在90~120d沉降量增长达到了6mm,有增大的趋势,分析现场情况是由于测点位置靠近路堑,路堑与路堤填料不均匀沉降造成的,结合后期沉降观测结果,测点纵向沉降稳定。
        2.2路基顶面不均匀沉降观测结果分析
        路基填筑施工结束后,在路基顶面埋设测点,对路基顶面纵向不均匀沉降变形进行观测,观测结果如图2所示。
       
        图2路基顶面纵向不均匀沉降变形曲线
        分析路基顶面不均匀沉降变形曲线,各测点沉降量前期变化速度较快,后期变化速度趋缓。分析观测结果可知,路基顶面各测点之间存在不均匀沉降,其中测点7累积沉降量变化量最大,240d累积沉降量达到102mm,测点5和测点6累积沉降量为94mm和95mm,比较接近。这是由于测点7部位接近路堑,路堑和路基填料差异较大造成的不均匀沉降引起的。结合后期路基顶面沉降观测结果,路基顶面沉降逐步趋于稳定,没有出现较大变形。
        2.3横向不均匀沉降观测结果分析
        在同一横断面上三个测点分别埋设测斜管,观测水平位移变化情况,观测结果如图3所示。
       
        图3路基横向不均匀沉降变化曲线
        分析3个测点路基水平位移观测结果,各测点水平位移存在一定差异,距离坡面越远沉降变形越大,表明路基在施工过程中存在横向不均匀沉降。所选3个测点位于一段斜坡上,测点8距离坡面0.5m,累积沉降量最小,120d沉降量达到53mm;测点10距离坡面20m,累积沉降量最大,120d沉降量达到59mm,测点9居中。距离坡面越远,路基填方高度越大,沉降量也随着填筑高度的增加而增大,也说明填筑高度对路基沉降影响较大。同时,距离坡面较远的路基内部可能出现了应力集中,进而造成沉降量增大。从曲线变化趋势上可以看出,横断面上各测点沉降变化规律基本一致,随着路基填筑厚度的增加,沉降量不断增加。此外,路基填方施工处于雨季,降雨使路基沉降量增大。
        3高填方路基不均匀沉降防治措施
        3.1科学设计整体结构
        在高填方路基正式施工前,应科学、合理地设计结构,进一步提升方案的科学性。其中,应根据车辆的通行数量、道路情况,以及桥台沉降量等,设置搭板的长度,并适当引入加筋技术及土工格栅技术,降低高填方路基填土所产生的移动,进一步提升整体结构的稳定性。采用这种方法时,还需通过设置缓和沉降的方式,保证路堤与桥台之间的渐变段不小于50m,缓和段的沉降差控制在5cm以内。
        3.2加强软土地基的处理力度
        在高填方路基中,由于软土层破损引发的沉降问题较为常见,这就需要在强化软土层地基时,采用换填法、水泥粉喷桩、排水固结法等方式加强软土层地基力度。由于以上几种方式均有优缺点,在处理软土层地基前,应深入到施工现场,开展全方位调查,并根据工程实际情况选择与之对应的处理方式,强化软土层地基处理过程中的质量控制工作,并最终达到在保证路基路面压实度合格的情况下,消除不均匀沉降的问题。
        3.3稳定控制压实强度
        在高填方路基施工过程中,必须强化填料的质量控制力度,严格遵循施工工艺、施工流程。如果最关键的地基位置出现问题,很容易引发沉降等严重问题。因此,在正式施工前,应进一步完善地基处理及填料准备工作,并按照基本需求摊铺处理混合料,采用分层填筑的施工方式,保证每一层的厚度均在25cm左右。另外,还要确保在最佳含水量的情况下,碾压处理,从根本上提升压实度。最后,在高填方路基施工完成后,还应当开展全方位的质量检测工作,及时处理不合格位置。
        3.4合理设置好搭板
        有效预防桥头跳车和不均匀沉降等问题,是保证车辆行驶更加安全、稳定的条件之一。为此,在保证所用填料质量符合标准的基础上,还要在高填方路基施工阶段,科学、合理地设置好搭板。此外,由于车辆荷载的反复作用,会引发结构裂缝及不均匀沉降等问题,这就需要在设置好搭板的同时,做好后续的结构设计工作,强化搭板施工质量的管理力度及控制力度,保证整体过渡段的结构平整性。最后,还要确保顶高与搭板顶面的标高一致,使整体结构处于平行状态。
        3.5确保压实度
        (1)遍数控制。碾压遍数是影响压实效率和效果的参数。当层厚度确定时,碾压遍数过少会造成压实度不足;碾压遍数过多时,会造成时间浪费,并且压实效果不会有明显提高。为保证施工期间压实遍数合理,通过对试验段进行压实试验来获得最佳的压实遍数。通过碾压遍数来控制施工的主要优点是直观且施工简单。由于施工条件、机械以及填料等多方面的限制,最佳碾压遍数的确定具有局限性,实际工程中通常结合压实度来控制施工。(2)压实度控制。压实度是指现场干密度和最大干密度的比值,是路基在设计和施工时重要的控制指标,通过压实度控制施工可以有效精确地保证施工质量和路基的稳定性。
        4结语:高填方路基施工具有投资大、工程量大的特点,高路堤施工质量是影响整个工程完成质量的关键部位。因此高填方路基施工时须严格按照设计及规范要求施工,保证高路堤施工的每一道工序满足质量要求。通过对高填方路基施工质量控制措施的总结分析,指导工程施工,控制施工质量,优化高填方路基施工工序,重点把控关键部位,最大程度上减小和控制本工程高填方路基的不均匀沉降。
        参考文献:
        [1]张春涛.高填方路基不均匀沉降的机理分析及防治措施[J].公路交通科技(应用技术版),2018,14(8):112-113.
        [2]王满琼.高填方路基不均匀沉降的机理分析及防治措施[J].安徽建筑,2018,45(4):203-204.
        [3]王丽丽.高填方路基沉降施工控制技术探讨[J].中国公路,2018,25(11):154-155.
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