高填深挖路基在高速公路施工中的沉降控制与稳定性监测技术研究

一、引言

在山区与丘陵地区高速公路建设中，受地形限制，高填深挖路基应用广泛。高填方路基由分层填筑形成，易因填料压实不足、荷载累积产生后期沉降；深挖路堑则面临边坡岩体风化、地下水渗透导致的滑塌风险。据工程统计，约30%的高速公路早期病害源于路基沉降或边坡失稳，不仅增加养护成本，还可能引发交通安全事故。因此，研究高填深挖路基的沉降控制与稳定性监测技术，对保障高速公路建设质量具有重要现实意义。

二、高填深挖路基沉降与失稳的影响

（一）高填方路基沉降影响因素

1. 填料特性：填料颗粒级配、含水率直接影响压实效果。粉质土、黏质土等细粒土含水率过高时，易出现“弹簧土”，压实度难以达标，后期易发生压缩沉降；碎石土等粗粒土若级配不均，孔隙率大，也会导致沉降量增加。

2. 施工工艺：分层填筑厚度超标、压实机械选型不当、压实遍数不足，会导致路基压实度不足，形成“薄弱层”。此外，路基填筑速度过快，未给地基预留足够的固结时间，会加剧地基附加应力，引发工后沉降。

3. 地质条件：软土地基承载力低、压缩性高，若未进行有效处理，在路基荷载作用下会产生较大沉降；岩溶、采空区等特殊地质区域，易因地下空洞塌陷导致路基不均匀沉降。

（二）深挖路堑稳定性影响因素

1. 岩体结构：岩层走向、倾角与边坡坡面的关系直接影响稳定性。当岩层倾向与边坡坡面一致且倾角较小时，易发生顺层滑坡；节理裂隙发育的岩体，易因雨水渗透导致岩体强度降低，引发崩塌。

2. 水文条件：雨水渗入路堑边坡后，会增加岩体自重，降低岩土体黏聚力与内摩擦角；地下水位上升会产生浮托力，削弱地基承载力，加剧边坡失稳风险。

3. 开挖方式：超挖、欠挖或开挖顺序不合理，会破坏边坡原有的应力平衡。一次性开挖深度过大，未及时进行支护，易导致边坡应力集中，引发坍塌。

三、高填深挖路基沉降控制技术

（一）高填方路基沉降控制

1. 填料优化与处理：优先选用级配良好的碎石土、砂砾土等粗粒土作为填料，细粒土需进行改良处理（如掺入石灰、水泥），降低含水率，提高压实性能。填料进场前需进行试验检测，确保满足压实度要求（高速公路路基压实度需 ⩾96%) ）。

2. 分层填筑与压实控制：严格遵循“分层填筑、分层碾压、分层检测”原则，根据填料类型确定分层厚度（粗粒土≤30cm，细粒土≤20cm）。选用重型振动压路机（激振力 ⩾300kN ）进行压实，压实遍数根据试验段确定（通常为4-6 遍），压实度检测合格后方可进行下一层填筑。

3. 地基预处理技术：针对软土地基，采用换填法（换填碎石、灰土）、排水固结法（塑料排水板+堆载预压）、复合地基法（水泥土搅拌桩、碎石桩）等技术提高地基承载力。对岩溶、采空区，采用注浆填充法处理地下空洞，防止后期塌陷。

（二）深挖路堑稳定性控制

1. 合理设计边坡坡率：根据岩土体性质确定边坡坡率，软质岩边坡坡率通常为1:1.25-1:1.5，硬质岩边坡坡率为1:0.5-1:1。对高陡边坡（高度 >20m) ），采用分级开挖、分级支护，每级边坡高度控制在 8-10m，级间设置2-3m 宽平台，降低边坡自重。

2. 开挖与支护同步实施：采用“从上至下、分层开挖、及时支护”的施工顺序，避免超挖。对节理裂隙发

育或顺层边坡，开挖后立即铺设锚杆（长度≥3m）、挂网喷射混凝土（厚度≥10cm）进行支护；对滑坡风险较高的边坡，增设抗滑桩或锚索，提高边坡稳定性。

四、高填深挖路基稳定性监测技术

（一）监测内容与监测点布设

1. 高填方路基监测内容：包括路基顶面沉降、分层沉降、侧向位移。监测点布设需覆盖路基中心、路肩及地基关键区域，纵向间距50-100m，横向在路基中心、左右路肩各设1 个观测点；分层沉降观测点设置在路基填料与地基接触面、不同填料分层界面处。

2. 深挖路堑监测内容：包括边坡顶部水平位移、垂直位移、深层位移及坡体渗压。水平位移与垂直位移观测点沿边坡顶部轴线布设，间距30-50m；深层位移观测点（测斜管）设置在边坡潜在滑动面处，深度需超过滑动面1-2m；渗压观测点（渗压计）埋设在边坡不同深度的含水层中，监测地下水位变化。

（二）监测方法与设备

1. 常规监测方法：采用全站仪进行水平位移监测，精度达±2mm；水准仪进行垂直位移监测，精度达 ±1mm 。监测频率根据施工阶段调整，施工期间每3-7 天监测1 次，工后前 3 个月每15 天监测 1 次，3-6 个月每月监测1次，6 个月后每3 个月监测1 次，直至沉降稳定（连续3 个月沉降量＜5mm）。

五、工程实例分析

某山区高速公路 K12+300-K12+500 段为高填深挖路基，其中高填方段最大填土高度22m，地基为软土（厚度3-5m）；深挖路堑段最大开挖深度18m，边坡岩性为风化砂页岩，节理裂隙发育。

（一）沉降控制措施

1. 高填方段：采用塑料排水板+堆载预压处理软土地基（预压期6 个月），填料选用级配碎石，分层填筑厚25cm，采用25t 振动压路机压实（压实遍数 5 遍），压实度达 96.5% 。

2. 深挖路堑段：边坡坡率设计为1:1.25（分级开挖，每级高度8m，级间平台宽2m），开挖后立即挂网喷射10cm 厚 C20 混凝土，布设φ25mm 锚杆（长度 3.5m，间距 1.5m×1.5m^⋅ ），顶部设置截水沟，坡面设置急流槽。（二）稳定性监测结果

1. 高填方段：施工期间最大沉降量42mm，工后6个月沉降稳定，最终沉降量185mm，小于设计允许值300mm；分层沉降监测显示，地基沉降占总沉降量的 65% ，填料压缩沉降占 35% ，表明软土地基预处理效果良好。

2. 深挖路堑段：施工期间边坡顶部最大水平位移8mm，垂直位移5mm，深层位移监测未发现明显滑动面；渗压监测显示地下水位稳定，未出现异常上升。监测结果表明，边坡稳定性满足要求，未发生失稳现象。

六、结论

1. 高填深挖路基的沉降与稳定性受填料特性、施工工艺、地质水文条件影响显著，需针对性采取控制措施。2. 高填方路基通过填料优化、分层压实、地基预处理，可有效降低沉降量；深挖路堑通过合理设计坡率、开挖支护同步、完善排水系统，可保障边坡稳定。

3. 结合常规监测与自动化监测的“双监测”模式，能实时掌握路基变形趋势，为工程安全提供保障；监测数据的回归分析可有效预测最终沉降与稳定状态，指导工程决策。

参考文献

[1]公路路基设计规范（JTG D30-2015）[S].北京：人民交通出版社，2015.

[2]公路路基施工技术规范（JTG/T 3610-2019）[S].北京：人民交通出版社，2019.

[3]李明.山区高速公路高填深挖路基沉降控制技术研究[J].公路交通技术，2022，38（02）：23-27.