淺談高速公路施工路基沉降觀測及評價研究

裴亞強(qiáng)

摘 要：高速公路路基沉降的觀測和評定十分關(guān)鍵。文章結(jié)合多年高速公路路基沉降的工程經(jīng)驗，結(jié)合路基沉降的特點，對觀測和評價做了系統(tǒng)的闡述和分析，以期能夠為行業(yè)發(fā)展有所貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：高速公路施工；觀測與評價；路基沉降；研究

中圖分類號：U213 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）2-0128-02

我國經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展之中，高速公路在這些年也正處于建設(shè)的高峰時期。而由于對于高速公路的修建有其特殊性，受到地形環(huán)境和地質(zhì)情況的影響較大，因此在高速公路的施工過程中要嚴(yán)密監(jiān)控地質(zhì)變化，特別是對于高速公路路基沉降的觀測和評定尤為關(guān)鍵。高速公路沿線往往存在大量情況各異的地形變化，如果沿線包括有風(fēng)化剝蝕較強(qiáng)烈的丘陵地貌時，那么其地形構(gòu)造則會受到構(gòu)造和巖性的顯著影響，那么高速公路在修建過程中會產(chǎn)生大量半填半挖路基、高填路基和陡（斜）坡路基。由于地質(zhì)情況的復(fù)雜，存在大量發(fā)育的褶皺構(gòu)造和斷層，因此也會有部分高速公路在遇到此類地質(zhì)時會存在軟質(zhì)地基和巖溶等不利于工程施工的施工路段。正是如此，在高速公路路基的修建過程中，不排除會有不均勻沉降、局部塌方以及變形等風(fēng)險因素的發(fā)生。

對于高速公路施工而言，為了保證其修建質(zhì)量能夠滿足要求，必須要對工程施工過程中不同地質(zhì)情況下的路基沉降予以重視，進(jìn)行針對不同支撐情況下的高速公路路基沉降和穩(wěn)定性進(jìn)行實時動態(tài)分析和觀測，進(jìn)而對當(dāng)前工程施工情況進(jìn)行合理評價，為施工進(jìn)行提供必要的技術(shù)指導(dǎo)。筆者結(jié)合多年高速公路路基沉降的工程經(jīng)驗，結(jié)合路基沉降的特點，對觀測和評價做了系統(tǒng)的闡述和分析，以期能夠為行業(yè)發(fā)展有所貢獻(xiàn)。

1 高速公路施工路基沉降觀測及評價研究

1.1 高速公路施工路基沉降觀測

路基沉降的觀測工作在目前高速公路建設(shè)施工中主要包含有兩個方面：重點斷面沉降觀測和普通沉降觀測。為了方便對地基沉降情況進(jìn)行管理，因此有必要進(jìn)行重點斷面沉降及穩(wěn)定觀測，主要方式是通過測定所需數(shù)據(jù)進(jìn)而對地基填土速率進(jìn)行合理調(diào)配；施工人員在掌控到重點斷面沉降以及穩(wěn)定數(shù)據(jù)之后，據(jù)此判斷路基中可能存在的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，能夠進(jìn)一步提高高速公路路基的安全和穩(wěn)定狀況；檢測技術(shù)人員可以通過掌握路基結(jié)構(gòu)狀況、路面預(yù)壓以及卸載時間和施工作業(yè)時間來實現(xiàn)對運營期間路基存在的橫向以及縱向的不均勻沉降，最終掌握路基發(fā)生不均勻沉降的規(guī)模、發(fā)生原因和發(fā)展機(jī)理；據(jù)此可以對施工過程中采用的處理和應(yīng)對措施、施工工藝所產(chǎn)生的效果進(jìn)行評價；據(jù)此驗證路基設(shè)計是否符合現(xiàn)場實際情況；更加觀測信息可以指定施工過程中的控制標(biāo)注，用以對高速公路的設(shè)計和施工進(jìn)行指導(dǎo)和幫助。

