试析高速公路路基沉降及施工控制技术研究.pdf

试析高速公路路基沉降及施工控制技术研究 王辉军 河北建设集团有限公司， 河北 保定 摘 要： 我国高速公路承载着交通运输与经济发展的重任， 在长年累月的高压 下， 受荷载大小、 土质、 公路历史、 地基处理方式及加载速率等， 使高速公 路路基长发生沉降的状况。本文对高速公路路基沉降变形的原因进行 分析， 探讨路基沉降机理， 以期找到应对路基沉降的施工控制技术。 关键词： 高速公路 路基沉降 施工技术 目前， 我国高速公路规模正在不断扩大， 并逐步从东部向西部延 伸， 在不久的将来， 中西部地区的高速公路会更密集。为防止高速公路 出现大规模的路基沉降， 需要对路基沉降原因作深入调查， 通过实测对 路基沉降机理作施工上的预测， 提高施工工艺， 优化施工设计， 研究对 路基沉降段的施工控制技术， 为高速公路施工决策提供科学依据。 高速公路出现路基沉降的原因分析 高速公路路基是指公路建设中， 最原始地面的较厚土层、 较之于地 面稍高稍厚的路堤。当高速公路在修建时， 会产生相应的施工压力， 此 部分压力较小， 几乎可以忽略不计。高速公路修建好后， 路基承载着运 输带来的巨大压力， 导致土体受挤压变形， 加之土层密度缩小， 使土体发 生大范围的剪切性破坏， 经大压力后沉降。高速公路路基沉降的原因主 要来自两方面： 一是自然因素， 二是认为因素。自然因素主要是地基土 层的土质应力程度、 土质压缩层的厚度、 土层渗透性强弱和地下水位变 化等。人为因素是指施工时土层地基处理方式、 车流的加荷方式及加载 速率等。高速公路路线一般都很长， 沿线的施工地质层地形条件复杂不 一， 在施工过程中仍有频繁的车流及机械通行， 使地基在施工前、 中、 后都 有来自各方面的挤压， 施工时对地基的状态不易精确的掌握 。 高速公路路基沉降机理阐释 在修建高速公路前， 必须对路基机理掌握清楚， 路基是承受荷载的 天然载体， 其沉降机理必须分三个阶段进行： （ ） 沉降发生阶段， 是指土 层加载初期， 土地没有进行压实而处于弹性的状态， 土层中的土粒含水 丰富， 土粒与土粒之间孔隙较大且潮湿， 水量无法及时排除。此时若进 行路基施工作业， 会将土体瞬时压缩变薄变形， 同时在荷载压力下出现 路基沉降的纹路和线性趋势。（ ） 沉降发展阶段， 伴随着所承载的负荷 不断加大和时间的推移， 土层中的水分逐渐排出， 水压逐渐降低， 对土 层逐渐开始塑形， 路基的沉降路线越发明显。（ ） 沉降稳定阶段， 当最 大荷载已承受， 土层之间的孔隙已逐步完全消散， 路基随着时间的推移 沉降逐渐巩固。当时间足够久时， 此时的最终沉降已形成。 针对路基沉降的施工技术探讨 施工中的沉降量观测控制 在对路基使用软土填筑过程中， 必须对土层进行沉降稳定性的检 测。通过沉降板 科学观测仪， 运用感应式水平推测技术， 一方面对 路基在地表的沉降趋势进行预测， 计算出水平土层承重量， 另一方面进 行地表水平位移隆起量的推平工序。检测水平路基的安全性和稳定性 后， 可让掌握路基分层水平移量， 找到土体被剪切破坏的位置。此项技 术在项目施工前进行操作， 具有很强的必要性。其目的主要用于地表 沉降量的观测与控制， 及时将沉降量在施工前降至最低 。 