高填方土方路基的沉降觀測分析

李 龍 閆毅軍 王 瑞

（1.洛陽市路星公路工程監(jiān)理有限責任公司，河南 洛陽 471002；2.洛陽路橋建設(shè)集團有限責任公司，河南 洛陽 471002）

目前，我國道路建設(shè)正處于高速發(fā)展時期，隨著經(jīng)濟建設(shè)速度的加快，汽車行駛速度不斷提高.對道路的行駛舒適性和安全性要求也越來越高。高標準的道路路線形是汽車快速、安全、舒適運行的基礎(chǔ)，不可避免地要出現(xiàn)大量高填深挖路段。由于技術(shù)和施工帶來的高填方路基處理不當或不徹底所造成的路面損壞已成為我國運營中各級道路所存在的普遍問題，其后續(xù)處理需耗費大量的人力物力，并對運行中的道路交通帶來嚴重影響，給國家和人民經(jīng)濟造成巨大損失。高填方土方路基的沉降和穩(wěn)定性問題，是多年來各國學者和道路工作者們研究和關(guān)注的重點，為了更好地了解和掌握高填方路基沉降的原因、搞清路基填筑材料、填筑高度與路基沉降的關(guān)系，筆者在連霍高速鄭洛段公路建設(shè)過程中選取了1#點 (K4+030)、2#點 (K12+660)、3#點(K21+525)三個有代表性的位置分別對路堤填筑材料本身和原地基進行沉降觀測研究。

1 沉降觀測設(shè)置的方式

1.1 高填土沉降試驗包括兩個方面內(nèi)容

1）觀測高填土路基的自身沉降（含不同的填土高度和不同的壓實區(qū)域路基自身的沉降）。2）觀測高填土路基基底在路基填土重力等作用下的沉降。

1.2 其設(shè)置方式為

在不同的觀測位置豎直埋置一根導管（用Φ8cm鋼管制作），導管下端設(shè)置砼底座(30#普通砼，幾何尺寸為0.5×0.5×0.2m），在導管內(nèi)豎直放一根自由導桿(外徑2cm鋼管)，導桿下端和另一砼底座(30#普通砼，幾何尺寸為1.0×1.0×0.2m）相連，并與所要觀測的位置平齊，結(jié)合填土高及便于觀測和操作等實際情況，導管和導桿采用逐節(jié)連接方式進行加長，每節(jié)長度一般按3m或2m進行選擇。2m導管和導桿主要用在最上一節(jié)。導管和導桿上端伸出路面頂適當高度以便于工程竣工后跟蹤觀測。

1.3 根據(jù)各觀測點的路基填筑高度和地質(zhì)情況，分別按照上述設(shè)置原則進行觀測點設(shè)置

1#觀測點(路基高6.5m)分別在原地基、路基高4.3m處（93%壓實區(qū)頂面）、5.0m處（94%壓實區(qū)頂面）、5.8m處（96%壓實區(qū)頂面）及路面頂設(shè)置共計五個不同高度和不同壓實區(qū)觀察點，分別編號為：1#-A、1#-B、1#-C、1#-D、1#-E。

2#觀測點(路基高9.6m)分別在原地基、路基高3.0m處、7.4m處（93%壓實區(qū)頂面）、8.1m處（94%壓實區(qū)頂面）、8.9m處（96%壓實區(qū)頂面）及路面頂設(shè)置共計六個不同高度和不同壓實區(qū)觀測點，分別編號為：2#-A、2#-B、2#-C、2#-D、2#-E、2#-F。

3#觀測點 (路基高11.7m)分別在原地基、路基高3.0m處、6.0m處、9.5m 處（93%壓實區(qū)頂面）、10.2m 處（94%壓實區(qū)頂面）、11.0m 處（96%壓實區(qū)頂面）及路面頂設(shè)置共計七個不同高度和不同壓實區(qū)觀測點，分別編號為：3#-A、3#-B、3#-C、3#-D、3#-E、3#-F 和 3#-G。

2 觀測方法與觀測要求

2.1 觀測包括安裝或接桿時的觀測以及定期沉降觀測

當導桿和導管安裝或接桿后對導桿頂要進行水準觀測。在施工期間每填土約1.0米高或間隔10天觀察一次，非施工期或完工后每間隔一月觀察一次。

2.2 每次設(shè)置及觀察要有具體負責人員到現(xiàn)場安排進行

在沉降觀測點附近設(shè)置便于長期觀察的水準點，并嚴格控制其水準高程；有關(guān)觀察的設(shè)備、儀器在每次觀察時要進行校核檢查，以確保每次檢查數(shù)據(jù)的準確性；每個觀測點的每次觀察要統(tǒng)一由專人負責收集、整理，記錄要準確、詳細。

