高填方路堤沉降監(jiān)測分析

李志杰

（山西路橋第七工程有限公司長治分公司，山西 長治 046000）

引言

在地基工程地質(zhì)條件比較差、承載能力不足的路段，沉降變形是公路高填方路堤施工過程中的控制重點。對地基承載力不足路段的軟基、濕陷性黃土地基等，通常會采用強夯法、超挖回填法、水泥攪拌樁法［1］等方法進行處治。然而，高填方路堤填筑高度大，路堤自重也較大，在施工荷載和路基填料綜合作用下，填筑完成后很容易產(chǎn)生較大的沉降變形［2］，對路基整體穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。另外，如路堤施工過程中沒有做好沉降監(jiān)測，在運營期間還會造成路基路面整體結(jié)構(gòu)的破壞，甚至影響到行車安全［3］。

1 工程概況與地基處理

1.1 工程概況

某高速公路整體式路基設(shè)計寬度為24.5 m，設(shè)計車速為120 km/h，公路沿線地形起伏較大，部分路段設(shè)計采用高填方路堤。K34+256—K34+851.5 段為軟土地基，該路段地基土呈流塑—軟塑狀態(tài)，壓縮性較高，地基承載力嚴重不足。地基土表層以軟土為主，內(nèi)部夾少量砂粉土、粉細沙，厚度為3～6 m，下部為紅砂巖，持力層深度為6～10 m。為提高該路段地基土承載能力，設(shè)計采用水泥攪拌樁對地基進行加固處理。

1.2 水泥攪拌樁地基加固

該路段軟土層較厚，不宜采用超挖換填法進行處治，結(jié)合工程地質(zhì)勘測結(jié)果，該路段地下水位較高，擬采用水泥攪拌樁對軟土地基進行處治。見圖1，設(shè)計樁長為8～12 m，樁徑為0.5 m，樁間距為1.2 m，采用正三角形布置。水泥攪拌樁采用濕法成樁工藝，樁體貫穿軟土層深入持力層［4］。在樁頂設(shè)置砂礫土褥墊層，厚度為50 cm。水泥摻量根據(jù)水泥攪拌樁樁長確定，樁長在10 m 以下時，水泥摻量為55 kg/m；樁長超過10 m 時，水泥摻量為65 kg/m。

圖1 地基水泥攪拌樁處治/cm

2 沉降監(jiān)測方案

2.1 測量儀器選擇

高填方路堤沉降監(jiān)測儀器采用智能單點沉降計，利用電磁感應原理，當土體產(chǎn)生沉降變形時，沉降計內(nèi)部的線圈電通量發(fā)生變化，通過換算可以得出路堤沉降位移量，位移值通過電感調(diào)頻電路轉(zhuǎn)換為與其對應的頻率信號，最終在讀數(shù)儀上顯示出來。相較傳統(tǒng)的沉降監(jiān)測儀器，智能單點沉降計可實現(xiàn)自動測量、自動儲存、遠距離傳輸、抗干擾性強，可在惡劣環(huán)境中正常工作，保證數(shù)據(jù)傳輸準確不失真。

2.2 測點布置

高填方路堤填方高度為12 m 左右，沉降監(jiān)測測點沿路基縱向布置，分別布置在路肩和超車道位置。兩列測點沿路基縱向每隔1 m 布置一個，路肩和超車道測點埋設(shè)深度相同，位于同一個水平面上，第一個測點位于路基頂面以下2 m，從2～12 m 共計6 個測點，半幅道路沉降監(jiān)測點布置見圖2。

圖2 路堤沉降監(jiān)測測點布置

2.3 沉降監(jiān)測方案

測點布置完畢后即進行首次數(shù)據(jù)采集，以后隔一定時間進行一次數(shù)據(jù)采集，如發(fā)現(xiàn)沉降速率增加，應適當增加監(jiān)測次數(shù)。數(shù)據(jù)采集包括道路施工期和運營期，在施工期試驗檢測人員每月到施工現(xiàn)場采集一次數(shù)據(jù)，通過與前一次數(shù)據(jù)對比確定月沉降量，與首次沉降監(jiān)測結(jié)果對比確定累積沉降量。運營期間沉降監(jiān)測是通過放置在中央分隔帶的自動采集設(shè)備，采用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞綄β坊两禂?shù)據(jù)進行實時自動采集，以實現(xiàn)對高填方路段路堤沉降的長期觀測，實時掌握路堤的沉降變形情況。僅對施工期間的沉降變形開展研究。

