陡坡段高路堤變形監測與分析

張玉濤

(山西路橋建設集團有限公司，山西 太原 030000)

0 引言

山嶺地區高等級公路建設成本高，施工難度大，受地形限制，而局部陡坡路段高路堤施工難度更大[1-2]。由于受陡坡地形、填方量大等因素影響，陡坡段高路堤容易出現沉降變形，應合理制定施工方案，并做好施工監測，有效控制地表沉降、深部水平位移和不均勻沉降變形[3-4]。結合G207左涉段公路工程陡坡路段高路堤施工實踐，在施工過程中開展沉降監測，分析高路堤的沉降變形和深部水平位移變化規律，確定路堤的穩定性。

1 工程概況

207國道左權至黎城界及南沁線左權桐峪至河北涉縣界公路新建工程路線設計全長60.889 km，其中主線長57.522 km，支線長3.367 km，設計采用雙向四車道一級公路建設標準。公路穿越山嶺地區，沿線有多處高填方路堤和深挖路塹，海拔高度在920 m～1 130 m之間，部分路段高差可達到30 m左右。其中K11+586.000～K11+607.800段為陡坡路段，設計高填方路基，設計長度為21.8 m。

該陡坡路段上部覆蓋層為第四系人工堆積層，坡體表面分布有殘坡積黏土、強風化頁巖等，下伏基巖為強、中風化砂巖。陡坡沿線有發生小型崩塌與滑坡的風險，坡體內部主要為裂隙水，受季節性影響較大。該陡坡路段地表坡度為1∶6.1，高路堤施工前進行原地面清表，然后自下向上開挖寬度不低于2 m的內傾臺階，內傾坡度為4%，挖臺階工作量為173.754 m2。擬采用砂礫回填，回填方量為127.004 m3，分級分層填筑并做重夯處理，重錘夯實處理工作量為613.800 m2。

2 陡坡段高路堤變形監測方案

2.1 陡坡路段高路堤變形監測概述

通過對陡坡路段高路堤開展變形監測，一方面可以檢驗陡坡段路堤穩定性理論計算結果的合理性，另一方面可以及時反饋路堤的變形情況，為修正設計，采取措施控制路堤變形，保證施工質量和施工安全。另外，通過分析高路堤變形監測結果，可用于指導路堤填筑施工，合理安排施工進度、填土速率[5-6]。通過分析監測數據，分析沉降量和沉降速率的變化情況，得出高路堤地表沉降和深部水平位移的變化規律，確定填挖結合路段不均勻沉降變形情況，進而確定施工過程中路堤的穩定性。

2.2 監測內容與監測方法

在K11+586.000～K11+607.800段高填方路基施工過程中，布置測點開展監測，變形監測斷面選擇K11+590，K11+600，K11+605三個監測斷面。陡坡路段高路堤變形監測內容主要包括地表沉降、深部水平位移和不均勻沉降，通過在每個監測斷面布置測點分別開展監測。

2.2.1 地表沉降監測

地表沉降監測采用沉降板，沉降板底板尺寸為50 cm×50 cm，測桿為5 cm鐵管，與沉降板焊接為一個整體，沉降板布置如圖1所示。沉降板可以監測地基和路堤的沉降變形，埋設位置應根據觀測要求確定。地表沉降采用全站儀進行監測，通過計算確定測量基準點與測桿上部測點的高差確定沉降量。地表沉降按每晝夜不超過10 mm控制，如超出應查明原因，及時采取措施進行處治。

2.2.2 深部水平位移監測

深部水平位移監測通過埋設測斜管，采用測斜儀進行監測，測斜儀布置如圖1所示。監測時將探頭伸入測斜管，每50 cm測一個數據，第二次將探頭旋轉180°后伸入再測一次，作為一個測回。將每測回讀數與初始讀數對比確定水平位移變化量，每個監測周期觀測2個測回。另外，監測頻率應根據變形速率調整，變形速率越快，監測頻率越高，如監測過程中出現變形驟然增加時，應適當增加監測次數。深層水平位移按每晝夜不超過5 mm控制，如超出應查明原因，及時采取措施進行處治。

