高速公路軟土地基施工監(jiān)控

石陽威 黃 祥 張建維

(長江九江航道處，江西 九江 332000)

1 工程概況

鎮(zhèn)丹高速公路位于鎮(zhèn)江市東部地區(qū)，是連接泰州大橋與鎮(zhèn)江新區(qū)、丹陽的重要通道，道路全線采用雙向四車道的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)有多個互通式立交。地質(zhì)勘探調(diào)查表明，該線路部分區(qū)間存在軟土層，主要是稻田軟土，分布面積廣，大部分軟土層的厚度在2 m～3 m，局部地區(qū)軟土層達(dá)10 m以上。對于軟土層厚度較小路段，考慮采用換填土方法進(jìn)行處理。對于厚度較大的軟土層，通過多方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析，強夯置換+加筋+填土預(yù)壓的地基處理方案具有施工簡單、工程造價低、質(zhì)量可靠的優(yōu)勢，但必須嚴(yán)格控制路堤填筑的施工速度，確保路基土體充分固結(jié)后，再進(jìn)行下一層土體填筑。

施工監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)是控制路堤穩(wěn)定的關(guān)鍵，參照有關(guān)規(guī)范及類似項目設(shè)計要求，地基沉降(路堤中心點)不超過1.0 cm/d，側(cè)向位移不超過0.5 cm/d，否則須停止填土施工，待孔隙水壓力消散。根據(jù)工程設(shè)計要求，在軟土地基施工過程中，需重點監(jiān)測路堤沉降、側(cè)向位移和孔隙水壓力等指標(biāo)[1,2]，并根據(jù)觀測成果及時采取有效防護(hù)措施，確保路基穩(wěn)定性。

2 施工監(jiān)測技術(shù)

2.1 監(jiān)測設(shè)備布設(shè)

軟土地基施工監(jiān)測主要采用水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、全站儀、斷面沉降儀、測斜儀和孔隙水壓力計等設(shè)備對典型路段的斷面沉降、坡腳側(cè)向位移和孔隙水壓力等項目進(jìn)行觀測。為保證監(jiān)測成果的準(zhǔn)確性和可靠性，在工程施工中應(yīng)及時埋設(shè)相應(yīng)傳感器，通常遵循整平場地、放樣、挖溝、埋管和回填的布設(shè)流程。

沉降監(jiān)測分為路堤表面沉降監(jiān)測和地基沉降監(jiān)測。其中，路堤表面沉降監(jiān)測采用沉降板和水準(zhǔn)儀或全站儀[3]，在所有路段實施觀測；地基沉降監(jiān)測采用測斜儀輔以水準(zhǔn)儀或全站儀，僅在重點路段進(jìn)行測量。沉降監(jiān)測管埋設(shè)于地基面上，碎石(砂)墊層下，重點路段設(shè)置2個～3個斷面。沉降板埋設(shè)于軟土路堤的頂面，每個監(jiān)測路段設(shè)置2個～3個斷面，各斷面在中心點和路肩邊緣設(shè)置3個觀測點。側(cè)向位移監(jiān)測采用測斜儀輔以經(jīng)緯儀或全站儀，每個監(jiān)測路段設(shè)置2個～3個斷面，各斷面埋設(shè)6個點，分別位于坡腳、坡腳外2 m處、坡腳6 m處(路堤兩邊對稱埋設(shè))?？紫端畨毫ΡO(jiān)測采用振弦式孔隙水壓力計，每個監(jiān)測路段設(shè)置2個～3個斷面，各斷面分別在路堤底面中心點、路肩點和坡中點3個位置布設(shè)觀測點，每個點位埋設(shè)2只孔隙水壓力計，埋設(shè)深度為2 m，4 m處。

2.2 觀測要求

對于埋設(shè)的各測試傳感器和測試線路，應(yīng)采取合理保護(hù)措施保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在整個觀測周期內(nèi)保持穩(wěn)定。為分析填土前后路堤的變形情況，通常在每層填土前后均需采集各儀器的測試數(shù)據(jù)。降雨會導(dǎo)致路基濕軟，路基承載力下降，地基變形較大，在下雨前后也需采集各儀器的測試數(shù)據(jù)，若降雨持續(xù)時間較長，則每3 d采集各儀器的測試數(shù)據(jù)，便于進(jìn)行雨天路堤的變形分析，防止意外情況發(fā)生。為保證路堤的持續(xù)穩(wěn)定運營，在路堤填筑結(jié)束后，還應(yīng)按照一定的頻率采集儀器的測試數(shù)據(jù)，如遇反常情況需每天觀測1次～2次。斷面沉降觀測要求前后兩次觀測沉降不超過0.2 cm時結(jié)束觀測，孔隙水壓力觀測要求前后兩次觀測值沒有明顯變化時結(jié)束觀測。

