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路基沉降的原因及处理措施
作者：唐勇军 来源：本站原创 发布时间：2010年01月06日 点击数： 1275
摘要：文中就路基沉降的原因进行了分析，并就路基产生沉降的处理措施进行了探讨，指出应从设计方法与施工两个方面着手，分析路基沉降造成的原因并采取切实有效的措施，以避免及减小路基沉降的发生。
关键词：路基沉降 原因 措施
路基是路面的基础,路基不均匀沉降必然会引起路面的不平整,导致路面产生许多病害,主要表现为坑凹、起拱、波浪、接缝台阶、碾压车辙、桥头或涵洞两端路面沉降、桥梁伸缩缝的跳车等,不仅难以满足汽车高速行驶的要求,而且还会增加汽车的燃料消耗和轮胎磨损,加大运输成本,增加运输时间,降低社会经济效益甚至危及行车安全。
一、路基不均匀沉降的原因
造成路基不均匀沉降的原因很多，下面笔者从以下几点进行论述：
1. 1路基填土压实度不足
由于压实度不足，往往导致填方路基的不均匀沉降变形，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:
(1)施工受实际条件的限制。路基施工时，天气太干燥，局部路堤填料粘土土块粉碎不足致使路基压实度不均匀;暗埋式构造物处因构造物长度限制使路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘压实度不够;某些加减速车道与行车道没有同步施工，当拼接处理得不好时，其拼接处也会产生压实度不足的情况。
(2)考虑到施工安全和进度，使得压力或压力作用时间不足，路基压实不充分，致使路基压实度达不到规范要求。
(3)由于填方土体的最佳含水量控制不好，压实效果达不到规范要求。
(4)在填方路堤施工中，当路堤施工到一定高度以后，路堤边缘土体往往存在压实度不足问题，对于较高的填方路基，通常都要做相应的处治。
填方土体压实度不足，其结果是土体前期固结压力小于自重应力和各种附加应力之和，在自重作用下就会发生沉降变形，这些附加应力主要来自以下几个方面:
①车载，尤其超载情况;②含水量变化造成土体容重的改变;③地下水位升降而导致浮力作用改变;④土体饱和度改变，引起负孔隙水压力改变。这些附加应力引起土体中有效应力改变，从而导致土体发生压缩变形。
土体压实度不足还会导致填土路基的侧向变形。目前采用的地基沉降计算方法是假定侧向完全受限，仅有竖向变形，实际路基土中存在有侧向变形，这种侧向变形会引起沉降。
1.2路堤填料不均匀，控制不当
在公路施工过程中，对填料、级配很难得到有效的控制，填料常常是开挖路堑、隧道掘进产生的废方，这些填料性质差异大、级配也相差很远。一方面，在施工过程中，如果分层碾压厚度过大，小颗粒填料和软弱物质很难得到有效压实，在荷载的长期作用下，回填料会产生不协调沉降变形，路面会产生局部沉陷，刚性路面还可能产生裂纹。另一方面，由于回填料的性质不一样，特别是有的回填料具有膨胀性，在路基排水系统局部失效后，水的渗入会使路面局部隆起影响行车舒适度，严重的会使路面破坏。
控制不当体现在：1)选用了稳定性较差的路堤填料，如采用高液限粘土、粉质土或使用淤泥、腐殖质含量较高的土料填筑路堤，会使路堤产生整段或局部的变形。2)采用不同土质填筑路堤时，因土的性质不同如填筑方法不当，碾压成型后易造成不均匀性沉降。
1.3地下水的影响
在地下水的交替作用下,路基土体内含水量反复变化,土体容重在一定范围内波动,更为重要的是由毛细管张力引起的负孔隙水压力可以达到相当的数值,再加上水的软化、润滑效应,可以使土体产生沉降变形。路基或地基中地下水的动态特征对路基不均匀沉降影响很大，路堤及其地基中的地下水主要补给来源有3种类型，即地下水侧向补给、降雨补给、地表水侧向补给。其动态变化及潜蚀作用影响到土体中的有效应力分布、土体的结构特征和土体强度从而导致路基的不均匀沉降。
