道路工程軟土路基變形監測及常見問題分析

喬志華

(中鐵三局集團第二工程有限公司，河北石家莊 050031)

在我國濱海平原、內陸湖塘盆地、江河湖海沿岸和山間洼地，均分布有一定范圍的軟土。在這些區域修建道路的路基工程均需對軟土地基進行加固處理，本文介紹的并不是軟基處理方式，而是結合筆者在長三角和珠三角地區所經歷、見聞和感知的有關軟土路基變形監測方面及常見的問題做以總結與分析。

1 軟土路基變形監測的目的和意義

在軟土地基上修筑公路或鐵路的路堤，最為關鍵的問題就是其穩定和沉降。由于軟土地基具有強度低、承載力小、壓縮性高、滲透系數低、固結變形持續時間長等特點，很容易造成軟土地基上填筑的路堤產生很大的沉降，甚至會產生路堤側向部分或整體滑動、邊坡外側土體隆起或開裂、路堤嚴重變形等問題，嚴重影響工程的安全。因此，為及時掌握路堤在施工期間的變形動態，確保工程安全，就必須進行對路基的變形動態監測。其目的和意義主要有以下幾個方面:

1)根據施工期內的變形觀測數據分析來調控現場的填土速率，保證填筑期間路基本體安全。2)評估推測填筑期間路堤的變形趨勢，確定預壓土體的卸載時間和上部結構(公路如路面、鐵路如軌道)的施工時間。3)通過沉降觀測數據為計算施工期間沉降土方數量提供依據。4)推算路基工后沉降值，使工后沉降控制在設計和規范容許范圍以內。5)通過實測各變形值，分析總結形成評估報告，驗證設計是否合理，實體質量是否滿足使用質量要求，為工程驗收提供充分的依據，變形監測資料是軟土路基竣工資料的重要組成部分。

2 軟土路基變形監測的內容

軟土路基的變形監測主要包括地表沉降觀測、地表水平位移及隆起觀測、土體內部豎向位移觀測和土體內部水平位移觀測等。其中地表沉降觀測和地表水平位移及隆起觀測是一般公路或鐵路軟土路基最常見也是最基本的兩項變形觀測。

3 軟土路基變形監測的實施方法

1)工作基點。基準點利用施工控制點或自行加密的控制點，設置數量根據路基長度、現場地形特點等確定。盡量選在路基兩側，且地質堅硬穩固不沉降和不易遭受損毀的位置。2)地表沉降觀測點。軟土路基沉降觀測點的布設應該依據設計要求和施工規范的要求進行，公路和鐵路的有關要求不盡相同，觀測點處設置沉降觀測板。沉降觀測板一般由鋼底板、金屬測桿和保護套管(含護蓋)組成。主要實施步驟:整平地面→第一層填料壓實→在預埋位置將填料挖至原地面，埋入帶有第一節沉降桿、護套管和護蓋的鋼底板并填土夯實→填料與桿頭持平時打開護蓋測量桿頭高程→填筑第二層填料至設計高程測定桿頭高程→計算兩次監測沉降量→填筑下一層填料→依次類推，持續監測至施工完成。3)地表水平位移及隆起觀測。地表水平位移及隆起觀測點為路基邊側樁，樁體采用鋼筋混凝土預制形式，具體依照設計文件。邊樁設在路堤坡腳及以外一定距離位置，且每個觀測斷面路堤兩側各不少于2個，一般選擇與沉降觀測相同斷面設置。樁頂外露長度應小于10 cm，且應埋于地表以下不小于1.2 m，并保證樁體穩固牢靠。該觀測樁可通過觀測掌握地表水平位移量和隆起量，立體了解路堤坡腳及外側地表變化情況。4)土體內部豎向位移觀測。土體內部豎向位移觀測采用沉降標，有分層沉降標和深層沉降標兩種。沉降標是為了觀測土體沿深度方向各層次或某一層位土體的壓縮情況。是否設置或設置位置根據設計文件和實際需要確定。5)土體內部水平位移觀測。土體內部水平位移觀測采用測斜儀。測斜儀是通過實測測斜管每段的水平位移增量來掌握全測孔沿深度的位移情況，來準確判斷發生位移的部位和位移的大小及方向。是否設置或設置位置根據設計文件和實際需要確定。6)觀測精度要求。軟土路基的變形較為復雜，與設計總沉降量、觀測頻率、軟基地質特點、地基處理方式、填筑高度、填筑速率、沉降控制方法和沉降穩定狀態等多方面因素有關，所以需要對路堤填筑、預壓期和上部結構(公路如路面、鐵路如道床等)施工期等施工全過程分階段確定，具體依照設計文件執行。7)觀測頻率要求。由于監測對象及條件不同，監測頻率一般根據公路或鐵路相關設計文件和施工規范、積累的成功經驗、監測的目的、需求等來確定。在現場施工過程中，軟土路基的穩定性監控最常見的兩種監測要求是地表沉降觀測和側向水平位移及隆起觀測。8)變形監測數據分析總結。軟土路基變形監測完成后，及時填寫監測記錄表，對各類數據進行對比分析，一方面監控評估路基是否處于穩定狀態，另一方面也為后續施工提供指導意見。施工結束時，還需將變形監測情況分析總結形成評估報告，連同變形監測其他資料一起并入路基專業竣工文件進行移交。

