高速公路浸水路堤施工監測與分析

摘要：高填方浸水路基施工難度大，容易產生失穩或整體沉降，對路基施工質量與安全要求高。為了準確掌握浸水路堤的施工情況，文章對試驗路3個監測斷面路堤和地基分層的水平位移、豎向位移、路堤土應力和土工格柵加筋效果等進行監測，并收集數據繪制變形曲線，監測結果表明施工方案滿足施工要求。

關鍵詞：高速公路;浸水路基;水平位移;豎向位移;土應力

中圖分類號：U416.1+5文獻標識碼：A DOI： 10.1 3282/j. cnki. wccst. 201 9. 12. 008

文章編號：1673 - 4874（2019）12 - 0026 - 04

0 引言

高填方浸水路基由于填料浸水濕化，容易造成路基邊坡失穩或整體沉降，直接影響浸水路基的整體穩定性，給施工和運營安全造成很大影響。文章基于某高速公路高填方浸水路堤施工實踐，在施工過程中制定監測方案，對高填方路堤和地基分層的水平位移、豎向位移、路堤土應力和土工格柵加筋效果等進行監測，收集數據繪制曲線對監測結果進行分析，對路堤的變形情況進行評估[1]。通過對監測數據的分析，掌握路堤結構的變形趨勢，為施工和運營管理提供參考。

1 工程概況

某高速公路設計采用雙向四車道，路基寬度為24.5 m。該高速公路路基采用高填方路堤，由于單側臨江，為浸水路基。沿線高低起伏大，相對高差達26～78 m，路堤填筑高度大，最大邊坡高度為68 m，最大填筑高度為38 m。高速公路沿線地基表層土體為軟塑粉質黏土、淤泥質粉土、粉土等，地表覆蓋層厚度為3～7 m。高填方浸水路堤填方施工路段表層覆蓋土層土質不均勻、厚度不均勻、透水性強、成型質量差、含水量小，下伏基巖為砂巖夾泥巖。

施工中選取填方高度最大的路段作為試驗路段，路基填料主要采用紅砂巖碎石，填料粒徑控制在80 cm，碎石含量≥60%。分別采用A組填料和B組填料進行填筑，并在施工過程中監測高填方浸水路基和地基各分層的水平位移、豎向位移、土應力和土工格柵加筋效果，收集數據進行分析，為確定最佳施工方案提供參考依據。

2 高填方浸水路堤施工監測方案

2.1 監測斷面選取

選取試驗路段的三個斷面K201+350、K201+450、K201+550，用于施工現場監測。

K201+350段路堤填筑高度為18 m，大部分地基位于百年水位線以下，地基表層為粉質黏土，填筑施工前采用強夯法對地基進行加固處理。

K201+450段路堤填筑高度為28 m，大部分地基位于百年水位線以下，地基表面坡度平緩，地基表層為粉質黏土，填筑施工前采用換填法對地基進行加固處理。

K201+ 550段路堤填筑高度為38 m，大部分地基位于百年水位線以下，地基表面坡度為19. 5%，地基表層為粉質黏土，填筑施工前采用清淤挖除回填法對地基進行加固處理。

2.2 監測方法與測點布置

（1）路堤和地基各分層水平位移監測

為了確定高填方浸水路堤和地層水平位移，在路堤橫斷面、填方邊坡外緣、路肩埋置測斜管，安裝測斜儀。根據路基寬度，共埋設測斜管5根，鉆孔深度深入基巖。在地基加固處理完成后，按照圖紙設計要求進行鉆孔施工，鉆孔深度達到設計深度后，將測斜管放入，并做好管口的保護。在每一個觀測斷面開挖溝糟，溝內不得有碎石等堅硬物體，用于安裝電纜，并將電纜引入路邊觀測房。測斜儀埋設完成后，進行儀器測試，保證設備正常使用[2]。

（2）路堤各分層豎向位移監測

通過在監測斷面上埋設一套沉降磁環，進行路堤各分層豎向位移監測。沉降環埋設前先在路基上部鉆孔，再依次將磁鐵環安裝到孔中，達到預先設計的位置后，在孔內注入砂漿，填充分層沉降測管與孔壁之間的空隙，該測段共設置5個磁鐵環。

（3）土應力監測

通過在填方路堤內部分層埋設土壓力盒，對填方路基內部土應力進行監測。土壓力盒埋設分三層進行，埋設深度分別為2m、7m、1 2 m，一個監測斷面設3個測區、9個測點。

土壓力盒埋設前根據圖紙要求進行試坑開挖，達到設計深度后，坑底鋪設細砂，將土壓力盒放置在細砂層上，并開挖溝槽放置電纜，安裝方法與測斜管電纜安裝相同。土壓力盒埋設完成后，進行儀器測試，保證設備正常使用[3]。

（4）土工格柵加筋效果監測

土工格柵加筋效果監測采用在土工格柵上固定柔性位移計的方法，通過監測土工格柵的拉伸變形情況確定加筋效果[4]。柔性位移計分三層固定在土工格柵上，埋設深度分別為2m、7m、12 m，一個監測斷面設3個測區、9個測點。柔性位移計固定后，通過試驗確定一個張拉初始值[5]。

3 高填方浸水路基監測與分析

3.1 路堤和地基各分層水平位移監測結果分析

在試驗路段通過測斜儀監測路堤邊坡水平位移，在深度上每隔0.5m讀一次數。由于數據較多，分析中只選取2018年一部分坡腳和路肩監測數據，其中坡腳選取K201+350段監測斷面，路肩選取K201+450段監測斷面左側路肩，并分別繪制水平位移一深度曲線如圖1和圖2所示。