路基沉降控制 路基沉降控制技术主要从控制沉降量与沉降发生频率入手， 对沉 降精度作最科学、 最精密的预测， 从而很好的控制沉降发生的频率。 沉降量与精度 沉降量的大小直接影响沉降量的精度， 沉降量越小， 沉降观测精度 越高。其操作技术具体为： 在路基填筑期， 现将沉降量控制在 以 下、 土量填压厚度 ?来进行施工， 因此， 在路基慢慢升高、 变厚的同 时， 沉降量逐渐降低， 观测时的精度也越发正确、 标准。施工后期， 对所 筑路基取厚度为 ?进行二等水位测量， 制作水位曲线图， 路基沉 降过程从图中反映出来的是较单一的走向曲线。在竣工期， 对每层土 隔 天观测一次， 做好沉降量的预测， 以此控制沉降量逐渐降低。 沉降发生频率 测定沉降发生频率的方法是， 取路基软土层黏度较小的土质进行 分析， 用沉降规律进行实测与估算， 在实测与估算值之间往往会存在一 定的差距， 每次测算的差距反映出沉降频率， 差值越大沉降频率越大， 差值越小， 沉降频率越小 。 填筑施工 填筑施工具有很大诀窍， 在其不断发展过程中， 已经作为一项公路 施工技术而广被人采用。填筑施工技术主要在施工沉降要求下， 对施 工时的沉降量和路基填土预压时间进行有效控制。 施工沉降要求 路基软土地段进行填筑时有特别严格的要求， 即： （ ） 使用沉降杆 与新接管管钳做标尺竖直稳定， 确保施工过程中沉降杆竖直且沉降数 据准确； （ ） 使用同一台机器设备或仪器， 固定观测人员， 保持相同的工 作环境和工作条件； （ ） 为降低施工沉降误差， 在路堤填筑前对所有土 层埋设元件和设备进行再次检测， 检测出的数据作为初始数据标准二 进行参考； （ ） 采用分层沉降的技术方法， 首先对地表进行分层施工、 施 压、 注水等， 总汇沉降结果， 作为施工沉降的有力依据 。 施工时的沉降量控制 为了将高速公路软土层沉降量控制在安全系数以内， 必须对最终 沉降量作精确核算， 结合不同加载强度下的地基固结， 对沉降量的数值 进行合并同类项的处理， 从而测算出结果仿真度。由于影响结果的因 素众多， 如钻探的孔径大小和质量、 土工的试验技术、 数据整理的分析 手段、 参数的选取估算等， 都必须考虑在内。在施工过程中进行路面填 土符合模拟演示， 及时作出沉降速率值的 控制， 保证施工沉降量 稳定在正常范围之内。 路基填土预压时间控制 要加强高速公路路基的稳定性， 必须控制好路基填土预压时间。 通过获得满足路基稳定和沉降速率， 对路面采取稳定性的荷载控制， 采 用动态控制和镜像指导相结合的方式， 测算预压时间。在高速公路工 程设计阶段， 通常是允许施工后有少许沉降量作为选择地基的参考因 素之一， 在其指导下， 通过预压时间预测完成工前沉降量的出现， 以便 更好的开展预压时间测算。路基填土预压时间受工期的限制， 目前国 内一般公路预压时间为 个月， 桥头路段预压时间为 个月， 高速公路 必须在软基施工小组的建议下决定预压时间长短 。 结束语 综上所述， 导致高速公路路基沉降有来自各方面的原因， 要在施工 前后对路基土层性质、 荷载量以及施工技术做全面的了解、 划分和应 用， 针对具体情况进行具体分析， 找出路基容易沉降的因素， 并进行深 入探讨， 加强施工技术的应用能力。目前， 我国高速公路面临路基沉降 的严峻形势， 对交通运输、 生命安全及经济的发展存在着严重的威胁和 隐患， 必须加大沉降段路基施工控制技术的研究， 减少公路路基沉降的 发生。 