陡坡段高路堤變形監(jiān)測與分析

張玉濤

(山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000)

0 引言

山嶺地區(qū)高等級公路建設(shè)成本高，施工難度大，受地形限制，而局部陡坡路段高路堤施工難度更大[1-2]。由于受陡坡地形、填方量大等因素影響，陡坡段高路堤容易出現(xiàn)沉降變形，應(yīng)合理制定施工方案，并做好施工監(jiān)測，有效控制地表沉降、深部水平位移和不均勻沉降變形[3-4]。結(jié)合G207左涉段公路工程陡坡路段高路堤施工實(shí)踐，在施工過程中開展沉降監(jiān)測，分析高路堤的沉降變形和深部水平位移變化規(guī)律，確定路堤的穩(wěn)定性。

1 工程概況

207國道左權(quán)至黎城界及南沁線左權(quán)桐峪至河北涉縣界公路新建工程路線設(shè)計(jì)全長60.889 km，其中主線長57.522 km，支線長3.367 km，設(shè)計(jì)采用雙向四車道一級公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。公路穿越山嶺地區(qū)，沿線有多處高填方路堤和深挖路塹，海拔高度在920 m～1 130 m之間，部分路段高差可達(dá)到30 m左右。其中K11+586.000～K11+607.800段為陡坡路段，設(shè)計(jì)高填方路基，設(shè)計(jì)長度為21.8 m。

該陡坡路段上部覆蓋層為第四系人工堆積層，坡體表面分布有殘坡積黏土、強(qiáng)風(fēng)化頁巖等，下伏基巖為強(qiáng)、中風(fēng)化砂巖。陡坡沿線有發(fā)生小型崩塌與滑坡的風(fēng)險(xiǎn)，坡體內(nèi)部主要為裂隙水，受季節(jié)性影響較大。該陡坡路段地表坡度為1∶6.1，高路堤施工前進(jìn)行原地面清表，然后自下向上開挖寬度不低于2 m的內(nèi)傾臺(tái)階，內(nèi)傾坡度為4%，挖臺(tái)階工作量為173.754 m2。擬采用砂礫回填，回填方量為127.004 m3，分級分層填筑并做重夯處理，重錘夯實(shí)處理工作量為613.800 m2。

2 陡坡段高路堤變形監(jiān)測方案

2.1 陡坡路段高路堤變形監(jiān)測概述

通過對陡坡路段高路堤開展變形監(jiān)測，一方面可以檢驗(yàn)陡坡段路堤穩(wěn)定性理論計(jì)算結(jié)果的合理性，另一方面可以及時(shí)反饋路堤的變形情況，為修正設(shè)計(jì)，采取措施控制路堤變形，保證施工質(zhì)量和施工安全。另外，通過分析高路堤變形監(jiān)測結(jié)果，可用于指導(dǎo)路堤填筑施工，合理安排施工進(jìn)度、填土速率[5-6]。通過分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析沉降量和沉降速率的變化情況，得出高路堤地表沉降和深部水平位移的變化規(guī)律，確定填挖結(jié)合路段不均勻沉降變形情況，進(jìn)而確定施工過程中路堤的穩(wěn)定性。

2.2 監(jiān)測內(nèi)容與監(jiān)測方法

在K11+586.000～K11+607.800段高填方路基施工過程中，布置測點(diǎn)開展監(jiān)測，變形監(jiān)測斷面選擇K11+590，K11+600，K11+605三個(gè)監(jiān)測斷面。陡坡路段高路堤變形監(jiān)測內(nèi)容主要包括地表沉降、深部水平位移和不均勻沉降，通過在每個(gè)監(jiān)測斷面布置測點(diǎn)分別開展監(jiān)測。

2.2.1 地表沉降監(jiān)測

地表沉降監(jiān)測采用沉降板，沉降板底板尺寸為50 cm×50 cm，測桿為5 cm鐵管，與沉降板焊接為一個(gè)整體，沉降板布置如圖1所示。沉降板可以監(jiān)測地基和路堤的沉降變形，埋設(shè)位置應(yīng)根據(jù)觀測要求確定。地表沉降采用全站儀進(jìn)行監(jiān)測，通過計(jì)算確定測量基準(zhǔn)點(diǎn)與測桿上部測點(diǎn)的高差確定沉降量。地表沉降按每晝夜不超過10 mm控制，如超出應(yīng)查明原因，及時(shí)采取措施進(jìn)行處治。

2.2.2 深部水平位移監(jiān)測

深部水平位移監(jiān)測通過埋設(shè)測斜管，采用測斜儀進(jìn)行監(jiān)測，測斜儀布置如圖1所示。監(jiān)測時(shí)將探頭伸入測斜管，每50 cm測一個(gè)數(shù)據(jù)，第二次將探頭旋轉(zhuǎn)180°后伸入再測一次，作為一個(gè)測回。將每測回讀數(shù)與初始讀數(shù)對比確定水平位移變化量，每個(gè)監(jiān)測周期觀測2個(gè)測回。另外，監(jiān)測頻率應(yīng)根據(jù)變形速率調(diào)整，變形速率越快，監(jiān)測頻率越高，如監(jiān)測過程中出現(xiàn)變形驟然增加時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加監(jiān)測次數(shù)。深層水平位移按每晝夜不超過5 mm控制，如超出應(yīng)查明原因，及時(shí)采取措施進(jìn)行處治。

