道路工程軟土路基變形監(jiān)測(cè)及常見(jiàn)問(wèn)題分析

喬志華

(中鐵三局集團(tuán)第二工程有限公司，河北石家莊 050031)

在我國(guó)濱海平原、內(nèi)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(qū)域修建道路的路基工程均需對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理，本文介紹的并不是軟基處理方式，而是結(jié)合筆者在長(zhǎng)三角和珠三角地區(qū)所經(jīng)歷、見(jiàn)聞和感知的有關(guān)軟土路基變形監(jiān)測(cè)方面及常見(jiàn)的問(wèn)題做以總結(jié)與分析。

1 軟土路基變形監(jiān)測(cè)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(guān)鍵的問(wèn)題就是其穩(wěn)定和沉降。由于軟土地基具有強(qiáng)度低、承載力小、壓縮性高、滲透系數(shù)低、固結(jié)變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，很容易造成軟土地基上填筑的路堤產(chǎn)生很大的沉降，甚至?xí)a(chǎn)生路堤側(cè)向部分或整體滑動(dòng)、邊坡外側(cè)土體隆起或開(kāi)裂、路堤嚴(yán)重變形等問(wèn)題，嚴(yán)重影響工程的安全。因此，為及時(shí)掌握路堤在施工期間的變形動(dòng)態(tài)，確保工程安全，就必須進(jìn)行對(duì)路基的變形動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。其目的和意義主要有以下幾個(gè)方面:

1)根據(jù)施工期內(nèi)的變形觀測(cè)數(shù)據(jù)分析來(lái)調(diào)控現(xiàn)場(chǎng)的填土速率，保證填筑期間路基本體安全。2)評(píng)估推測(cè)填筑期間路堤的變形趨勢(shì)，確定預(yù)壓土體的卸載時(shí)間和上部結(jié)構(gòu)(公路如路面、鐵路如軌道)的施工時(shí)間。3)通過(guò)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)為計(jì)算施工期間沉降土方數(shù)量提供依據(jù)。4)推算路基工后沉降值，使工后沉降控制在設(shè)計(jì)和規(guī)范容許范圍以內(nèi)。5)通過(guò)實(shí)測(cè)各變形值，分析總結(jié)形成評(píng)估報(bào)告，驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否合理，實(shí)體質(zhì)量是否滿足使用質(zhì)量要求，為工程驗(yàn)收提供充分的依據(jù)，變形監(jiān)測(cè)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(jiān)測(cè)的內(nèi)容

軟土路基的變形監(jiān)測(cè)主要包括地表沉降觀測(cè)、地表水平位移及隆起觀測(cè)、土體內(nèi)部豎向位移觀測(cè)和土體內(nèi)部水平位移觀測(cè)等。其中地表沉降觀測(cè)和地表水平位移及隆起觀測(cè)是一般公路或鐵路軟土路基最常見(jiàn)也是最基本的兩項(xiàng)變形觀測(cè)。