2.2.3 路堤橫斷面不均勻沉降監測

路堤橫斷面不均勻沉降監測主要采用水平測斜管，分別在路堤頂部、中部和底部布設一條測斜管，水平測斜管布置如圖1所示，不均勻沉降監測與深部水平位移監測方法相同。

3 陡坡段高路堤變形監測結果分析

3.1 地表沉降監測結果分析

在陡坡路段高填方路堤施工過程中和完工后，對K11+590，K11+600，K11+605三個監測斷面路堤地表沉降開展監測，并整理數據繪制地表沉降量隨填筑高度變化曲線。由于三個監測斷面沉降變形基本一致，以K11+605斷面監測結果作為研究對象，收集監測數據繪制填筑高度-沉降量-時間變化曲線(如圖2所示)。

分析圖2路堤沉降量變化曲線，可以得出隨填筑高度的增加，路堤地表沉降量不斷增加，填筑完成后路堤也存在小幅度蠕變變形，但地表沉降已基本達到穩定狀態。地表沉降變形隨填筑高度增加而增加，分析原因是由于隨著填筑高度的增加路堤自重也隨之增加，地基上部荷載和沉降量也隨之增加。路堤填筑完成后，出現了小幅度蠕變變形，但總體變形量較小，監測期間總沉降量不超過7 mm，且沉降變形明顯趨緩。另外，路基填筑期間路堤地表最大沉降速率為6.4 mm/d，小于控制標準要求的10 mm/d，滿足設計要求。

3.2 深部水平位移監測結果分析

為準確確定路堤深部水平位移，在施工過程中布置測斜管，通過測斜儀監測。由于三個監測斷面監測結果類似，本文選取K11+590斷面監測結果作為研究對象，收集路堤各部位深部水平位移監測結果，繪制不同填筑高度路堤累積水平位移曲線(如圖3所示)。

分析圖3曲線變化趨勢，可以得出隨路堤填筑高度的增加，路堤深部水平位移不斷提高。路堤中部深部水平位移較大，頂部和底部深部位移相對較小。結合后期監測結果，隨著監測時間的增加，水平位移也有所增加，但幅度較小，基本達到穩定狀態。

3.3 不均勻沉降監測

為了確定陡坡路堤不均勻沉降情況，施工過程中在路堤橫斷面方向布設水平測斜儀，對路堤橫向不均勻沉降情況進行監測。同樣由于三個監測斷面監測結果類似，本文選取K11+600斷面監測結果作為研究對象，收集各時間段路堤橫斷面方向各位置沉降變形監測結果，繪制路堤寬度-累積沉降曲線(如圖4所示)。

分析圖示曲線變化情況，隨路堤填筑高度的增加，橫斷面方向沉降變形不斷提高，且變形最大位置出現在路堤中心線附近。觀察各時間段監測曲線變化趨勢可以看出，隨著填筑厚度的增加，路堤橫斷面方向各位置沉降變形不斷增加。路堤填筑施工完成后，兩次監測結果相差較小，說明路堤橫斷面各部位沉降基本穩定。

4 結語

結合G207左涉段公路工程陡坡路段高填方路堤施工案例，為準確掌握路堤的變形情況，在路堤施工過程中布置測點開展變形監測。隨著路堤填筑高度的增加，地表沉降、深部水平位移和橫斷面不均勻沉降均不斷增加，填筑完成后路堤變形逐步穩定。路堤地表沉降最大變形速率為6.3 mm/d，小于控制標準要求的10 mm/d；深部水平位移和不均勻沉降最大變形速率分別為2.8 mm/d和3.2 mm/d，小于控制標準要求的5 mm/d，均滿足設計要求。路堤深部水平位移為路堤中部，不均勻沉降最大的部位為路堤中心線附近，應在施工過程中進行重點監測。總之，通過在路堤施工過程中對地表沉降、深部水平位移和橫斷面不均勻沉降進行監測，全面掌握了路堤的變形情況，分析監測結果得出該段陡坡路段穩定性良好。