對于普通沉降及穩(wěn)定觀測也有其存在的必要，其主要目的包括如下：正確控制路堤施工填筑速率，指導(dǎo)現(xiàn)場施工，提供施工期間的沉降土方計量依據(jù)，對結(jié)構(gòu)物及路面施工時間和預(yù)壓卸載時間進(jìn)行科學(xué)、合理制定，并進(jìn)行信息化施工；及時發(fā)現(xiàn)施工過程中的危險源，并且分析其產(chǎn)生的原因，及時采取方式進(jìn)行應(yīng)對，盡最大可能性避免由此產(chǎn)生的環(huán)境和工程事故，控制和保證高速公路工程質(zhì)量，確保路堤施工中的安全和穩(wěn)定。

1.2 高速公路施工中路基沉降觀測點確定

1.2.1 高速公路施工中路基沉降觀測點布設(shè)原則

路基沉降的觀測點選擇在高速公路施工中應(yīng)當(dāng)設(shè)置在切實需要觀測的位置處，一方面位置的選擇應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求，另外一方面也要針對現(xiàn)場實際情況，在對施工地質(zhì)情況、地形條件進(jìn)行充分掌握之后進(jìn)行決策?？紤]到觀測效果，通常設(shè)置沉降觀測點在一個斷面上時更加利于觀測，可以在統(tǒng)一觀測頻率、統(tǒng)一觀測，對于后期數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析也有幫助。按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，針對軟土路基，觀測沉降點應(yīng)當(dāng)每隔200 m設(shè)置一個，至少設(shè)3個觀測斷面對于橋頭引道路段；對于路基沉降元件的埋設(shè)位置通常會選擇道路中心、橋頭引道坡腳測點和增設(shè)路肩、高路堤（填土高10 m）。地基條件如果是比較好的工程地質(zhì)情況，則在其填筑過程中會受到施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和自身壓實度標(biāo)準(zhǔn)的控制，觀測點可每隔250 m設(shè)置，當(dāng)路堤高度大于10 m時，當(dāng)路基填土的高度大于5 m時則應(yīng)當(dāng)在靠近橋頭及涵洞的位置按照25 m進(jìn)行合理布置。

為了保證觀測結(jié)果的可靠性和全面性，除了要對路基水平位移和地面沉降進(jìn)行觀測以外，還要觀測另外的一些項目：動應(yīng)力和基層豎向靜、分層沉降、孔隙水壓力、深層土體水平位移、地基豎向靜、路堤填筑體分層沉降全斷面觀測、動應(yīng)力等。必須要在公路工程已經(jīng)得到的資料基礎(chǔ)之上，進(jìn)行路基穩(wěn)定和沉降規(guī)律的綜合分析，因此必須要進(jìn)行原位測試和原狀土取樣。

1.2.2 高速公路施工路基沉降觀測點布置方法

觀測地表沉降的沉降板、觀測全斷面整體沉降的剖面沉降儀和觀測土體內(nèi)不同層次沉降量的分層沉降標(biāo)三者共同組成高速公路施工中路基沉降觀測系統(tǒng)。為了確保沉降觀測數(shù)據(jù)的可靠性，必須要埋設(shè)兩組以上的沉降板在結(jié)構(gòu)物（橋梁、箱涵、通道等）的兩端，沉降板則通常由底面鋼板和鋼管共同構(gòu)成。對于底部鋼管的構(gòu)造而言，采用互成120?的撐腳三角板將其與沉降板中心進(jìn)行焊接，用管箍對節(jié)管進(jìn)行連接，對于節(jié)管，可以采用護(hù)管帽對其頂部進(jìn)行覆蓋。在實際埋置過程中，施工技術(shù)人員則將其根據(jù)設(shè)計樁號埋設(shè)入鋪好的砂墊層上。在進(jìn)行現(xiàn)場操作時，應(yīng)當(dāng)保證管頂比原壓實面底5～8 cm，當(dāng)在第一層壓實面上挖土坑（深20～30 cm）之后，并且應(yīng)當(dāng)立即對底板到管頂高差進(jìn)行測量，然后進(jìn)行填土、夯實到管頂標(biāo)高，然后對管頂標(biāo)高（初讀數(shù)）進(jìn)行測量，在管頂位置接上第二節(jié)鋼管，當(dāng)?shù)诙油潦┕ね戤吅螅缓笠来芜B接鋼管直到測量管到達(dá)路基頂面。

