基于莞潮高速公路路基擋土墻變形監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)分析

鄭文詩(shī)+鄭文霞

摘 要：文章首先介紹了高速公路路基擋土墻的一些基本情況，再根據(jù)對(duì)具體路段擋土墻的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，做出數(shù)據(jù)擬合分析，然后利用方差等數(shù)學(xué)指標(biāo)來(lái)判斷墻體是否穩(wěn)定。最后，對(duì)擋土墻的變形趨勢(shì)做出預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：擋土墻；變形監(jiān)測(cè)；預(yù)測(cè)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：U417.11 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）02-0183-02

Abstract： This paper first introduces some basic conditions of highway roadbed retaining wall， and then according to the deformation monitoring data of specific section of road retaining wall， makes the data fitting analysis， then uses variance and other mathematical indicators to determine whether the wall is stable， and finally， the deformation trend of retaining wall is predicted.

Keywords： retaining wall； deformation monitoring； prediction and analysis

引言

高速公路的擋土墻是作為支擋路基填土或山坡土體，防止填土或土體變形失穩(wěn)，同時(shí)防止水流沖刷路基，整治塌方、滑坡等路基病害的構(gòu)造物。本文所監(jiān)測(cè)的莞潮高速公路k39+880路段的擋土墻是路堤擋土墻，因?yàn)榇寺范谓?jīng)過(guò)一個(gè)山溝，屬于高填方區(qū)域，且土壤含水量較高，容易產(chǎn)生滑坡和塌方，在距離公路20米的地方是居民區(qū)，為避免大量填方和減少占地，減小對(duì)附近居民生活的影響，又保證公路的線(xiàn)路合理性，因此綜合各方面因素在此設(shè)立了一個(gè)扶壁式鋼筋混凝土擋土墻。

1 工程概況

莞潮高速公路k39+880路段為高擋土墻防護(hù)路段，該區(qū)域?yàn)楦g丘陵地貌，原地面線(xiàn)橫坡坡度較大，山脊、山梁多寬平，山頂多渾圓，坡長(zhǎng)較長(zhǎng)，地形復(fù)雜，坡體覆蓋層以風(fēng)化砂、粉土、碎石為主，厚度不均，坡體表面見(jiàn)較多碎石、塊石。該路段附近有農(nóng)田、村莊，并且山坡坡度較大，填土較高，故修建豎直高擋土墻，高度約有8m，長(zhǎng)度近40m。為了維持擋土墻穩(wěn)定，在擋墻底部設(shè)有18根扶壁。該路段車(chē)流量很大，大型載重車(chē)的數(shù)量很多，經(jīng)過(guò)近十年的行車(chē)使用，加上該擋墻的構(gòu)造以及地理環(huán)境問(wèn)題影響下，在擋墻之上的防撞墻墻頂上已出現(xiàn)幾條裂縫，發(fā)生變形，裂縫都是豎向走向，有些裂縫已向下裂開(kāi)近半米，雖還沒(méi)發(fā)生外傾的現(xiàn)象，但已有轉(zhuǎn)動(dòng)的變形[1]。

2 擋土墻數(shù)據(jù)分析處理

本次的高速公路路堤擋土墻變形監(jiān)測(cè)方法主要是研究其水平方向的位移變化，來(lái)分析擋墻的穩(wěn)定性，由于該路段是填充路基，路面的沉降跟擋墻的變形有聯(lián)系，因此也使用了水準(zhǔn)儀對(duì)路面進(jìn)行沉降觀測(cè)，對(duì)沉降稍作分析；主要還是對(duì)高擋墻的水平位移數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并輔以路面沉降對(duì)高擋墻變形的影響結(jié)合起來(lái)綜合分析。

2.1 擋土墻數(shù)據(jù)情況

對(duì)本路段的運(yùn)營(yíng)期變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是按照一定的周期進(jìn)行的，從2010年8月2日開(kāi)始，而最近的一次采集時(shí)間是2016年12月12日，共進(jìn)行31期的數(shù)據(jù)采集，按照理想的變形監(jiān)測(cè)，應(yīng)該是按固定的周期進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但是由于各種主、客觀條件，本次的數(shù)據(jù)采集是時(shí)間間隔有長(zhǎng)有短。但總體上有一定規(guī)律。測(cè)水平位移數(shù)據(jù)的過(guò)程順利，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)什么大問(wèn)題，數(shù)據(jù)完善；而在測(cè)路面沉降數(shù)據(jù)的過(guò)程中，由于一些客觀原因影響，有些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺失，出現(xiàn)漏測(cè)情況，并且由于遮擋原因中途換了基準(zhǔn)點(diǎn)，這可能對(duì)擋墻監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析帶來(lái)一些困難[2]。