3 施工情況

路基填筑施工嚴格按技術(shù)規(guī)范要求進行，同時將各壓實級區(qū)分別進行提高，即90%→93%，93%→94%，94%→96%。土方填筑采用分層填筑，每層壓實厚度不超過20cm，填筑材料為低液限粉土和低液限粘土，每層填土壓實前需平地機整平，以確保填土壓實的均勻性。2#觀察點地基采用強夯處理，地質(zhì)條件有所改善，3#觀察點地基上鋪設(shè)有50cm厚砂礫石墊層作為隔離層，1#觀察點地基只進行碾壓后直接進行路基填筑。

4 觀測數(shù)據(jù)分析和結(jié)論

4.1 路基沉降隨著路基填筑高度的增加和時間的延長而增大，路基在填筑過程中，路基沉降速度較快，竣工后的路基沉降相對較緩慢。

4.2 路基沉降全部是地基沉降，路基填方本身基本不發(fā)生壓縮沉降，可以不計。說明路基各區(qū)域壓實標準的選擇可以保證工程的施工質(zhì)量。地基沉降與地質(zhì)條件和填土高度（即地基單位面積受力）有關(guān)。地質(zhì)條件越好，填筑高度越低，沉降越小，反之，路基沉降越大。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，3個沉降觀察點的地基沉降值不同，以3#點沉降值為最大，究其原因，主要是因為其地質(zhì)條件較差，地基承載力小，且路基填筑高度大，其地基雖經(jīng)過砂礫墊層加固處理但并不能使其地質(zhì)條件有根本的改善。對于1#點本身地質(zhì)條件相對較好，因而1#點地基沉降相對較小。而2#點，雖然其地質(zhì)條件較差，但因其地基經(jīng)過強夯處理后地質(zhì)條件發(fā)生了根本的變化，使其地基承載力有了較大的提高，因而地基沉降也相對較小。

4.3 通過對沉降數(shù)據(jù)的觀察分析可以看到，路基沉降在路基填筑初始階段較慢，當路基填筑達到一定高度時，沉降隨著填筑高度的增加迅速增大，當路基填筑即將竣工和竣工后，路基沉降又呈緩慢增加形式，直至路基完全穩(wěn)定下來。分析原因如下：為確保路基本身不發(fā)生壓縮沉降，路基施工時，宜選擇低液限粘土或低液限粉土作為路基填料。填料要分層進行，每層壓實厚度宜控制在10～20cm范圍內(nèi)。路基在初始填筑過程中，由于原地基具有一定的承載力可以承受一定高度填土產(chǎn)生的壓力，在地基容許承載力范圍內(nèi)，地基沉降呈現(xiàn)出類似彈性變化的形式，即地基沉降隨著填土高度的增加而增加。當填土增加到一定高度時，即土方填筑產(chǎn)生的壓力等于地基承載力時，地基受力處于極限狀態(tài)。當填筑高度繼續(xù)增加，地基承載力進入強化階段，原地基土體結(jié)構(gòu)被破壞，地基土顆粒在外力作用下重新排列形成新的結(jié)構(gòu)，使地基承載力得到增強。地基土結(jié)構(gòu)的變化，是該階段地基發(fā)生明顯沉降的根本原因。

4.4 隨著路基填筑結(jié)束，雖然地基所受填土產(chǎn)生的土壓力趨于穩(wěn)定，但由于多種因素(施工、行車、自然因素等)影響并通過實際觀測資料證明，路基在完工后還不能立刻穩(wěn)定下來，需要經(jīng)過約八個月至一年時間，才能使路基逐漸趨于穩(wěn)定。但路基不會完全穩(wěn)定下來，還會發(fā)生很緩慢的沉降。因此為減少或消除地基沉降引起的質(zhì)量隱患，在路面組織施工時要充分考慮地基持續(xù)沉降而帶來的質(zhì)量病害。

5 結(jié)束語

綜上所述,通過對施工期間和竣工后沉降觀測數(shù)據(jù)分析，可以從中找出路基的沉降規(guī)律，判定高填方土方路基的穩(wěn)定性，為減少或消除路基沉降引起的質(zhì)量病害提供依據(jù)，為指導后續(xù)路基、路面施工提供理論支持。