4 軟土路基變形監測需引起重視的常見問題

軟土路基變形監測若得不到足夠的重視或出現紕漏，往往會為相應路基本體穩定與安全帶來嚴重后果或隱患，筆者結合多年的經歷與見聞對一些常見問題做如下分析和總結:

1)某些施工單位變形監測弄虛作假危害軟土路基安全。軟土路基在施工期內或運營后出現失穩滑移或坍塌的事例已出現多起，而其中大部分與變形監測有密切關聯。特別是一些缺乏經驗的施工單位往往忽視觀測的重要性，施工期間埋設假的觀測樁而不進行實際觀測，有的甚至連觀測樁也不設置，觀測數據也是閉門造車，人為編造，最終導致現場施工無數據指導，野蠻施工，導致正在填筑的路基甚至交付運營后的路基發生側滑、坍塌等事故，帶來極其嚴重的后果或隱患，需要堅決杜絕。2)變形監測中斷，觀測數據不連續，造成無法準確評估路基穩定與安全。軟土路基施工過程中，有的施工單位不注意保護變形觀測點位，造成沉降觀測板、水平位移觀測樁、測斜管等遭到施工機具或外來人員損毀，而發現或修復不及時，則造成觀測數據中斷，無法實現其連續性，從而導致不能科學地分析評判變形量和變形速率，不能準確評估和向相關單位提供后續施工的指導意見，影響施工進度和路基穩定與安全的總體評估。施工過程中技術和現場施工人員都應該注意保護各觀測樁點，出現損毀應立即修復，下部路基施工完成進行公路路面或鐵路軌道部分施工前，需將沉降觀測樁轉移至兩側路肩上，以不影響上部施工并確保觀測數據的連續性和完整性。3)忽視基點樁和工作基點樁的定期檢測，導致觀測數據失準。基準點和工作基點受現場自然條件的影響，人為損毀等原因，不可避免地造成某些點位可能發生變化，從而導致觀測值失準甚至錯誤，為數據分析帶來影響。為了驗證監測網基準點和工作基點的穩定性，應對其進行定期檢測和復測。4)擅自減少變形監測樁點布置或監測頻率，影響數據分析評估。施工過程中，某些施工單位擅自縮減觀測樁數量或者降低檢測頻率，從而導致無法進行變形規律的準確研究和評判，喪失數據的科學性。5)觀測儀器精度不滿足變形監測精度要求，造成觀測數據起伏波動，喪失觀測意義。變形監測的水準測量要求使用精密水準儀配合銦鋼水準尺進行，而部分施工單位僅使用低精度的一般水準儀和水準尺進行觀測，造成觀測數據精度達不到設計和規范要求，數據起伏波動較大，無法提供準確數據以供評估，失去了觀測的意義，應該嚴格采用復核精度要求的觀測儀器并做好日常的儀器標定或校核，確保觀測的準確性。6)忽視對橋涵過渡段的軟土路基的變形監測，為后期工后沉降埋下隱患。部分施工單位在布設變形觀測樁時往往忽視或遺漏對橋梁工程的橋頭和涵洞兩側過渡段的變形監測樁位的設置，從而采用兩側較遠斷面的觀測數據來代表其變形量，這是不負責任的。因為橋涵構筑物與兩側軟基段路基地基的處理方式是存在較大差別的，一般都采取軟硬過渡的措施處理軟基，其施工期和工后的變形也同樣存在一些差異，需要在這些過渡段單獨設置變形觀測樁，為過渡段的工后沉降預估提供準確的觀測數據。

5 結語

軟土路基變形監測直接影響到道路工程施工的安全和穩定，需要在施工期內切實做好變形觀測和數據分析，并不斷總結經驗教訓，進一步探索軟土地基的變形規律，從而推動軟土地基處理方法不斷趨向成熟。

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