①布設(shè)分層沉降觀測點。對于分層沉降地點的選擇往往都是布置在道路中心，在一個斷面上往往都是按照垂線方向或者分層進(jìn)行布設(shè)，每一個斷面通常埋設(shè)1～2根。對于埋設(shè)的深度以及點數(shù)，除了按照相應(yīng)的規(guī)范以及標(biāo)準(zhǔn)之外，還必須要根據(jù)路基所處地層的分層情況具體安排，根據(jù)以往工程經(jīng)驗都是在每層布置一點，而布置的最淺埋深應(yīng)當(dāng)在基礎(chǔ)底面下50 cm處，布置的最深埋深位置應(yīng)當(dāng)布置在壓縮性低的礫石或巖石層上，或者大于壓縮層理論厚度處。

②布設(shè)穩(wěn)定性觀測點。對于路基水平位移觀測斷面的布置，首先要保證其相吻合與沉降觀測斷面，觀測土體內(nèi)部水平位移的測斜管和觀測地表變形的邊樁共同組成觀測系統(tǒng)，觀測斷面應(yīng)當(dāng)布置在與路線垂直的軸線上。從路堤坡腳起進(jìn)行位移樁的布設(shè)，用經(jīng)緯儀定線方法在垂直于路中心線方向布置邊樁，通常每隔2～3 m布設(shè)3～4個邊樁，布置完成之后應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行標(biāo)定樁位用小釘。邊樁一般都在結(jié)構(gòu)物兩端進(jìn)行布設(shè)，主要集中在填土高度較大的路基地段，樁頂露出地面的高度不應(yīng)大于10 cm，埋置深度以地表以下不小1.2 m為宜。對于測斜管的埋設(shè)，必須要保證采用鉆機(jī)導(dǎo)孔的時候能夠保證垂直，并且其誤差率不能超過1.5%。采用注漿的方法回填孔壁，當(dāng)埋管與觀測時間間隔較短或者測斜孔較深時；可采用細(xì)砂回填和自然塌落消除孔壁空隙，當(dāng)埋管與觀測時間間隔較長時（大于兩個月）或者測斜孔較淺時。

③布設(shè)路堤填筑全斷面觀測點?，F(xiàn)在工程中使用較多的全斷面觀測儀主要有三種：振弦式、水壓式和水平測斜儀。在預(yù)計埋設(shè)沉降管的位置上進(jìn)行路堤沉降測試時，應(yīng)當(dāng)在挖槽之前保證其已經(jīng)被壓實，埋設(shè)方法與測試地基相同，并且保證沉降管的尺寸略小于槽的尺寸。為了防止土粒進(jìn)入，在沉降管埋設(shè)好以后，要設(shè)置保護(hù)措施在沉降管兩端，通常使用有蓋板的鹼池，并且應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程現(xiàn)場的實際情況確定池的尺寸，其原則主要有兩條是：首先可以防止和避免被盜竊，其次應(yīng)當(dāng)可以保證導(dǎo)線、水管和探討能夠自如通過。

④布設(shè)孔隙水壓力測點。觀測土體孔隙水壓力變化主要是通過在地基土體內(nèi)部埋設(shè)孔隙水壓力計來實現(xiàn)，通過這種方式可以有效了解地基的固結(jié)狀態(tài)，并且根據(jù)土體固結(jié)狀況科學(xué)合理的進(jìn)行地基處理。

2 結(jié) 語

當(dāng)今科技日新月異，在我國的高速公路工程的建設(shè)過程中，也出現(xiàn)了很多新技術(shù)和新設(shè)備，為了保證高速公路建設(shè)過程中的安全和質(zhì)量，必須要與時俱進(jìn)，切實提高自身素養(yǎng)，特別是對于高速公路路基沉降觀測和評價，由于其特殊性和重要性，各個企業(yè)和部門都應(yīng)當(dāng)給與相應(yīng)的重視，不斷提高路基沉降觀測和評價的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，為保證高速公路修建質(zhì)量和安全做出貢獻(xiàn)。

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