公路路基不均匀沉降成因分析及综合处治技术研究

引言

公路路基不均匀沉降问题是工程建设过程中经常遇到的一个棘手问题，成因比较复杂，它涉及到土壤结构、施工质量以及环境影响等诸多因素。准确评价沉降成因及采取适当处治措施对保证道路长期稳定安全具有重要意义。文章将针对路基沉降问题产生的原因展开详细的分析，并且提出了相关检测，评估技术和综合处治方案以指导工程实践。

一、路基不均匀沉降的成因分析

（一）土壤性质与结构因素对沉降的影响

土的物理性质和结构特征是诱发路基不均匀沉降最基本的因素。各种土的承载力、压缩性和变形特性均有显著差别，尤其黏土和粉土压缩性较大，较易沉降。土的孔隙率、颗粒级配和含水量对土的力学性质有直接影响，从而使土在加载过程中产生不均匀变形。土壤中湿度及季节性变化会导致膨胀或者收缩，进一步增大路基沉降量。土壤中存在的结构性缺陷，例如土层的不均匀分布或混入的土，往往是造成土壤沉降不均匀的主要原因。

（二）施工质量问题引发的沉降现象

在施工中如果不对施工工艺和材料质量进行严格把控，就会直接造成路基出现沉降问题 [1]。一是填土压实不充分、土层厚度不均匀、排水系统设计缺陷以及其他施工问题均可在应用过程中诱发不同程度沉降；二是在施工过程中忽略了对土体水分的管理，对地下水位的变化或者周边土体支撑能力考虑不够，还易导致路基发生局部沉降。施工人员技术水平与操作规范一样对预防沉降起着至关重要的作用，因施工质量不合格而造成的地基不均匀沉降一般都要求采取比较复杂且费用昂贵的修复措施。

（三）环境因素及外部荷载对沉降的作用

外部环境因素对路基沉降的影响不容忽视，气候变化、降水量的波动和温差的变化均可影响路基材料，特别是在湿润季节或者洪水事件发生之后，土壤水分的增加将加剧沉降。地下水位升降同样也会影响土体的稳定性，会使土体变软或者增强，并进一步诱发沉降。外部荷载特别是重型车辆长时间碾压使得路基土体受压加剧，从而使得土被挤压进而产生沉降现象。交通流量较大的地区沉降问题比较突出，尤其当道路设计与荷载评估不完善时沉降问题就更严重。

二、路基不均匀沉降的检测与评估技术

（一）常规检测方法与技术

常规路基沉降检测方法有沉降标线法、钻探取样法及地面激光扫描，这些方法可以通过路基上不同位置的标定与监测有效地捕捉沉降的变化。沉降标线法是将标线铺设于路基表面，由标线的变形量推算出沉降程度；钻探取样法是利用地质钻探对土体进行深入调查，对土层变化进行采样分析，从而对路基沉降深度及性质进行评价；激光扫描技术利用高度精确的激光扫描器来实时捕获路基表面的三维信息，进而跟踪沉降过程中可能出现的细微变化。这些传统的方法虽已成熟，但是对大范围监测和实时动态分析有局限性。

（二）新型检测技术的应用进展

伴随着科学技术的进步，路基沉降检测技术也在不断革新，地质雷达探测技术（GPR）作为一种创新的无损检测手段，已经在路基沉降的监测中得到了广泛的应用。该项技术利用高频电磁波发射、检测土层变化情况，可实时确定沉降区及不均匀沉降位置，效率与精度很高。无人机航拍与激光雷达技术相结合也极大地促进了路基沉降监测工作的准确性和效率。利用无人机携带激光雷达系统可快速获得大面积高精度路基表面数据并对沉降问题进行分析和预报提供了强有力支撑。这些新技术的运用在提高检测效率的同时，也使沉降监测空间分辨率与时间分辨率达到最优化 [2]。