参考文献 张亮 新黄高速公路路基沉降及施工控制技术研究 长沙理工 大学， （ ） 张旭生 改扩建段路基加宽拼接处理及施工控制技术 交通世 界（ 建养机械） ， ， （ ） ： 李洁 高速公路路基沉降及施工控制技术探讨 科技信息， ， （ ） ： 刘明宇 特殊岩土体路基填筑技术及在路桥过渡段沉降控制中的应 用研究 中南大学， ， （ ） ： 年第 期（ 总第 期） 江西建材 交通工程 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 张永清 山区高速公路路基差异沉降特性与控制措施研究 长 安大学， ， （ ） 作者简介： 王辉军（ 年 月 日生） ， 男， 河北保定易县人， 工程师， 本科。 桥梁基础病害整治 谢成刚 成都铁路局绵阳工务段， 四川 绵阳 摘 要： 我国早期修建的铁路桥梁中， 浅基桥梁病害为其中的一种常见病害。为 有效整治浅基桥梁病害， 首先需要分析病害形成的原因， 应用针对性措 施对其进行整治， 进而大大提高桥梁的自然灾害抵御能力和设备质量。 本文研究中， 对桥梁基础病害的原因进行分析， 并探讨有效的整治措施， 旨在能够大大降低地质灾害发生率。 关键词： 桥梁 基础病害 成因 防治 由于旧桥的地质条件和基础整体较薄弱， 可能发生严重安全隐患。 尤其是在积水后， 受到水的长期、 反复作用因素影响， 易诱发桥梁地基 灾害， 并给桥梁的正常使用产生较大威胁。因此， 为提高桥梁正常使用 率， 降低桥梁地基灾害的发生， 需要有效解决其中存在的问题， 并根据 问题制定积极、 有效的防护、 加固处理措施。 重力式 形桥台基础 土质地基存在的问题 （ ） 桥台基础沉降。桥台基础发生沉降， 主要受到水的作用影响， 大大降低土体力学性能。其中， 沉降又分为均匀沉降和不均匀性沉降， 如两者到达一定程度， 那么会给桥梁结构带来较大危害。由于桥台背 后填土压力比较大， 桥台沉降主要呈不均匀性， 可采取以下处理方法： 在单面加宽基础： 主要应用于不均匀沉降或者基础受到荷载偏心距 较大的情况下， 这样能够确保新增加的部分和原基础保持较好连接， 在 原基础表面凿毛， 每隔一定间距， 就设置角钢挑梁， 并在原基础上使用 膨胀混凝土将锚固定； 灌浆法： 该种方法主要将气压、 液压或者电化 学等作为原理， 使用注浆管， 在地层中将浆液均匀注入， 使用渗透、 填充 或者挤密的方式， 赶走岩石裂隙或者土颗粒间的空气和水分， 人工控制 后， 使用浆液将原来松散的裂隙胶或者土粒相结合， 形成一个强度大、 结构新型、 化学稳定性良好以及防水性能高的结石体， 进而有效降低地 基不均匀沉降率和沉降率， 大大提高地基土承载力。 （ ） 桥台基础倾覆。桥台基础发生倾覆， 主要受到基底土体被掏空 等因素导致， 因此， 可对桥梁地基做好冲刷防护工作。主要采取以下措 施： 浆砌片石护坡： 通过浆砌片石， 能够有效防护桥台底部土体， 防止发 生土体被掏空的情况； 锚固： 如后台有岩体， 可应用打锚杆固定桥台锚 于岩体位置， 这样能够有效防止桥台受到背后土压力影响出现颠覆。 （ ） 桥台开裂。桥台开裂除了受到不均匀沉降因素影响， 而且还受 到水流冲刷作用导致 形桥台锥坡失效， 侧墙内外土压力差导致前墙 和侧墙交接位置出现开裂。