2.2 位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理與分析

由于本段擋土墻長(zhǎng)度較短，共測(cè)得5個(gè)點(diǎn)的位移數(shù)據(jù)，以及4個(gè)點(diǎn)的水準(zhǔn)數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)的處理量不大，故對(duì)每個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行分析，由計(jì)算得到各變形點(diǎn)各期坐標(biāo)數(shù)據(jù)的期差、累積差、位移量和位移趨勢(shì)，并將5個(gè)變形點(diǎn)的水平位移做成線(xiàn)狀圖。我們用EXCEL做出了以觀測(cè)時(shí)間為橫軸，水平位移量為縱軸，不同圖例分別表示的五個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的時(shí)間-水平位移變化曲線(xiàn)，來(lái)進(jìn)行初步分析。如圖1所示。

從以上各點(diǎn)的時(shí)間-位移圖線(xiàn)可以看出，經(jīng)過(guò)一段的時(shí)間之后，五個(gè)點(diǎn)的情況基本相似，位移量逐漸趨向于一個(gè)穩(wěn)定值。在前五期的觀測(cè)時(shí)段內(nèi)，五個(gè)點(diǎn)均有比較明顯的位移變形，這段時(shí)間大概有半年。因此，我們可以得出這樣的推測(cè)：在擋土墻建完以后半年，在后期要是還出現(xiàn)較大的位移變形，可以說(shuō)明擋土墻是不穩(wěn)定的。

2.3 路面沉降分析

為了解路面沉降對(duì)擋土墻的變形情況的影響，特地在路面設(shè)置了4水準(zhǔn)點(diǎn)，其中1、4號(hào)水準(zhǔn)點(diǎn)是在擋土墻上且沿?fù)跬翂Ψ较蚓€(xiàn)性分布。用這兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)的累計(jì)沉降量制作了時(shí)間-沉降曲線(xiàn)圖，如圖2和圖3所示。從圖中都可以看出，在前4期的沉降量變化比較大，但是后期雖有起伏，但變化不大，最終都在一個(gè)趨于穩(wěn)定的值上下波動(dòng)。而我們根據(jù)前面的位移圖像也得出了前4的位移變化非常明顯，此時(shí)路面的沉降也很明顯，兩者到后期都變穩(wěn)定，這說(shuō)明公路的路基沉降對(duì)擋墻的水平位移有很大的影響。它們的變形曲線(xiàn)基本一致，填土的沉降給擋墻帶來(lái)了側(cè)向壓力，引發(fā)擋墻發(fā)生水平方向上的變形[3]。

3 結(jié)束語(yǔ)

從以上的繪圖以及理論分析的過(guò)程中，我們得出了以下關(guān)于擋土墻監(jiān)測(cè)的理論：

（1）從以上的分析可以看出，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位在前幾期的觀測(cè)中變化很大，存在個(gè)別點(diǎn)位出現(xiàn)超限的情況，但是經(jīng)過(guò)半年左右的時(shí)間后，形變速率明顯減慢，并趨于穩(wěn)定?？紤]到后期數(shù)據(jù)的起伏是由于其他外界因素影響，如降雨量等。

（2）由于觀測(cè)數(shù)據(jù)誤差的影響，變形沒(méi)有很強(qiáng)的規(guī)律性，主要由于造成誤差的原因比較多，比如：觀測(cè)時(shí)路面上的車(chē)流量，以及車(chē)輛通行時(shí)給地面帶來(lái)的震動(dòng)，都會(huì)給觀測(cè)帶來(lái)誤差。

（3）由于擋土墻的時(shí)間-位移圖像是非線(xiàn)性的，而且由于后期相對(duì)穩(wěn)定了，觀測(cè)頻率有所下降，所以在處理時(shí)最好是將其分成不同時(shí)段分別來(lái)處理，以提高分析及預(yù)測(cè)精度。

參考文獻(xiàn)：

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