（三）沉降评估模型与计算方法

沉降评估模型一般是根据力学理论，土体变形特性和现场检测数据建立，常用沉降评估方法有有限元法、边界元法、解析解法。有限元方法能够通过构建复杂的土壤模型来分析在不同荷载条件下的沉降情况，从而准确预测路基在各种环境因素影响下的变形趋势；边界元法则能够通过对路基边界条件进行细致的建模来减少计算的复杂度，同时还能保持较高的准确度，这使其非常适合用于复杂地质条件下的沉降评估工作；基于机器学习建立的预测模型在最近几年也逐渐脱颖而出，利用海量现场数据对模型进行训练，能够有效地促进沉降预测精度的提高。利用这些计算方法可以对路基沉降过程进行较为全面的分析并提供可靠数据支持。

三、综合处治技术的研究与应用

（一）土壤改良与加固技术

针对路基不均匀沉降问题，土壤改良及加固技术为其核心战略之一，常用的改良方法有采用化学固化剂如水泥、石灰、聚合物等来提高土体抗压强度及稳定性。该工艺采用注浆技术向土层中灌注固化剂，使得土体颗粒之间粘结力提高，从而形成更均匀牢固的构造。对于软土地基可以用预压法控制其沉降，也就是施加静荷载的方法使得土体先期固结以降低随后的沉降。在处理有机土、粉土等具有高压缩性的土层时，采用了深层搅拌技术并通过机械搅拌将水泥、石灰等混合物与土体充分融合，从而提高了其承载能力和稳定性。利用土工格栅或者土工布来加强土体整体稳定性在高水位地区被广泛使用以阻止基坑周边沉降。

（二）沉降监测与动态修复技术

沉降监测和动态修复技术则主要是利用实时数据获取和反馈机制，来达到对沉降过程进行适时调整和恢复的目的 [3]。常见的动态监测技术主要有智能传感器和嵌入式传感系统等，能够对路基沉降变化进行实时监测，通过无线数据传输达到远程监控的目的。沉降初期通过液压支撑系统和气动支撑设备的局部加固降低沉降幅度；动态修复主要有动态压实法和沉降均衡法两种策略，利用机械振动或者加荷对土体进行压实以促进沉降均匀。对沉降大的地区可通过定期注浆或者灌浆加固等措施使土体逐渐恢复到原来的强度和稳定。正在兴起的自修复材料在沉降修复方面同样显示出了潜能，它们能在承受压力之后对裂缝和空隙进行自动修复，从而提高了修复效率及持久性。

（三）综合处治方案的优化与实施效果分析

对综合处治方案进行优化和实施需要在整体规划时准确地综合考虑路基土质、沉降程度、外部荷载和环境因素等诸多方面。优化策略一般以数据驱动为主，并结合沉降评估模型量化分析选取适当的加固技术和修复方法。具体实施时要针对不同地段沉降情况采取分区域分阶段处治。如对沉降严重地区优先采用土壤加固、注浆等措施，对沉降轻微地区采用定期检测、动态修复等措施。实施效果分析一般采用沉降监测和回弹试验来评价处治后路基稳定性和承载力，以保证沉降在设计之内。在兼顾施工周期和成本效益的前提下，对处治方案进行动态调整，使得整个项目取得最佳经济和技术效果。

结论

通过深入分析路基不均匀沉降产生的原因，文章有针对性地提出技术措施及改良策略。所用土壤改良及加固技术、动态沉降监测及修复方法和综合处治方案等都可有效地解决沉降问题并促进路基稳定安全。实施时需要针对不同土壤特性和沉降程度灵活选用技术手段以保证处理效果最优。

参考文献：

[1] 王磊 . 新旧路基不均匀沉降分析与控制技术研究 [J]. 交通科技与管理 , 2023(14):0147-0149.

[2] 班振东 , 李肖华 , 李建飞 , 王立勇 , 李正贵 . 旧有道路拓宽路基不均匀沉降分析与控制技术研究[J]. 2023.

[3] 金海 , 曾杰 . 新旧路基不均匀沉降分析与控制技术研究 [J]. 工程技术研究 , 2024, 9(17):165-167.