公路路基沉降及監(jiān)測技術(shù)

宋晨清

（中建路橋集團有限公司，河北 石家莊 050000）

1 工程概況

某公路工程中的第四標段，路線全長8.75km，起訖樁號為K26+100—K34+750，該標段的主要工程為土石方開挖、碎石換填、防護及排水等。在整個施工區(qū)域內(nèi)，無較大的地表水體分布。降雨集中在每年的6～9月，是地下水的補給來源，地下水的賦存形式為孔隙水和裂隙水。公路路基施工中沉降監(jiān)測是重點環(huán)節(jié)，其作用是為沉降管理提供詳實可靠的依據(jù)，按照監(jiān)測所得的數(shù)據(jù)，對填土速度優(yōu)化調(diào)整，通過對預測沉降趨勢，合理確定堆載預壓的時間，為施工期間沉降土方量的計算提供可靠依據(jù)。

2 公路路基沉降監(jiān)測技術(shù)要點

2.1 沉降監(jiān)測點布設

本工程中采用的路基沉降監(jiān)測系統(tǒng)由以下幾個部分組成：沉降板（用于地表沉降監(jiān)測）、分層沉降標（用于土體內(nèi)不同層次沉降的觀測）、剖面沉降儀（用于全斷面整體沉降監(jiān)測）。

2.1.1 布設沉降板

（1）在充分考慮下列因素的基礎上：工程所在地的地質(zhì)條件、地基基礎的處理方式、路基的設計形式、施工工藝和工程造價等，決定將沉降板埋設在變化分界線的兩側(cè)。對于地質(zhì)條件較為類似的區(qū)域，要考慮地形因素。若是地形也比較相似，則可按照適當?shù)拈g距合理布設。為確保沉降觀測結(jié)果的準確性與可靠性，可在構(gòu)筑物兩端埋設沉降板，數(shù)量不少于 2組[1]。

（2）本工程中使用的沉降板由以下幾個部分組成：鋼管、底板、鋼板等，其中底部鋼管使用三角板焊接于沉降板的中心位置處，每節(jié)鋼管使用管箍連接，并用護管帽將鋼管的頂部蓋住。

（3）以設計的樁號斷面為依據(jù)，將沉降板埋入預先鋪設好的砂墊層內(nèi)。施工過程中，可在首層壓實面上挖設一個深度30cm 左右的土坑，并使鋼管頂部低于壓實面8.0cm，然后準確測量鋼管頂部到底板之間的高差，填土后夯實至鋼管頂部，測量管頂標高；第二層土攤鋪壓實后，在管頂處接第二節(jié)鋼管，按照上述方法直至達到路基頂面為止。

2.1.2 布設分層沉降標

（1）通常情況下，分層沉降標可以埋設到路基中心位置處，每個觀測斷面內(nèi)的埋設數(shù)量以1～2 根為宜，沿鉛垂線方向布設。沉降觀測點的數(shù)量及埋設深度，可按分層分布情況合理確定，以每一層土布設一個觀測點為宜，最淺和最深的點位分別埋設在基礎底面以下50cm 左右的位置處和超過壓縮層厚度的位置[2]。

（2）分層沉降觀測點的埋設要點如下：在觀測點位置處鉆設孔徑為110～125mm 的孔，為確保成孔質(zhì)量，可以采用全斷面取土器，鉆孔的傾斜角度控制在1/100 以內(nèi)；成孔后，向孔內(nèi)下入沉降管，要保證接頭連接可靠并有效密封。隨后下沉降環(huán)，每間隔2.0m左右放置一個沉降環(huán)，由下向上，使用下環(huán)裝置，沿著沉降管壁下放至規(guī)定深度后，將叉簧片放開，使之牢靠固定于土體當中；每埋設完一個沉降環(huán)后，要及時回填至下個沉降環(huán)的埋設位置，并在沉降環(huán)埋設完畢后開展首次測量工作，準確記錄下環(huán)的初始位置，同時測量孔口高程，最后做好埋設記錄，包括觀測孔編號、沉降環(huán)數(shù)量等[3]。

2.1.3 布設全斷面觀測儀

全斷面觀測儀在地基基礎處理后布設，具體要點如下：

（1）根據(jù)圖紙要求，在現(xiàn)場測線定位，必須保證平直、準確；開鑿寬度為50cm、深60cm 左右的溝，當溝的上部有大型機械設備施工時，要盡可能開大一些，隨后將溝底整平、夯實，鋪設厚度為10cm 左右的細砂，并在沉管中放置細鋼絲或是測繩，與鋪設好的沉降管相連接[4]。