2.2.3 路堤橫斷面不均勻沉降監(jiān)測

路堤橫斷面不均勻沉降監(jiān)測主要采用水平測斜管，分別在路堤頂部、中部和底部布設(shè)一條測斜管，水平測斜管布置如圖1所示，不均勻沉降監(jiān)測與深部水平位移監(jiān)測方法相同。

3 陡坡段高路堤變形監(jiān)測結(jié)果分析

3.1 地表沉降監(jiān)測結(jié)果分析

在陡坡路段高填方路堤施工過程中和完工后，對K11+590，K11+600，K11+605三個(gè)監(jiān)測斷面路堤地表沉降開展監(jiān)測，并整理數(shù)據(jù)繪制地表沉降量隨填筑高度變化曲線。由于三個(gè)監(jiān)測斷面沉降變形基本一致，以K11+605斷面監(jiān)測結(jié)果作為研究對象，收集監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制填筑高度-沉降量-時(shí)間變化曲線(如圖2所示)。

分析圖2路堤沉降量變化曲線，可以得出隨填筑高度的增加，路堤地表沉降量不斷增加，填筑完成后路堤也存在小幅度蠕變變形，但地表沉降已基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。地表沉降變形隨填筑高度增加而增加，分析原因是由于隨著填筑高度的增加路堤自重也隨之增加，地基上部荷載和沉降量也隨之增加。路堤填筑完成后，出現(xiàn)了小幅度蠕變變形，但總體變形量較小，監(jiān)測期間總沉降量不超過7 mm，且沉降變形明顯趨緩。另外，路基填筑期間路堤地表最大沉降速率為6.4 mm/d，小于控制標(biāo)準(zhǔn)要求的10 mm/d，滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 深部水平位移監(jiān)測結(jié)果分析

為準(zhǔn)確確定路堤深部水平位移，在施工過程中布置測斜管，通過測斜儀監(jiān)測。由于三個(gè)監(jiān)測斷面監(jiān)測結(jié)果類似，本文選取K11+590斷面監(jiān)測結(jié)果作為研究對象，收集路堤各部位深部水平位移監(jiān)測結(jié)果，繪制不同填筑高度路堤累積水平位移曲線(如圖3所示)。

分析圖3曲線變化趨勢，可以得出隨路堤填筑高度的增加，路堤深部水平位移不斷提高。路堤中部深部水平位移較大，頂部和底部深部位移相對較小。結(jié)合后期監(jiān)測結(jié)果，隨著監(jiān)測時(shí)間的增加，水平位移也有所增加，但幅度較小，基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3 不均勻沉降監(jiān)測

為了確定陡坡路堤不均勻沉降情況，施工過程中在路堤橫斷面方向布設(shè)水平測斜儀，對路堤橫向不均勻沉降情況進(jìn)行監(jiān)測。同樣由于三個(gè)監(jiān)測斷面監(jiān)測結(jié)果類似，本文選取K11+600斷面監(jiān)測結(jié)果作為研究對象，收集各時(shí)間段路堤橫斷面方向各位置沉降變形監(jiān)測結(jié)果，繪制路堤寬度-累積沉降曲線(如圖4所示)。

分析圖示曲線變化情況，隨路堤填筑高度的增加，橫斷面方向沉降變形不斷提高，且變形最大位置出現(xiàn)在路堤中心線附近。觀察各時(shí)間段監(jiān)測曲線變化趨勢可以看出，隨著填筑厚度的增加，路堤橫斷面方向各位置沉降變形不斷增加。路堤填筑施工完成后，兩次監(jiān)測結(jié)果相差較小，說明路堤橫斷面各部位沉降基本穩(wěn)定。

4 結(jié)語

結(jié)合G207左涉段公路工程陡坡路段高填方路堤施工案例，為準(zhǔn)確掌握路堤的變形情況，在路堤施工過程中布置測點(diǎn)開展變形監(jiān)測。隨著路堤填筑高度的增加，地表沉降、深部水平位移和橫斷面不均勻沉降均不斷增加，填筑完成后路堤變形逐步穩(wěn)定。路堤地表沉降最大變形速率為6.3 mm/d，小于控制標(biāo)準(zhǔn)要求的10 mm/d；深部水平位移和不均勻沉降最大變形速率分別為2.8 mm/d和3.2 mm/d，小于控制標(biāo)準(zhǔn)要求的5 mm/d，均滿足設(shè)計(jì)要求。路堤深部水平位移為路堤中部，不均勻沉降最大的部位為路堤中心線附近，應(yīng)在施工過程中進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測?？傊?，通過在路堤施工過程中對地表沉降、深部水平位移和橫斷面不均勻沉降進(jìn)行監(jiān)測，全面掌握了路堤的變形情況，分析監(jiān)測結(jié)果得出該段陡坡路段穩(wěn)定性良好。