通過對圖1浸水路堤K201+350段坡腳水平位移隨深度變化曲線進行分析可知，路堤坡腳深層土體水平位移最大為-1.8 mm，說明路堤坡腳穩定性好，幾乎不產生位移。

通過對圖2浸水路堤K201+450段路肩水平位移隨深度變化曲線進行分析可知，路堤路肩在垂直深度為20 m處出現了較大的水平位移，最大達到48 mm，低于設計要求的50 mm。且隨路堤填筑高度不斷增加，水平位移不斷增加，但各分層水平位移增加量較小，滿足浸水路堤穩定性的設計要求。通過對4個月的監測數據進行對比分析可知，隨著時間的增長，路堤各分層的水平位移不斷增加，但增速緩慢。

3.2 路堤各分層豎向位移監測結果分析

路堤各分層豎向位移監測采用電感探測裝置，測定不同深度沉降磁環的觀測數值，結合沉降磁環位置確定不同深度路堤分層豎向位移變化情況。豎向位移監測頻率為每個月監測一次，文章選取K201+550段路堤橫斷面作為監測斷面，收集數據并繪制曲線如圖3所示。

通過對K201+550段路堤監測斷面豎向位移一深度變化曲線進行分析，可知隨著深度增加，土層豎向位移不斷變小。2018年8月至12月，土層沉降量最大為72.3 mm，結合當地情況分析，這主要是由于降雨導致的。

3.3 土應力監測結果分析

對路堤填土應力進行監測，確定變化規律，推算土體強度隨強度變化情況，調整施工工序，調整施工速度。填土土應力采用壓力計測定，選取K201+ 450段路堤橫斷面作為監測斷面，對4個壓力計在7個月內的監測數據進行收集整理，并繪制曲線如圖4所示。

通過對圖4 K201+450段監測斷面土壓力一時間變化曲線的變化趨勢進行分析可知，前4個月的土壓力增加較穩定，后3個月有下降的趨勢，這是由于前4個月還在進行路堤填筑施工，后3個月填筑施工結束，進行防護工程施工，因此土壓力呈現前期增長、后期逐步趨于平穩的狀態，說明施工后路堤填土壓力逐步趨于平穩。

3.4 土工格柵加筋效果監測分析

為了提高路堤填筑結構的整體穩定性，可以改善填料之間受力情況，減小差異沉降。本項目高填方浸水路堤施工過程中，分別設置了3層土工格柵，埋設深度分別為2m、7m、12 m。為了檢測土工格柵加筋效果，在土工格柵上部安裝柔性位移計，測定土工格柵拉伸位移量隨時間的變化情況。選取K201+550段路堤橫斷面作為監測斷面，對5個柔性位移計在7個月內的監測數據進行收集整理，并繪制土工格柵曲線位移一時間曲線如圖5所示。

通過對圖5 K201+ 550段路堤監測斷面土工格柵位移一時間變化曲線進行分析可知，前4個月土工格柵變形情況處于平穩的拉伸狀態，后三個月有所收縮，拉力折減，加筋效果減弱，說明土體沒有發生較大位移。

4 結語

通過在高速公路高填方浸水路基施工過程中制定監測方案，對路堤和地基各分層的水平位移、豎向位移、土應力和土工格柵加筋效果進行監測，并收集數據，繪制變化曲線，經分析后得出以下結論：

（1）通過對K201+450段監測斷面路堤坡腳和路肩水平位移隨深度變化情況進行分析，得出路堤坡腳變形較小，基本不產生變形;路堤路肩在垂直深度20 m處出現了較大的水平位移，最大達到48 mm，且水平位移隨路堤填筑高度和時間的增加而增加，但增速緩慢，滿足施工要求。

（2）通過對K201+550段路堤監測斷面豎向位移一深度變化曲線進行分析，得出路堤沉降量隨深度增加而不斷變小，監測期間得到的土層最大沉降量為72.3 mm，分析認為這主要是由于降雨導致的。

（3）通過對K201+ 450段監測斷面土應力隨時間變化情況進行分析可知，前4個月的土應力增加較穩定，后3個月有下降的趨勢，說明填筑施工期間土壓力不斷增長，施工后逐步趨于平穩。

（4）通過對路堤監測斷面土工格柵位移隨時間變化情況進行分析可知，前4個月土工格柵變形情況處于平穩的拉伸狀態，后三個月有所收縮，拉力折減，加筋效果減弱，說明土體沒有發生較大位移。

參考文獻

[1]王保林，楊貴勇，重鋼鐵路浸水軟基高填方路堤設計分析[J].高速鐵路技術，201 5，6（1）：56 - 59.

[2]許有飛，鄭治，戴生春，庫岸公路中的浸水高填路堤設計[J].廣東公路交通，201 3，39（5）：37 - 38，43.

[3]徐基立，楊錫武，范 亮.浸水高路堤穩定性試驗研究[J].公路，201 3，58（5）：110 - 114.

[4]王小軍，屈耀輝，魏永梁，等.鄭西客運專線濕陷性黃土區試驗路堤的沉降觀測與預測研究[J].巖土力學，201 1，32（s1）：220 - 231.

[5]蔣浩然.高填方浸水路堤填筑技術及穩定性監測研究[D].成都：西南交通大學，2011.

作者簡介：馮三平（ 1963-），工程師，研究方向：公路與橋梁工程管理。