觀測前應(yīng)按要求仔細(xì)校核各觀測儀器設(shè)備，必要時需按要求進(jìn)行標(biāo)定。觀測基準(zhǔn)點與被觀測對象的位置關(guān)系應(yīng)適時校核，不少于每周一次。各觀測項目應(yīng)由專人負(fù)責(zé)，不得隨意更換觀測人員。

3 變形分析與控制

變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理與分析是施工監(jiān)控最為重要的環(huán)節(jié)。沉降、側(cè)向位移和孔隙水壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)是軟土路基施工穩(wěn)定性控制的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。由于本工程軟土地基處理方案對填土加載時間要求較高，施工應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計的填土加載曲線加載填土。監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋是控制路基施工穩(wěn)定性的關(guān)鍵，有助于設(shè)計人員及時提出施工建議。

3.1 斷面沉降

取K1+324～K1+468段路基斷面中心和兩側(cè)路肩邊緣3個點的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，由圖1所示的時間—沉降量關(guān)系曲線可知，該路段地基沉降均勻，分層填筑初期沉降速率增大，固結(jié)期間趨于穩(wěn)定，未出現(xiàn)異常情況，滿足設(shè)計要求。此外，結(jié)合前期實測沉降數(shù)據(jù)，可采用三點法反演固結(jié)系數(shù)，再通過高木俊介法估算分層逐級加載沉降量；或利用GM(1,1)模型預(yù)測后期沉降量[4-6]。

3.2 側(cè)向位移

取K3+164～K3+322段路堤一側(cè)3個點的側(cè)向位移監(jiān)測數(shù)據(jù)，由圖2所示的時間—位移量關(guān)系曲線可知，該路段地基側(cè)向變形頂部大于底部，分層填筑初期變形量增加，固結(jié)期間保持平穩(wěn)，未出現(xiàn)異常情況，滿足設(shè)計要求。此外，根據(jù)斷面沉降反演的固結(jié)系數(shù)，可采用基于Boit固結(jié)理論的有限元方法計算側(cè)向變形趨勢；同樣，可借助前期實測位移數(shù)據(jù)，利用GM(1,1)模型預(yù)測后期側(cè)向位移。

3.3 孔隙水壓力

取K4+240～K4+390段路堤底面中心點的孔隙水壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)，由圖3所示的時間—孔隙水壓力關(guān)系曲線可知，該路段地基孔隙水壓力，分層填筑初期回彈增加，固結(jié)期間逐漸減小，未出現(xiàn)異常情況，滿足設(shè)計要求。此外，根據(jù)孔隙水壓力消散值，可推測固結(jié)系數(shù)，綜合斷面沉降反演的固結(jié)系數(shù)，采用基于Boit固結(jié)理論的有限元方法計算孔隙水壓力變化趨勢。

3.4 控制措施

在實際施工過程中，當(dāng)出現(xiàn)斷面沉降觀測點的實測沉降速率大于1.0 cm/d或發(fā)生突變；側(cè)向位移觀測點的實測變形速率大于0.5 cm/d或發(fā)生突變；實測孔隙水壓力大于上覆荷載的60%(上覆荷載按填土高度和土體密度估算)、填土增量與孔隙水壓力增量關(guān)系發(fā)生突變；各類監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)測值達(dá)預(yù)警值時，應(yīng)立即通知停止施工填筑，待沉降及側(cè)向變形穩(wěn)定，孔隙水壓力消散后，方可繼續(xù)填筑。

4 結(jié)語

軟土地基施工處理方法較多，應(yīng)結(jié)合工程實際情況，通過綜合對比分析提出切實可行的方案，并按照設(shè)計要求施工。在強夯置換+加筋+填土預(yù)壓地基處理方案中，填土速度的控制至關(guān)重要，施工過程中須遵從設(shè)計提出的填土速度，不能超前填筑，同時借助施工監(jiān)測反饋變形狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常情況，以便及時組織技術(shù)人員研究應(yīng)對方案。