兵團(tuán)墾區(qū)沼澤軟土地區(qū)路基沉降規(guī)律研究

陶 斌

(山西省交通科學(xué)研究院，山西太原 030006)

0 引言

近年來，隨著西部大開發(fā)的深入，兵團(tuán)墾區(qū)道路得到了快速發(fā)展，公路里程大幅度增加，在兵團(tuán)墾區(qū)道路建設(shè)的過程中，墾區(qū)沼澤軟土的處治技術(shù)成為墾區(qū)道路建設(shè)的一大技術(shù)難題。我國東部沿海地區(qū)的軟基處治技術(shù)已很成熟，方法與技術(shù)手段豐富，但與沿海地區(qū)的軟土相比，兵團(tuán)墾區(qū)的沼澤軟土在地質(zhì)狀況、公路等級(jí)、交通量和工程造價(jià)控制等方面均有很大差異，因此，對(duì)內(nèi)陸沼澤軟土地基的處理方式不能沿用沿海的軟基處理措施。國內(nèi)外針對(duì)內(nèi)陸沼澤軟基的處理技術(shù)的研究不多。因此，針對(duì)兵團(tuán)墾區(qū)沼澤軟土的特點(diǎn)，尋求適合墾區(qū)沼澤軟土公路修筑的路基處治技術(shù)對(duì)于兵團(tuán)的公路建設(shè)具有積極的意義。

本文在充分收集、消化、吸收國內(nèi)外關(guān)于沼澤軟土地區(qū)筑路技術(shù)研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合兵團(tuán)的公路建設(shè)計(jì)劃，對(duì)農(nóng)四師吐坡公路進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)研究，總結(jié)提出了沼澤軟土地區(qū)路基在填筑期間及運(yùn)營期間的沉降規(guī)律。

1 吐坡公路支線路基填筑期間的變形監(jiān)測

針對(duì)農(nóng)四師吐坡公路沼澤軟土路段的情況，對(duì)K4+400～K8+700沼澤軟基進(jìn)行了填筑期間的試驗(yàn)研究，對(duì)K5+200～K5+900段路基在運(yùn)營期間的變形進(jìn)行了監(jiān)測。

1.1 吐坡公路支線路基填筑期間的變形監(jiān)測

針對(duì)吐坡公路支線的地質(zhì)條件、工程概況，選擇K5+500，K5+550為變形監(jiān)測斷面。監(jiān)測斷面路基設(shè)計(jì)高度1.6 m，邊坡為 1∶1.5。

試驗(yàn)段修筑情況見圖1。

圖1 試驗(yàn)段概況

1)現(xiàn)場監(jiān)測方案。

現(xiàn)場測試項(xiàng)目主要為地表沉降，測試方案見圖2。在現(xiàn)場監(jiān)測的兩個(gè)斷面上分別布設(shè)沉降杯，布置在路基填土高度30 cm的位置。在每個(gè)監(jiān)測斷面的坡腳處設(shè)置3個(gè)邊樁來監(jiān)測路基坡腳的水平位移。從施工期到竣工完成后30 d，共觀測70 d，每天測量1次。

2)監(jiān)測儀器埋設(shè)。

為了監(jiān)測路基變形，在路基內(nèi)埋設(shè)沉降杯(見圖3)，沉降杯全部就位后開始檢測其連接是否暢通并進(jìn)行初值量測，經(jīng)過初值量測后即開始填土施工。

3)施工過程記錄。

觀測斷面路基高80 cm，埋好儀器后，再開始路基填筑，填筑路基時(shí)需要在沉降杯周圍回填細(xì)砂，保證沉降杯與進(jìn)水管、排水管、排氣管之間的連接完好。觀測每級(jí)荷載作用下地基的沉降量直到路基填筑完成。

圖2 測試元件布設(shè)示意圖（單位：cm）

圖3 測試元件現(xiàn)場布設(shè)圖

4)沉降監(jiān)測結(jié)果分析。

K5+500的地表沉降—時(shí)間關(guān)系曲線見圖4，沉降沿橫斷面的分布見圖5。

從圖5中可以看出:a.隨著填土高度增大，沉降量逐漸變大(2號(hào)沉降杯的位置4 cm)。b.地表沉降在路基完工后基本保持穩(wěn)定。c.從圖5可以看出，路基中心線處地表沉降最大，坡腳處沉降量較小。

從圖6，圖7中可以看出:隨著時(shí)間的變化，在路基施工期地表沉降逐漸變大，在運(yùn)營期，車輛荷載只在初期對(duì)地基沉降有影響;路基坡腳沉降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于路基中心線處地基的沉降量，說明沿路基斷面方向地基不均勻沉降嚴(yán)重，地基與邊坡的穩(wěn)定性應(yīng)引起關(guān)注。

圖4 K5＋500沉降—時(shí)間曲線（一）

圖5 地表沉降沿橫斷面（K5+500）的分布曲線（一）

圖6 K5＋550沉降—時(shí)間曲線（二）

圖7 K5＋550地表沉降沿橫斷面的分布曲線（二）

1.2 吐坡公路支線試驗(yàn)段運(yùn)營期間路基變形監(jiān)測

針對(duì)吐坡公路支線沼澤軟基段路基的實(shí)際施工情況，對(duì)該段公路的運(yùn)營情況進(jìn)行了調(diào)查，并對(duì)吐坡公路支線K5+200～K5+900段路面的高程進(jìn)行了測量，以便掌握該軟基路段的工后沉降及沉降速率。K5+200～K5+900段公路運(yùn)營期間的實(shí)況照片見圖8。

運(yùn)營期間試驗(yàn)路段路基的縱向相對(duì)變形量測試結(jié)果見圖9。從圖9中可以看出:

1)在運(yùn)營期間，觀測路段總體表現(xiàn)為不均勻沉降，相對(duì)沉降量最大的斷面為K5+750，最大值為1.5 cm，最大沉降速率為1.5/120=0.012 5 cm/d;

2)受到地質(zhì)條件的影響，試驗(yàn)路段沿路線縱向發(fā)生了不均勻沉降，縱向最大差異沉降率為0.10%，發(fā)生在支線K5+200～K5+250路段(縱向差異沉降率=路線縱向相鄰兩變坡點(diǎn)之間的變形量之差/兩變坡點(diǎn)之間的距離);

3)試驗(yàn)斷面K5+500和K5+550斷面的相對(duì)沉降量分別為0.3 cm 和0.8 cm，其沉降速率分別為0.002 5 cm/d 和0.007 cm/d，說明試驗(yàn)斷面沉降已基本完成。

圖8 吐坡公路試驗(yàn)段運(yùn)營期間實(shí)況

圖9 吐坡公路K5+200～K5+620段路面變形量—里程曲線

2 結(jié)語

本文通過選擇典型沼澤軟土地區(qū)的路基試驗(yàn)段，通過現(xiàn)場穩(wěn)定性觀察與變形監(jiān)測，研究了沼澤軟土地區(qū)路基在填筑期間及運(yùn)營期間的沉降規(guī)律，主要研究結(jié)論如下:

1)在農(nóng)四師吐坡公路的沼澤草甸層上直接填筑路堤沒有發(fā)生整體失穩(wěn)現(xiàn)象，路基整體穩(wěn)定。

2)經(jīng)理論分析與實(shí)際觀測，路基在一年后固結(jié)沉降已基本完成，工后沉降量在厘米量級(jí)，完全能夠滿足三級(jí)路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與使用要求。

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