（广东省长大公路工程有限公司第四分公司，511431）
【摘 要】近年来，随着我国道路建设的高速发展，高填方路基在高速公路中的应用越来越多，但与此同时也产生了很多问题，如路基不均匀沉降导致的路面开裂、沉陷等，严重影响了道路交通安全。因此，如何有效消除高填方路基的沉降是目前我国高速公路建设亟待解决的一个重要课题。
【关键词】高填方土路基；路基沉降；观测分析
路基沉降是高速公路最常见的病害之一，路基沉降会造成路基沉陷变形、桥头跳车、路面开裂等多种质量病害，直接影响到高速公路的使用寿命和行车安全。为了更好地了解路基沉降的原因，广东平兴高速公路一标在平兴高速公路建设过程中对路堤填筑材料本身和原地基进行沉降观测研究，从而找出路基的沉降规律，减少了路基沉降引起的质量病害，并为指导路基施工提供依据。
一、沉降观测设置的方式
1.1高填土沉降试验包括两个方面内容：观察高填土路基的自身沉降；观察高填土路基基底在路基填土重力等作用下的沉降。设置方式为：在不同的观察位置竖直埋置一根导管，尺寸为Φ80×4.5mm钢管，导管下端设置尺寸为0.5×0.5×0.2m的C30砼底座，在导管内竖直放一根自由导杆，尺寸为Φ40×4mm钢管，导杆下端和另一尺寸为1.0×1.0×0.2m的C30砼底座相连，并与所要观察的位置平齐，填土高及便于观察和操作等实际情况，导管和导杆采用逐节连接方式进行加长，每节长度一般按3m或2m进行选择。
1.2根据各观察点的路基填筑高度和地质情况，分别按照上述设置原则进行观察点设置。路基填筑施工严格按技术规范要求进行。1#观察点地基采用强夯处理，地质条件有所改善，2#观察点地基上铺设有50cm厚砂砾石垫层作为隔离层，3#观察点地基只进行碾压后直接进行路基填筑。1#观测点(K1575+800路基高16.0m)分别在原地基、路基高4.5m处、7.5m处、10.5m处、14.5m处(93％压实区顶面)、15.2m处(设计上为95％压实区顶面)、16.Om处(96％压实区顶面)及路面顶设置八个不同高度观察点。2#观测点(K1575+980路基高l2.0m)分别在原地基、路基高4.5m处、7.5m 处、10.5m处(93％压实区顶面)、11.2m 处(95％压实区顶面)、12.0m处(96％压实区顶面)及路面顶设置七个不同高度观察点。3# 观测点(K1576+640路基高20.0m)分别在原地基、路基高4.5m处、7.5m处、10.5m处、14.5m处、18.5m处(93％压实区顶面)、19.2m处(95％压实区顶面)、20.0m处(96％压实区顶面)及路面顶设置九个不同高度观察点。
二、观测要求和观测方法
2.1每次观测要有具体负责人员到现场进行安排，在沉降观测点附近设置便于长期观察的水准点，并严格控制其水准高程；观测仪器在每次观测时要进行校核检查，以确保每次检查数据的准确性；每个观测点的每次观察要统一由专人负责收集、整理，记录要准确、详细。
2.2定期沉降观测，当观测杆安装后，对观测杆顶要进行水准观测。在施工期间每填土约1.0m高或间隔10d观察一次，非施工期或完工后每问隔一个月观察一次。
三、施工概况
路基填筑施工严格按技术规范要求进行，同时将各压实级区分别进行提高，即92％-95％，95％-96％。土方填筑采用分层填筑，每层压实厚度不超过25cm，填筑材料为低液限粉土和低液限黏土。1#观察点地表上铺设有50cm厚山场废渣，1#、2#、3#观察点路基填筑时均采用冲击夯处理。
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四、观察数据分析和结论