此外，地基中软土层一般总为饱和软土层，位于地下水位以下，而饱和软土层沉降变形总是以渗透固结和次固结沉降为主，并需要相当长的时间才能基本完成，路基填土及车载等在软土层中产生附加应力，这个附加应力首先被软土层中的水承担，如果对软土层没有采取强化排水措施或较长时间的超载预压，软土层中的超孔隙水压力消散时间就很长，有效应力增长缓慢，沉降变形就会长时间持续进行。同时研究表明，地下水的动态变化，将引起土体容重、孔隙水压力等的变化，尤其是负孔隙水压力，可能对土体产生较大的附加压力，这些附加压力，能造成填土的附加沉降。
二、路基产生沉降的处理措施
2. 1路堤填筑前原地面处理
1)填筑路堤时首先进行原地面处理。当路堤填筑高度小于1m时，将路基范围内的树根、杂草全部挖除。若基底的表层土系腐殖土，则须用挖掘机或人工将其表层土清除换填，厚度视具体情况而定，并按规定进行压实。路堤通过耕地时，路堤填筑施工前预先清除表土30cm，由于在表土剥离后基底的含水量高，为保证基底压实度达到设计要求，必须及时进行翻松，晾晒和含水量检测，在最佳含水量时进行碾压，以达到要求的压实标准。
2)坡面基底处理。当坡面较小(横坡小于1: 5)时，只需清除坡面上的表层，其处理方法同上;但坡度较大横坡大于1: 5)时，应将坡面做成台阶，以防止路堤的滑移。台阶的尺寸，依土质、地形和施工方法而不同，一般宽度不宜小于1m，而且台阶顶面应做成向堤内倾斜3%一5%的坡度，并分层夯实。每层都严格控制厚度、压实度、拱度和平整度，并进行检测，当所有台阶填完之后，可按一般填土进行。
2. 2路堤填料处理
路堤填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土，不得使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土。对于液限大于50，塑性指数大于26的土一般不宜作为路基填土。在特殊情况下，受工程作业现场条件限制，必须使用时，可作如下处理:1)控制最佳含水量，为了保证土料在最佳含水量时达到最佳压实度，可通过翻晒或是洒水来实现。2)采用不同土质填筑路堤时，应注意以下几点：(1)层次应尽量减少，每一结构层总厚度不小于0.5m，不得混杂乱填。(2)透水性差的土填筑在下层时，其表面应做成一定的横坡(一般为双向4%横坡)，以保证来自上层透水性填土的水分及时排出。(3)合理安排不同土质的层位一般采用优良土填在上层，强度较小的土填在下层。(4)在不同的地质填筑的路堤交换处应做成斜面并将透水性差的土填在斜面的下部。
2.3其它注意事项
1）严格控制填土含水量，施工时要高于最佳含水量1%～2%。
压实施工时，土方含水量应尽量接近最佳含水量，避免出现压实时含水量小于最佳含水量，土粒间的润滑作用不足，即压力不足以克服土粒间的摩擦力土中的空气不能排除、土粒间无法靠扰，因而难以达到最大密实度;如果大于最佳含水量，又会产生由于水分过多，土粒被水膜包围而分散得过远，不能达到最大密实度。
2）加强路基边部压实
在土方路堤的填筑过程中，往往由于路基边部压实困难，而忽略了边部压实工作，为保证边部压实强度，需采用J型手扶式振动夯，从而保证路基的整体稳定性。
3）注意不良地质段的施工
对于不良地质地段一定要清理软弱层，设计给定不足部分也要清理，然后换填透水性材料，低填方路段要注意满足路基工作区的要求，有必要时要设置砂砾隔离层、路基深度、宽度高度都必须到位，不留丝毫隐患。严格按照设计的各种地基加固处理措施方案和规范要求进行施工，对于设计方案与实际不符要及时找设计单位提出变更设计，避免在地基处理方面因设计与施工造成的路基沉降。
4）注意挖方段、填挖交界处施工
针对这些段必须采用透水性材料换填80cm，充分压实，在填挖交界处要加长、换填长度、逐步过渡、不要形成突变使荷载应力分布均匀，并且两侧边沟排水要引至沟底，避免路堤的浸湿。另外就是通过刚性基础、半刚性基础、柔性基础的过渡来消除不均匀沉降，但需要增加造价及工程量，这种方法是事后处理方法，一般不宜采用。
结语：路基沉降是影响路基路面强度和稳定性的一个十分重要的问题，我们应从设计方法与施工两个方面着手，分析路基沉降造成的原因并采取切实有效的措施，以避免及减小路基沉降的发生。