淺談公路路基沉降與穩(wěn)定觀測技術

肖權(quán)偉

(重慶市交通工程監(jiān)理咨詢有限責任公司，重慶市 400000)

淺談公路路基沉降與穩(wěn)定觀測技術

肖權(quán)偉

(重慶市交通工程監(jiān)理咨詢有限責任公司，重慶市 400000)

軟弱土層路基處理已成為高速公路工程施工必須重視的問題，其中軟土路基沉降問題就嚴重影響到路基穩(wěn)定性與施工安全高效，所以必須提高對高速公路軟土路基沉降的觀測，通過合理有效的觀測方法及時發(fā)現(xiàn)沉降危害，以便為問題防治與處理提供可靠依據(jù)。

公路路基；沉降；穩(wěn)定；觀測技術

近年來，工程規(guī)模的不斷擴大推進了公路建設的飛速發(fā)展，隨著建設重心由東部轉(zhuǎn)向中西部地區(qū)，施工環(huán)境越來越復雜，建設難度也越來越大，尤其是軟弱土層在工程施工中較為常見，嚴重影響著高速公路路基的穩(wěn)定性與沉降。若處理不妥，就會為施工留下隱患，因此，在公路軟土地基處理中，必須重視對軟土路基的觀測，以及時發(fā)現(xiàn)沉降危害，采取有效措施進行防治與處理。

1 公路路基沉降原因及危害

公路路基的沉降主要是在高頻率的行車密度下，在車荷載和自身填料自重的作用下發(fā)生路面下降的現(xiàn)象。分析其引發(fā)路基沉降原因，主要包括以下幾方面：

（1）公路在修建過程中，在施工階段所使用的路基填筑材料存在問題，如填筑材料的強度等級不符合要求、摻加劑的使用等。

（2）施工過程中路基填料的施工方法不正確，各層的填料的壓實質(zhì)量控制的不好，壓實度不夠等問題。在實際的現(xiàn)場實施過程中，機械設備未能按照施工組織設計中的碾壓次數(shù)以及碾壓標準來落實，局部需要特殊處理的地方未能夠按照臨時工程要求來處理，比如說在路基與橋梁的過渡處，機械可能不容易壓實，如果不對路基段做特殊處理并多次碾壓，就會引發(fā)施工完成后乃至運營階段的變形沉降。

（3）由于強降雨等外界的環(huán)境因素造成路基表面雨水浸泡，而且不能及時排出水，這樣路基含水量就會增大，其自身強度就會降低，在上部車輛荷載的作用下就會發(fā)生不同程度的下降或開裂。

（4）公路設計階段，沒能夠很好的對工程項目所在地區(qū)的地質(zhì)資料進行勘察，導致在設計沉降計算系數(shù)時，數(shù)據(jù)可信度不高，這樣設計出來的工程在投入運營后會發(fā)生一定的問題，所以說設計上的不足，導致施工方案等缺陷，都會造成路基的沉降。

（5）公路工程施工中遇到軟弱土層路基，為了有效滿足結(jié)構(gòu)物通航與線性順直通暢與抗洪排澇的要求，通常需要填筑具有一定高度的路堤，而路堤本身的自重荷載作用下，軟土地基土層中的應力狀態(tài)被改變而導致地基發(fā)生變形，進而出現(xiàn)了地基沉降的問題。公路網(wǎng)絡規(guī)劃中對高等級公路的路堤穩(wěn)定性有較高要求，另外也有很高的工后沉降要求，傳統(tǒng)以穩(wěn)定控制來要求軟土路基路堤設計已然不能滿足現(xiàn)在對軟基路堤的要求，對路基的變形控制成為高速公路軟土地基路堤設計的重點。而路基的變形沉降會導致嚴重的橋頭跳車現(xiàn)象與路面平整度差等狀況，不僅重新整修需要耗費更大的經(jīng)濟損失，而且為工程施工安全埋下極大隱患。

2 沉降觀測的目的與意義

公路路基由于在建設過程中可能會沿用既有的一些道路，有的區(qū)段可能是純粹的新筑起來的，這樣新舊層疊以及新舊過渡的地段，其路基的豎向剛度就會發(fā)生或大或小的突變，這樣除了使路基發(fā)生豎向沉降變形外，還會發(fā)生橫向的不均勻沉降變形。這種豎向加橫向的變形就會引起道路路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應力，一旦超過路面材料的抗拉強度，這樣不僅僅發(fā)生路基的沉降病害，還會發(fā)生面層的開裂病害。

如果在高速公路施工過程中對路基的沉降變形及時觀測，對路基的穩(wěn)定性做出實時的評價，掌握其路基的動態(tài)變化，就可以很好的控制每一層填料的變形，進而控制路基的整體變形，保證其路基的強度和穩(wěn)定性。并且動態(tài)的掌握其路基的沉降變形，又可以為后續(xù)的完工后的沉降預測和控制做好信息資料的準備，所以說及時的沉降觀測是正確對路基做出客觀性評價的基礎和依據(jù)。