4.1对沉降的观察可以看到，路基沉降在路基填筑初始阶段较慢，当路基填筑达到一定高度时，随着填筑高度的增加迅速增大，当路基填筑完成后，沉降趋于缓慢增加，直至完全稳定。分析原因如下：路基在初始填筑过程中，原地基具有一定的承载力可以承受一定高度填土产生的压力，在地基容许承载力范围内，地基沉降随着填土高度的增加而增加。当填土增加到一定高度时，土方填筑产生的压力等于地基承载力时，地基受力处于极限状态。
4.2路基沉降全部是地基沉降，路基填方本身基本不发生压缩沉降。地基沉降与地质条件和填土高度有关。地质条件越好，填筑高度越低，沉降越小，反之，沉降越大。通过观察可以发现，以2#点沉降值为最大，主要是因为其地质条件较差，地基承载力小，且路基填筑高度大，其地基虽经过砂砾垫层加固处理但并不能使其地质条件有根本的改善。对于1#点，虽然其地质条件较差，但因其地基经过强夯处理后地质条件发生了根本的变化，使其地基承载力有了较大的提高，因而地基沉降相对较小。
五、路基沉降的计算
5.1 传统计算方法
经典的沉降计算方法将沉降分为瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。
5.1.1 分层总和法
分层总和法是先求出路基土的竖向应力，然后用室内压缩曲线或相应的压缩性指标，压缩系数或压缩模量分层求算变形量再总和起来的方法。
5.1.2 应力路径法
用有效应力路径法来计算沉降的步骤是：(1)在现场荷载下估计路基中某些有代表性土体单元的有效应力路径；(2)在试验室做这些土体单元的室内试验，复制现场有效应力路径，并量取试验各阶段的垂直应变；(3)将各阶段的垂直应变乘上土层厚度即得初始及最后沉降。
5.2 现场实测资料推测沉降
5.2.1 对数配合法
由路基固结度常用式U=1-αe-βt 及其定义式，在实测的初期沉降-时间曲线上任意取3 点且使它们之间的时间间隔相等，可得最终沉降量。为了使推算结果精确一些，时间间隔值尽可能取大一些，这样对应的沉降差值就要大一些。
5.2.2 双曲线配合法
该法认为时间沉降量为双曲线，可由此确定路基的沉降量。但用该公式的计算结果与实测偏离较大，推算的最终沉降量也偏大，如果沉降过程的观测历时较长，而且在求算最终沉降量时着重于后一阶段的沉降曲线的话，就可得到较好的结果。
5.2.3 指数函数配合法
指数函数配合法即在沉降时间关系曲线上，取最大横载段内的三点，并使三点的时间间隔相等，将三点的时间与相应的沉降代入固结度的常用式U=1-αe-βt即可得指数函数配合法的具体表达式，三点的选择以沉降曲线趋于稳定的阶段，且三点间隔尽可能大最为有利，此时推算的沉降值最准确。
5.2.4 反分析法
反分析法是依靠在工程现场获取位移量测信息反演确定各类未知参数的理论和方法。进行反分析计算要注意的问题有：一个可靠的反分析必须依靠一套可靠和完整的数据测定；在反算某些参数时，总要对其他一些辅助参数进行实测，有时还需要估计；进行反分析首先要对整个数学模型某种假定，这些假定的可靠度将影响反分析的适用性。
六、结论
6.1为确保路基本身不发生沉降，路基施工时，宜选择低液限粘土或低液限粉土作为路基填料。填料要分层进行，每层压实厚度宜控制在20～25cm范围内。
6.2施工时应考虑高填方路基早开工，避免填筑速度过快，路面基层施工时应尽量安排晚开工，以使高填方路基有充分的沉降时间。
6.3加强对基底的压实或对地基进行加固处理。
七、结束语
高填方路基施工过程中，最为重要的是施工质量的理性控制，尤其是对沉降的控制。必须遵循相关标准，提前分析沉降产生的原因，合理利用相关的施工技术，才能充分稳定路基沉降，提高施工水平。
论文作者:陈敏
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年1月供稿
论文发表时间:2016/4/21
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