可应用以下方法： 对桥台底部土体应用 灌浆法处理； 直接单面加宽基础法： 该种方法主要用于桥台不均匀沉 降大的处理过程中； 应用浆砌片石有效防护锥坡： 一般情况下， 进行 冲刷防护时， 将浆砌片石护坡厚度设置为 ， 根据波浪大小或者流 速大小控制厚度， 厚度不能少于 ； 使用混凝土围套加固处理： 如桥台开裂情况较严重， 不能应用灌浆法处理， 则需要在桥台外围增加 一层， 内部使用钢筋和原桥台钢筋互相连接。 岩石地基存在的情况 （ ） 桥台开裂。基底岩石受到水的作用后， 承载力不断降低， 将部 分基底岩石压碎， 最终导致发生桥台开裂。为解决桥台开裂问题， 可采 取直接增加基底受压面积、 提高基底承载力的方法进行解决。具体方 法如下： 喷浆防护； 单面加宽基础； 混凝土围套加固； 灌浆法。 （ ） 桥台滑动。受到水浸泡后， 岩体力学性质被弱化， 进而降低基 底摩擦系数； 另外， 受到水给桥台填土产生的扰动， 加大后台土压力， 最 终导致发生桥台滑动。可通过采取挡墙法、 减推桥台等方法进行处理。 （ ） 桥台基础倾覆。强风化岩石遭水掏空、 浸泡后导致发生桥台重 心失稳的情况。可采取锚固法、 浆砌片石防护或者抹面、 喷浆的方法。 轻型桥台与桩基基础 （ ） 沉降。过大沉降主要受到水作用影响， 大大降低幢土摩擦系 数， 减少桩端岩土体承载力。为有效解决沉降问题， 可从增大受力面 积、 提高土力学参数等方面解决。压力灌浆法： 在桩基周围范围进行 灌浆， 能够增强土体整体性， 防止土体力学性能受到水侵入扰动， 进一 步保障桩土摩擦系数不下降， 最终有效防止桩沉降； 桩基加固法： 如 对低承台桩应用浅层处理或者高承台桩处理不能满足要求， 那么可应 用加宽承台的方式， 在新增承台下方打桩， 进而使原桩和新增桩共同承 受荷载。 （ ） 桩断裂。桩断裂主要受到计算长度增加导致， 防护时， 要严格 遵循桩失稳断裂的措施。 （ ） 桩丧失稳定性。桩不具有稳定性， 主要受到计算长度增加因素 影响， 水将一部分浮土冲刷掉后， 裸露出桩身。防护主要从改善表土、 防 护表土方面入手。浆砌片石防护： 在水位变化范围内的桩周土体做出 浆砌片石防护， 这样能够防止冲走土体， 增强桩身稳定性； 灌浆法： 灌浆 时， 主要对地面以下范围进行灌浆， 注意保证灌浆强度和稳定性。 明挖扩大桥墩基础 土质地基 （ ） 桥墩基础沉降。扩大基础沉降主要受到水对土弱化后导致， 防 护时要以防止水侵入、 改善土力学参数以及改善受力条件为主。 （ ） 桥墩基础滑移。桥墩基础出现滑移， 主要由于桥墩基础位于斜 坡上时， 受到水浸泡作用影响， 大大降低基底摩擦系数。进行防护时， 要以改善土体摩擦系数、 增强抗滑力为主。 （ ） 桥墩倾覆。桥墩基础土体部分掏空， 进而使基础抗倾覆力矩小 于倾覆力矩， 导致发生倾覆。防护时， 要以保护桥墩周围土体为原则。 岩质地基 （ ） 桥台倾覆。桥台基础倾覆主要为受到强风化的岩石经过掏空、 浸泡后， 给桥台重心失稳产生影响。可采取浆砌片石防护、 锚固、 喷浆 或者抹面的防护方法。 （ ） 桥墩滑动。桥墩滑动主要受到水浸泡作用影响， 大大减弱岩体 力学性质， 降低基底摩擦系数； 也可能由于水给桥台后填土产生影响， 加大墩后土压力。可采取挡墙、 减推桥台的防护方式进行防护。 总之， 对地质灾害进行治理、 防护