高速公路填方路基沉降監測與分析

楊曉娜

（中交中南局工程有限公司，北京 101100）

0 引言

高速公路是我國基礎設施建設的重要組成部分，對于促進經濟發展、改善民生、加強城鄉交通聯通等方面都起到了重要的作用，但在建設過程中也存在著技術難題和工程質量問題，其中填方路基沉降是一個需要關注和解決的難題。沉降一旦發生，會影響道路的平整度和安全性，帶來極大的隱患。因此，在填方路基施工過程中實時監測，連續監測和分析填方路基的沉降情況，及時掌握路基沉降情況，可為道路建設提供有力的技術和數據支撐。

1 工程概況

某高速公路工程全長46.38km，建設標準為雙向四車道。項目位于西南地區某城市，該地區丘陵起伏、山丘連綿、陂陀縱橫，地勢崎嶇多變，屬于典型的暖溫帶半濕潤大陸性氣候，具有四季分明的特點。地質勘查顯示該地段地層中存在大量的黃土，土質較為疏松。該地區所處區域春季溫差較大，夏季炎熱多雨，秋季天空晴朗、氣溫適宜，冬季則寒冷干燥，由于氣候變化較為劇烈，可能會影響路基工程施工。已知路基設計高度為30m，路基設計寬度為28m，三級放坡施工，每級平臺寬度為2m，采用分層碾壓的施工工藝，每層壓實度應不低于94%。

2 監測方案

2.1 監測內容及方法

以DK32+460樁號處的填方路基為分析對象，主要監測路面沉降、路基填筑體分層沉降及地基沉降情況。

2.1.1 路面沉降（S）監測

通過預先設置基準控制點，采用全站儀監測路基中心和路肩處的路面沉降情況。

2.1.2 路基填筑體沉降（S1）監測

該監測主要采用安裝分層沉降儀及沉降磁環得到填筑體分層沉降量，主要監測路基中心和路肩處的填筑體內部分層。

2.1.3 地基沉降（S2）監測

路基填筑體沉降與地基沉降之和構成了路面總沉降，因此，地基沉降由公式S2=S-S1計算得到。

2.2 監測位置

在DK32+460樁號處進行沉降觀測，路面沉降觀測采用全站儀，采用沉降環監測填筑體分層沉降情況。如圖2所示，由于路基左右對稱，因此在路基中心和路肩處不同填筑體深度上分別設置4個監測點。其中，填筑體路基中心從上至下監測點編號為DJ1～DJ4，填筑體路肩從上至下監測點編號為DK1～DK4，布設深度均依次為0m、6m、14m和22m。在填筑體分層監測點向前相隔1m處分別設置路面中心沉降監測點Q1和路面邊緣路肩處沉降監測點Q2。

圖1 監測點位置示意圖

圖2 隨時間變化的路面累計沉降變化曲線

3 監測結果分析

3.1 路面沉降監測分析

圖2中的兩條曲線分別為隨時間變化的路基中心沉降量和路肩沉降量曲線。橫軸顯示，共監測270天，平均每15天監測一次。由圖中曲線可知，穩定路基中心和路肩處的沉降曲線變化規律基本一致，且路肩的最終沉降比路基中心大9.4%，這與路基的路肩一側沒有側向約束有關。在0d～70d，二者沉降基本呈現出線性增大的規律，在70d～130d二者沉降放緩；在130d～160d二者沉降速率再次增大，這與冬春季節交替氣溫變幅較大誘發路基內部出現凍融現象，從而使得沉降速率在短時間內增大有關，160d之后沉降開始緩慢增大直至基本趨于穩定。

3.2 分層沉降監測分析

通過分析路基中心和路肩處的分層沉降變化，可以為施工過程中路基填筑施工和工后沉降預測提供參考和借鑒。如圖3所示，為路基中心和路肩分層各監測點累計沉降變化曲線，監測時長和監測頻率同上。由圖3（a）和3（b）可知，路基中心和路肩分層沉降變化規律基本一致，即初期沉降速率較大，之后慢慢趨于穩定，且沉降監測點越靠上，總體沉降量越大。

圖3 路基中心和路肩分層各監測點累計沉降

對于填筑體分層沉降監測，分別將DJ1與DJ2、DJ2與DJ3、DJ3與DJ4、DJ4與地基層之間分為第1層土～第4層土，計算各分層沉降量，并根據2.1節內容計算得到地基層沉降量，如表1所示。由表1可知，填筑體分層沉降主要發生在第2層和第3層，二者占總沉降的55%左右，這是由于第2層與第3層的填筑體自身固結沉降仍未完成，同時承受上部土體荷載影響所導致的。此外，地基沉降也是路面沉降的重要組成部分，約為路面總沉降量的18%，說明在填方路基填筑施工前要注意處理原始地基，以提高施工完成后的路面穩定性。

表1 分層填筑時的土層沉降

4 結束語

本文主要以某填方路基施工為研究對象，重點分析了道路沉降監測結果，得到以下結論：路肩沉降要比路基中心大，且冬春季節交替氣溫變化使得沉降速率在短時間內增大。填筑體分層沉降主要發生在中間層，這是由于中間層的填筑體自身固結沉降仍未完成，同時承受上部土體荷載影響所導致的。地基沉降也是路面沉降的重要組成部分，在填方路基填筑施工前要注意及時處理原始地基，以提高施工完成后的路面穩定性。