做好高速公路的沉降觀測工作，可以及時的發(fā)現(xiàn)在施工過程中存在的安全問題，并采取有效的措施將其消除，以免引發(fā)后續(xù)的一系列安全問題和質(zhì)量問題。另外，及時的觀測路基的沉降工作可以在實施的過程中對既有的方案進行優(yōu)化和完善，真正使工程項目的每一個環(huán)節(jié)都統(tǒng)一起來，在前進的同時積累經(jīng)驗，為今后高速公路的建設提供理論支持。

3 沉降觀測設置的方式

沉降觀測的任務主要分兩點，即對高填土路基自身沉降的觀測與對路基填土重力等作用下高填土路基基底沉降的觀察，其中高填土路基自身沉降包括壓實區(qū)域與填土高度不同的路基自身沉降。對沉降觀測的設置為：將下端設置砼底座且直徑60毫米的鋼管制導管分別豎直埋入不同的觀察位置，將一根外徑20毫米的自由導桿豎直放入導管內(nèi)，使其下端連接導管下端砼底座并與觀察位置平齊，綜合結(jié)合填土高度等實際情況考慮，導桿與導管的加長方式選用逐節(jié)連接來實現(xiàn)。而為了工程竣工后的跟蹤觀察更加便利，導管與導桿的上端應探出路面的適當高度。然后依據(jù)觀察點地質(zhì)情況與路基填筑高度等情況的不同，并基于上述設置方式分別對各觀察點進行設置，然后對1#點、2#點及3#點的三個點位置所設置觀察點分別進行編號。

4 觀察方法與要求

沉降觀測主要有對安裝或接桿過程的觀察及對定期沉降的觀測，具體為：要在導管與導桿安裝或接桿完成后的，進行導桿頂?shù)乃疁视^察；具體施工期間，按照施工設計要求的周期對沉降情況進行定期觀測，若是不再施工期內(nèi)，則可根據(jù)實際情況定期進行觀測。觀測要求專門負責人到現(xiàn)場安排設置與觀測的具體進行；為便于長期觀測，在沉降觀測點周圍設置水準點，對觀測點的觀測要求設專人進行實時的數(shù)據(jù)記錄與收集，并及時進行歸納整理，確保記錄數(shù)據(jù)詳盡、準確；為確保觀察數(shù)據(jù)的真實、準確，要在每次進行觀測檢查時，對觀測設備與儀器等進行校核檢查。

5 觀察數(shù)據(jù)分析和結(jié)論

可以忽略路基填方本身極不明顯的壓縮沉降，而地基沉降就為路基的沉降，而地基沉降會受到填土高度與地質(zhì)條件的影響與制約，即沉降隨填筑高度越低而地質(zhì)條件越好就越小，反之則異然。而通過對三個觀察點的觀測可知，不同觀測點的地基沉降值也有所差異，其中沉降值最大的為2#點，因為該觀測點的地質(zhì)條件最差，不僅路基填筑高度較大，而且地基承載力也較小，砂礫墊層的處理對于改善地質(zhì)條件的效果并不明顯。而1#點雖然地質(zhì)條件也較差，但強夯處理達到改善了該位置點的地質(zhì)條件，進而提高了地基承載力，也就降低了地基沉降值。至于3#觀測點，本身具有地質(zhì)條件較好的優(yōu)勢，再加上一定的地基處理，該處地基沉降值也就相對小一點。

由上述各觀測點的沉降觀測分析可知，路基填筑初始階段的路基沉降相對較慢，而隨著路基填筑高度的不斷增長，路基沉降也就越來越增加，而沉降情況在路基填筑后期又恢復緩慢增趨勢至完全穩(wěn)定。主要是因為路基填筑初期，原地基承載力可以承擔填土自重壓力，但超過其容許承載力范圍后，地基沉降會以彈性變化的形式發(fā)生改變至原地基承載力的極限，而此時繼續(xù)填筑的話，進入強化階段的原地基土體結(jié)構(gòu)已遭破壞，地基土體顆粒在外力作用下形成新的承載結(jié)構(gòu)，進而增強了地基承載力，所以此時段內(nèi)的地基沉降狀況又有所改善。當填土增加到一定高度時，即土方填筑產(chǎn)生的壓力等于地基承載力時，地基受力處于極限狀態(tài)。當填筑高度繼續(xù)增加，地基承載力進入強化階段，原地基土體結(jié)構(gòu)被破壞，地基土顆粒在外力作用下重新排列形成新的結(jié)構(gòu)，使地基承載力得到增強。地基土結(jié)構(gòu)的變化，是該階段地基發(fā)生明顯沉降的根本原因。

[1]公路路基沉降與穩(wěn)定觀測技術.鄭長安.人民交通出版社.2012.10.

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1007-6344（2015）09-0326-01