高填方路基长期沉降特性分析及加固处理技术优化设计

摘要：高填方路基在公路、铁路等工程建设中较为常见，其长期沉降问题对工程的稳定性和耐久性有着重要影响。本文深入分析了高填方路基长期沉降的特性，探讨了影响沉降的各种因素，包括填方高度、土体性质、地基条件等。同时，对现有的高填方路基加固处理技术进行了梳理和评价，在此基础上提出了优化设计的思路和方法，旨在有效控制高填方路基的长期沉降，提高路基的稳定性和工程质量，为相关工程的设计、施工和维护提供科学依据和技术支持。

关键词： 高填方路基；长期沉降特性；加固处理技术；优化设计

一、引言

随着我国基础设施建设的快速发展，在山区、丘陵等地形复杂地区的公路、铁路建设中，高填方路基的应用越来越广泛。高填方路基由于填土高度大，在自重和车辆荷载等作用下，会产生较大的沉降变形。如果长期沉降得不到有效控制，不仅会影响道路的平整度和行车舒适性，还可能导致路面开裂、路基失稳等严重问题，增加工程的维护成本和安全隐患。因此，深入研究高填方路基的长期沉降特性，并优化其加固处理技术，对于保障工程的安全和正常使用具有重要意义。

二、高填方路基长期沉降特性

（一）沉降的组成

高填方路基的沉降主要由三部分组成：瞬时沉降、主固结沉降和次固结沉降。瞬时沉降是指在荷载施加瞬间，由于土体的弹性变形而产生的沉降，其沉降量相对较小且发生时间较快。主固结沉降是由于土体孔隙中的水在荷载作用下逐渐排出，土体颗粒重新排列而产生的沉降，这是高填方路基沉降的主要组成部分，通常需要较长时间才能完成。次固结沉降则是在主固结沉降基本完成后，土体颗粒之间的蠕变和结构调整所导致的沉降，其沉降速率较慢，但持续时间较长。

（二）沉降的时间特性

高填方路基的沉降随时间的变化呈现出一定的规律。在填筑初期，沉降速率较快，主要是由于瞬时沉降和主固结沉降的共同作用。随着时间的推移，主固结沉降逐渐减缓，次固结沉降的影响逐渐显现。在经过较长时间后，沉降速率会逐渐趋于稳定，但仍会有一定的次固结沉降发生。

（三）沉降的空间特性

高填方路基的沉降在空间上也存在差异。一般来说，路基中心的沉降量较大，而边缘的沉降量相对较小。此外，填方高度、地基条件等因素的变化也会导致沉降在空间上的不均匀分布，这种不均匀沉降可能会引起路面的纵向裂缝和横向裂缝等病害。

三、影响高填方路基长期沉降的因素

（一）填方高度

填方高度是影响高填方路基沉降的重要因素之一。填方高度越大，土体自重产生的附加应力就越大，从而导致路基的沉降量也越大。同时，填方高度的增加还会使主固结沉降和次固结沉降的时间延长。

（二）土体性质

土体的物理力学性质，如压缩性、含水量、孔隙比等，对高填方路基的沉降有显著影响。压缩性大的土体，在荷载作用下更容易产生沉降变形；含水量高的土体，其抗剪强度较低，也会增加路基的沉降量。此外，土体的颗粒组成和结构也会影响其压缩性和变形特性。

（三）地基条件

地基的承载能力和压缩性对高填方路基的沉降起着关键作用。如果地基软弱，承载能力不足，在填方荷载作用下，地基会产生较大的沉降变形，进而导致路基的沉降增加。地基的土层分布和厚度变化也会影响路基的沉降特性，不均匀的地基条件容易引起路基的不均匀沉降。

（四）施工工艺

施工工艺对高填方路基的沉降也有一定的影响。例如，填土的压实度不足会导致土体的孔隙率较大，在后期荷载作用下容易产生较大的沉降；填筑速率过快，会使土体中的孔隙水压力来不及消散，增加主固结沉降的时间和沉降量。

四、高填方路基加固处理技术

（一）地基处理技术

换填法：将地基中的软弱土层挖除，换填强度较高、压缩性较低的材料，如砂石、灰土等。换填法可以有效提高地基的承载能力，减少地基的沉降变形。

强夯法：通过重锤的自由下落产生的冲击力，对地基进行夯实，提高地基的密实度和承载能力。强夯法适用于处理砂土、粉土、黏性土等多种地基土。

排水固结法：在地基中设置排水体，如砂井、塑料排水板等，加速土体中孔隙水的排出，促进土体的固结沉降。排水固结法可以有效缩短主固结沉降的时间，减少后期沉降量。

（二）路基填方处理技术

分层压实：在填方过程中，按照一定的厚度分层填筑并压实，确保填土的压实度达到设计要求。合理的分层厚度和压实工艺可以有效提高填方的密实度，减少填方的沉降。

加筋处理：在填方中铺设土工格栅、土工格室等加筋材料，增强土体的整体性和抗变形能力。加筋处理可以有效分散荷载，减少路基的沉降和不均匀沉降。

五、高填方路基加固处理技术优化设计

（一）综合考虑多种因素进行设计

在进行高填方路基加固处理技术的优化设计时，应综合考虑填方高度、土体性质、地基条件、施工工艺等多种因素。根据不同的工程情况，选择合适的加固处理技术或多种技术的组合，以达到最佳的加固效果。

（二）引入数值模拟分析

利用有限元等数值模拟方法，对高填方路基的沉降和加固效果进行模拟分析。通过数值模拟，可以预测路基在不同工况下的沉降变形情况，优化加固处理方案，提高设计的科学性和合理性。

（三）注重长期性能评估

在优化设计中，不仅要考虑路基在施工期和运营初期的沉降控制，还要注重对路基长期性能的评估。通过对加固处理技术的长期性能研究，选择耐久性好、后期维护成本低的技术方案，确保路基在长期使用过程中的稳定性和安全性。

六、结论

高填方路基的长期沉降特性受到多种因素的影响，其沉降问题对工程的稳定性和耐久性至关重要。现有的加固处理技术为控制高填方路基的沉降提供了有效的手段，但仍需要不断优化设计。通过综合考虑多种因素、引入数值模拟分析和注重长期性能评估等方法，可以进一步提高高填方路基加固处理技术的效果，有效控制路基的长期沉降，保障工程的安全和正常使用。在未来的工程实践中，还需要不断深入研究高填方路基的沉降机理和加固技术，以适应不断发展的工程建设需求。参考文献

[1]牛柏超， 毛强. 山区公路路基工程施工技术难点与质量控制研究[J]. 汽车周刊， 2025， （03）： 232-234.

[2]李宝欣. 交通工程建设中路基路面施工技术要点[J]. 汽车周刊， 2025， （03）： 119-121.

作者简介：梁媛媛，出生年月：1992.01.07，性别：女，民族：汉，籍贯：河北省邯郸市磁县岳城镇南神岗村，毕业院校：河北工程大学，毕业专业：工程管理，学历：大学本科，工作单位：河北双盛交通勘察设计有限公司，职称：中级工程师，研究方向：高速公路道路养护等。