3 高填方路堤沉降監(jiān)測結(jié)果分析

3.1 路肩沉降監(jiān)測結(jié)果分析

由于施工現(xiàn)場各監(jiān)測斷面沉降監(jiān)測結(jié)果較接近，選取K34+500 斷面作為研究對象，該路段路堤填筑高度為12 m，路肩沉降計自上而下編號分別為J1、J2、J3、J4、J5、J6，埋設(shè)深度分別對應2 m、4 m、6 m、8 m、10 m、12 m。監(jiān)測頻率為每月監(jiān)測一次，總監(jiān)測次數(shù)為11 次，歷時11 個月，該監(jiān)測斷面路肩沉降監(jiān)測結(jié)果見表1，各測點累積沉降量變化曲線見圖3。

表1 K34+500 斷面路肩沉降監(jiān)測結(jié)果

圖3 路肩各測點累積沉降變形曲線

分析表1 數(shù)據(jù)和圖3 各測點曲線變化趨勢可以得出，隨著深度的增加沉降量不斷增大，呈現(xiàn)監(jiān)測前期沉降變形增加速率較大、后期逐步趨穩(wěn)的趨勢。分析各測點監(jiān)測數(shù)據(jù)，J1 測點累積沉降量最小，為8.53 mm，J6 測點累積沉降量最小，為78.99 mm，其他各點居中。各測點第1 個月沉降量增幅最大，分析原因是路堤填筑施工剛完工，路堤填料還處在不斷固結(jié)階段，6 個月后逐步趨緩，最終達到穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 超車道沉降監(jiān)測結(jié)果分析

同樣選取K34+500 斷面作為研究對象，超車道下部沉降計自上而下編號分別為C1、C2、C3、C4、C5、C6，埋設(shè)深度分別對應2 m、4 m、6 m、8 m、10 m、12 m。監(jiān)測頻率與監(jiān)測歷時相同，該監(jiān)測斷面超車道沉降監(jiān)測結(jié)果見表2，各測點累積沉降量變化曲線見圖4。

表2 K34+500 斷面超車道沉降監(jiān)測結(jié)果

圖4 超車道各測點累積沉降變形曲線

隨著深度增加累積沉降量不斷增加，呈現(xiàn)前期沉降增速快，后期增速慢的趨勢，監(jiān)測完成后基本達到穩(wěn)定狀態(tài)。對比分析各測點監(jiān)測數(shù)據(jù)，C1 測點累積沉降量最小，為7.26 mm；C6 測點累積沉降量最大，為76.18 mm。監(jiān)測前5 個月沉降量增速較大，而后逐步趨緩，最終達到了穩(wěn)定狀態(tài)。

與路肩各深度測點相比，超車道各測點累積沉降量均小于路肩，是由于路肩部位一側(cè)沒有支撐導致沉降量增加。超車道和路肩各測點沉降變化規(guī)律基本一致，均呈現(xiàn)前期增速快，其中第一個月沉降量增幅最大，而后逐步趨緩，監(jiān)測到11 個月各測點基本達到了穩(wěn)定狀態(tài)。

4 結(jié)語

（1）路肩部位隨深度增加沉降量不斷增加，呈現(xiàn)監(jiān)測前期沉降量增加幅度較大，而后逐步趨緩，最終達到了穩(wěn)定狀態(tài)。（2）超車道各測點沉降變形規(guī)律與路肩類似，但各測點累積沉降量均小于路肩，是由于路肩單側(cè)沒有約束造成的。（3）結(jié)合其他斷面監(jiān)測結(jié)果，各測點沉降變化規(guī)律基本一致，且監(jiān)測完成后均達到了穩(wěn)定狀態(tài)，說明地基加固達到了預期效果，該路段高填方路堤穩(wěn)定。