3 軟土路基變形監(jiān)測(cè)的實(shí)施方法

1)工作基點(diǎn)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)利用施工控制點(diǎn)或自行加密的控制點(diǎn)，設(shè)置數(shù)量根據(jù)路基長(zhǎng)度、現(xiàn)場(chǎng)地形特點(diǎn)等確定。盡量選在路基兩側(cè)，且地質(zhì)堅(jiān)硬穩(wěn)固不沉降和不易遭受損毀的位置。2)地表沉降觀測(cè)點(diǎn)。軟土路基沉降觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)該依據(jù)設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范的要求進(jìn)行，公路和鐵路的有關(guān)要求不盡相同，觀測(cè)點(diǎn)處設(shè)置沉降觀測(cè)板。沉降觀測(cè)板一般由鋼底板、金屬測(cè)桿和保護(hù)套管(含護(hù)蓋)組成。主要實(shí)施步驟:整平地面→第一層填料壓實(shí)→在預(yù)埋位置將填料挖至原地面，埋入帶有第一節(jié)沉降桿、護(hù)套管和護(hù)蓋的鋼底板并填土夯實(shí)→填料與桿頭持平時(shí)打開(kāi)護(hù)蓋測(cè)量桿頭高程→填筑第二層填料至設(shè)計(jì)高程測(cè)定桿頭高程→計(jì)算兩次監(jiān)測(cè)沉降量→填筑下一層填料→依次類推，持續(xù)監(jiān)測(cè)至施工完成。3)地表水平位移及隆起觀測(cè)。地表水平位移及隆起觀測(cè)點(diǎn)為路基邊側(cè)樁，樁體采用鋼筋混凝土預(yù)制形式，具體依照設(shè)計(jì)文件。邊樁設(shè)在路堤坡腳及以外一定距離位置，且每個(gè)觀測(cè)斷面路堤兩側(cè)各不少于2個(gè)，一般選擇與沉降觀測(cè)相同斷面設(shè)置。樁頂外露長(zhǎng)度應(yīng)小于10 cm，且應(yīng)埋于地表以下不小于1.2 m，并保證樁體穩(wěn)固牢靠。該觀測(cè)樁可通過(guò)觀測(cè)掌握地表水平位移量和隆起量，立體了解路堤坡腳及外側(cè)地表變化情況。4)土體內(nèi)部豎向位移觀測(cè)。土體內(nèi)部豎向位移觀測(cè)采用沉降標(biāo)，有分層沉降標(biāo)和深層沉降標(biāo)兩種。沉降標(biāo)是為了觀測(cè)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(shè)置或設(shè)置位置根據(jù)設(shè)計(jì)文件和實(shí)際需要確定。5)土體內(nèi)部水平位移觀測(cè)。土體內(nèi)部水平位移觀測(cè)采用測(cè)斜儀。測(cè)斜儀是通過(guò)實(shí)測(cè)測(cè)斜管每段的水平位移增量來(lái)掌握全測(cè)孔沿深度的位移情況，來(lái)準(zhǔn)確判斷發(fā)生位移的部位和位移的大小及方向。是否設(shè)置或設(shè)置位置根據(jù)設(shè)計(jì)文件和實(shí)際需要確定。6)觀測(cè)精度要求。軟土路基的變形較為復(fù)雜，與設(shè)計(jì)總沉降量、觀測(cè)頻率、軟基地質(zhì)特點(diǎn)、地基處理方式、填筑高度、填筑速率、沉降控制方法和沉降穩(wěn)定狀態(tài)等多方面因素有關(guān)，所以需要對(duì)路堤填筑、預(yù)壓期和上部結(jié)構(gòu)(公路如路面、鐵路如道床等)施工期等施工全過(guò)程分階段確定，具體依照設(shè)計(jì)文件執(zhí)行。7)觀測(cè)頻率要求。由于監(jiān)測(cè)對(duì)象及條件不同，監(jiān)測(cè)頻率一般根據(jù)公路或鐵路相關(guān)設(shè)計(jì)文件和施工規(guī)范、積累的成功經(jīng)驗(yàn)、監(jiān)測(cè)的目的、需求等來(lái)確定。在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，軟土路基的穩(wěn)定性監(jiān)控最常見(jiàn)的兩種監(jiān)測(cè)要求是地表沉降觀測(cè)和側(cè)向水平位移及隆起觀測(cè)。8)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析總結(jié)。軟土路基變形監(jiān)測(cè)完成后，及時(shí)填寫(xiě)監(jiān)測(cè)記錄表，對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，一方面監(jiān)控評(píng)估路基是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，另一方面也為后續(xù)施工提供指導(dǎo)意見(jiàn)。施工結(jié)束時(shí)，還需將變形監(jiān)測(cè)情況分析總結(jié)形成評(píng)估報(bào)告，連同變形監(jiān)測(cè)其他資料一起并入路基專業(yè)竣工文件進(jìn)行移交。

4 軟土路基變形監(jiān)測(cè)需引起重視的常見(jiàn)問(wèn)題

軟土路基變形監(jiān)測(cè)若得不到足夠的重視或出現(xiàn)紕漏，往往會(huì)為相應(yīng)路基本體穩(wěn)定與安全帶來(lái)嚴(yán)重后果或隱患，筆者結(jié)合多年的經(jīng)歷與見(jiàn)聞對(duì)一些常見(jiàn)問(wèn)題做如下分析和總結(jié):