（2）使用水平測斜儀時，在鋪好的沉降管上方作相應的標記，待沉降管安放就位后，回填砂土壓實，檢查探頭在管中是否能夠順利滑動，如果存在卡滯的現(xiàn)象，則必須挖開處理后重新埋好[5]。

（3）利用振弦式觀測儀開展沉降觀測時，在沉降管附近選一處不受沉降影響的地方，用水泥砂漿砌筑一個表面水平的基準點，高度略低于沉降管的最低點，隨后對其高程和坐標準確測量。為避免沉降管被壓扁，可選用徑向剛度大的高壓管。

（4）路堤沉降測試的過程中，壓實埋設沉降管的位置，挖設尺寸略大于沉降管的槽埋設沉降管。沉降管埋好后，及時在兩端加保護裝置，本工程中采用的保護裝置為帶有蓋板的混凝土池。

2.2 沉降觀測

2.2.1 觀測頻率

正常情況下，每次觀測的間隔時間以72h 為宜，路基填筑當天必須觀測1 次，如果變形超出規(guī)范標準的規(guī)定要求，或是場地條件出現(xiàn)較大的變化時，要適當加大觀測頻率。需要特別注意的是，當現(xiàn)場存在事故風險時，必須連續(xù)不間斷觀測[6]。

2.2.2 觀測報警及處治

（1）當路基中心線地面的沉降速度達到每個工作日10mm 以上時停止加載；邊坡坡腳的水位位移速率達到每個工作日5.0mm 以上時停止加載；當60min 內(nèi)的垂直增強超過0.1mm時停止加載。

（2）若垂直變形出現(xiàn)急劇增加的現(xiàn)象，且沉降板壓板周圍有明顯的裂縫產(chǎn)生，或是累計垂直變形超過沉降板壓板寬度10%，則按照加載的2 倍分級卸載，然后每隔15min 測讀一次，當測讀兩次之后，隔30min 再測讀一次，此時回彈量在0.1mm 以內(nèi)，表明穩(wěn)定，可停止卸載[7]。

（3）路基沉降監(jiān)測人員要及時對現(xiàn)場觀測所得的數(shù)據(jù)整理分析，據(jù)此繪制出相應的變形和時間關(guān)系曲線，對變形發(fā)展趨勢加以預測，并向總工程師和監(jiān)理匯報。依據(jù)監(jiān)測結(jié)果，對路基施工步驟加以調(diào)整，從而確保施工及周圍環(huán)境安全。觀測值達到警戒值時，采取措施，預防可能出現(xiàn)的事故。

2.2.3 成果分析

（1）當施工現(xiàn)場路基沉降監(jiān)測工作開展一段時間，或是某一個階段的施工完畢后，對量測結(jié)果總結(jié)、分析。利用相應的方法對現(xiàn)場監(jiān)測所得的原始數(shù)據(jù)加以整理，可以按照數(shù)值的大小排序，以頻率分布的形式顯示一組數(shù)據(jù)分布情況，統(tǒng)計數(shù)據(jù)的特征值。

（2）采用反映數(shù)據(jù)變化規(guī)律及發(fā)展趨勢的函數(shù)關(guān)系式，預測下一個階段的沉降觀測數(shù)據(jù)；以實測數(shù)據(jù)為基礎，通過函數(shù)近似的方法，求出與測量規(guī)律相符但尚未經(jīng)過實測得到的數(shù)據(jù)。

（3）在對路基沉降監(jiān)測等數(shù)據(jù)整理分析后，提供如下數(shù)據(jù)：荷載、時間、沉降的過程線以及不同觀測時間的路基沉降線；荷載、時間、水平位移的過程線和斷面橫向位移分布圖[8]。

（4）路基填筑施工正式開始后，每間隔15d提供該階段的觀測總結(jié)報告，包括觀測項目的發(fā)展情況、變形最大值及其出現(xiàn)的位置等。當測量值超過控制值時，必須通知現(xiàn)場監(jiān)理工程師及其他單位，采取有效的措施補救。

3 結(jié)語

公路路基施工中發(fā)生沉降可能誘發(fā)安全事故。為避免這一問題的發(fā)生，在路基施工中，要做好沉降監(jiān)測工作。相關(guān)人員應掌握沉降監(jiān)測技術(shù)要點，保證監(jiān)測結(jié)果的準確性，為路基施工提供可靠的指導依據(jù)，確保路基施工質(zhì)量。