1)某些施工單位變形監(jiān)測(cè)弄虛作假危害軟土路基安全。軟土路基在施工期內(nèi)或運(yùn)營(yíng)后出現(xiàn)失穩(wěn)滑移或坍塌的事例已出現(xiàn)多起，而其中大部分與變形監(jiān)測(cè)有密切關(guān)聯(lián)。特別是一些缺乏經(jīng)驗(yàn)的施工單位往往忽視觀測(cè)的重要性，施工期間埋設(shè)假的觀測(cè)樁而不進(jìn)行實(shí)際觀測(cè)，有的甚至連觀測(cè)樁也不設(shè)置，觀測(cè)數(shù)據(jù)也是閉門(mén)造車(chē)，人為編造，最終導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)施工無(wú)數(shù)據(jù)指導(dǎo)，野蠻施工，導(dǎo)致正在填筑的路基甚至交付運(yùn)營(yíng)后的路基發(fā)生側(cè)滑、坍塌等事故，帶來(lái)極其嚴(yán)重的后果或隱患，需要堅(jiān)決杜絕。2)變形監(jiān)測(cè)中斷，觀測(cè)數(shù)據(jù)不連續(xù)，造成無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估路基穩(wěn)定與安全。軟土路基施工過(guò)程中，有的施工單位不注意保護(hù)變形觀測(cè)點(diǎn)位，造成沉降觀測(cè)板、水平位移觀測(cè)樁、測(cè)斜管等遭到施工機(jī)具或外來(lái)人員損毀，而發(fā)現(xiàn)或修復(fù)不及時(shí)，則造成觀測(cè)數(shù)據(jù)中斷，無(wú)法實(shí)現(xiàn)其連續(xù)性，從而導(dǎo)致不能科學(xué)地分析評(píng)判變形量和變形速率，不能準(zhǔn)確評(píng)估和向相關(guān)單位提供后續(xù)施工的指導(dǎo)意見(jiàn)，影響施工進(jìn)度和路基穩(wěn)定與安全的總體評(píng)估。施工過(guò)程中技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)施工人員都應(yīng)該注意保護(hù)各觀測(cè)樁點(diǎn)，出現(xiàn)損毀應(yīng)立即修復(fù)，下部路基施工完成進(jìn)行公路路面或鐵路軌道部分施工前，需將沉降觀測(cè)樁轉(zhuǎn)移至兩側(cè)路肩上，以不影響上部施工并確保觀測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性。3)忽視基點(diǎn)樁和工作基點(diǎn)樁的定期檢測(cè)，導(dǎo)致觀測(cè)數(shù)據(jù)失準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)受現(xiàn)場(chǎng)自然條件的影響，人為損毀等原因，不可避免地造成某些點(diǎn)位可能發(fā)生變化，從而導(dǎo)致觀測(cè)值失準(zhǔn)甚至錯(cuò)誤，為數(shù)據(jù)分析帶來(lái)影響。為了驗(yàn)證監(jiān)測(cè)網(wǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)的穩(wěn)定性，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行定期檢測(cè)和復(fù)測(cè)。4)擅自減少變形監(jiān)測(cè)樁點(diǎn)布置或監(jiān)測(cè)頻率，影響數(shù)據(jù)分析評(píng)估。施工過(guò)程中，某些施工單位擅自縮減觀測(cè)樁數(shù)量或者降低檢測(cè)頻率，從而導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行變形規(guī)律的準(zhǔn)確研究和評(píng)判，喪失數(shù)據(jù)的科學(xué)性。5)觀測(cè)儀器精度不滿足變形監(jiān)測(cè)精度要求，造成觀測(cè)數(shù)據(jù)起伏波動(dòng)，喪失觀測(cè)意義。變形監(jiān)測(cè)的水準(zhǔn)測(cè)量要求使用精密水準(zhǔn)儀配合銦鋼水準(zhǔn)尺進(jìn)行，而部分施工單位僅使用低精度的一般水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺進(jìn)行觀測(cè)，造成觀測(cè)數(shù)據(jù)精度達(dá)不到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，數(shù)據(jù)起伏波動(dòng)較大，無(wú)法提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)以供評(píng)估，失去了觀測(cè)的意義，應(yīng)該嚴(yán)格采用復(fù)核精度要求的觀測(cè)儀器并做好日常的儀器標(biāo)定或校核，確保觀測(cè)的準(zhǔn)確性。6)忽視對(duì)橋涵過(guò)渡段的軟土路基的變形監(jiān)測(cè)，為后期工后沉降埋下隱患。部分施工單位在布設(shè)變形觀測(cè)樁時(shí)往往忽視或遺漏對(duì)橋梁工程的橋頭和涵洞兩側(cè)過(guò)渡段的變形監(jiān)測(cè)樁位的設(shè)置，從而采用兩側(cè)較遠(yuǎn)斷面的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)代表其變形量，這是不負(fù)責(zé)任的。因?yàn)闃蚝瓨?gòu)筑物與兩側(cè)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(guò)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(guò)渡段單獨(dú)設(shè)置變形觀測(cè)樁，為過(guò)渡段的工后沉降預(yù)估提供準(zhǔn)確的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

軟土路基變形監(jiān)測(cè)直接影響到道路工程施工的安全和穩(wěn)定，需要在施工期內(nèi)切實(shí)做好變形觀測(cè)和數(shù)據(jù)分析，并不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，進(jìn)一步探索軟土地基的變形規(guī)律，從而推動(dòng)軟土地基處理方法不斷趨向成熟。

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