沉降观测在高路堤施工中的应用-发表论文

沉降观测在高路堤施工中的应用
苏庆峰1郭洁2
摘要：本文通过河南省京珠加宽安新No.10标，沉降观测在高路堤填筑过程中的运用，论述了如何通过沉降观测来加强对高陡路堤填筑的质量控制，减少路基沉降对后期路面施工造成的不利影响。
关键字：高速公路拼接位移沉降观测填筑速率沉降速率
1、前言
修建高等级公路在高填方路段进行路基填筑，多年来一直是公路建设的一个重大技术难题，特别是加宽路段，由于计算理论，数学模式不同，各地土质的差异以及勘探手段、施工工艺、工期、标准、筑路材料、地质环境等各种问题的差别，使路堤填土问题显得更为复杂和突出。多年的公路建设表明：高路堤填筑是公路建设问题集中地段，也是影响工期、造价的重要因素。近年来我国对沿海地区软土地基上修建公路的研究较多，但对高路堤下、河滩漫流相软土的变形规律研究较少，我们通过河南省京珠加宽安新No.10标高路堤填筑的稳定和沉降观测研究，可以验证地基处理方案，确保施工速度和质量；同时也为高速公路在内陆和山岭重丘区的修建积累经验。
2、高路堤填筑的路基处理
京珠加宽安新No.10标位于河南省北部，位于鹤壁市淇县城郊乡。高路堤主要分布在跨河流和互通区，新老路拼接前首先做好原地面的填前碾压，一般路段在清表20~30cm后进行冲击碾压，确保路基压实度。考虑到原路基边坡采用草灌防护，灌木根茎发达，扎入土层较深，因此考虑到原路基边坡按50cm厚进行削坡，清除植物根系后开挖台阶，为尽量将坡脚为软弱土层挖除又尽量保持原路基的稳定，除基底第一层台阶高度按1.2m控制以外，其上台阶高度均为80cm ,其上台阶高度均为80cm，均满足台阶宽不小于1m的规范要求。台阶面向内倾斜4%，为缩减新老路基差异沉降，防止纵向裂缝的产生，在填方路段采用合适的路基处理方式。地表水比较丰富，加上填土高度高，其中最高处达到12米之多，因此对地基的处理显得非常重要。
我们在施工中根据不同的地形、地质条件，将高路堤填筑划分为两类：一般路段高路堤和陡坡路段；据此采用不同的处理措施。一般路段高路堤：我们根据不同的分级及周围地质地貌采用不同的
路堤填料和不同的坡率进行填筑，同时对边坡进行防护。对填土高度达到8米以上的高填方路段，提高路基压实标准，地表基底压实度≥93%，上、下路堤压实度≥95%。同时在路基底部铺两层（层间距80cm）高强土工格室，再在路床、上路堤铺设两层土工格栅（间隔60cm）。高强土工格室敷设层填料应采用颗粒松散的沙粒状土，均匀铺洒后再进行路堤压实。对有收坡角要求路段的高填方路段主要采用挡墙来进行加固处置。
陡坡路堤：当地面纵坡大于1：2.5时，为陡坡路段，应将原地面挖成不小于2.0米的台阶，挖成4%向内倾斜坡度，并进行稳定性计算，确定加固处理措施。主要有两大措施，一是改善基底条件采用土工材料加固处理，二是设置支挡结构物浆砌挡墙，当路基填土大于8米时，在路基底部铺两层（层间距80cm）高强土工格室，再在其上面铺设两层土工格栅（间隔60cm）高强土工格室敷设层填料应采用颗粒松散的沙粒状土，均匀铺洒后再进行路堤压实。
在高填方路段为提高地基承载力、加快路基沉降，减少施工后沉降量，我项目部采用了冲击碾压施工工艺，每填高两米冲击碾压一次，每次15遍。
3、沉降观测的设置
高路堤填筑最突出的问题是路堤的稳定和沉降。《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ 017---96，以下简称规范）规定（7.6.1）：高速公路、一级公路及二级公路工程在路堤施工中必须进行沉降和稳定的动态观测。稳定观测主要是指施工过程中对超过极限高度的路堤坝进行侧向位移观测；沉降观测是指在铺筑路面以前的施工过程中对路堤坝的垂直变形进行观测。这一方面可保持路堤在施工中的安全和稳定，另一方面能正确预测施工后沉降，使施工后沉降控制在实际的允许范围之内。
为了更好的观测沉降在路基施工过程中的影响，我们对此高填方地段进行了长期的连续观测，获得了大量数据，沉降观测具体应用分析如下：
观测仪器及其埋设情况：
按照《规范》规定，主要观测仪器有：
仪器名称观测项目观测目的

沉降板
地表沉降量用于沉降观测。根据测定数据调整填土速率，预测沉降趋势，确定预压时间和结构物及路面施工时间；提供施工期间沉降土方量的计算依据。
位移桩地下土层分层
水平位移量用于稳定观测与研究。用作掌握分层位移量,推定土体剪切破坏的位置。
沉降板的埋设方法：
（1）、在埋设点地面挖一500*500*200mm左右的土坑，坑内用厚30-50mm黄砂垫平压实。
（2）、将沉降板平放在坑内，四周用黄砂填士并用水准校正水平，再回填土整平压实。
（3）、填料时，应先在沉降板周围填料压实，以保护沉降板，护通管埋设与离底板30cm处。
（4）、沉降板、测杆连接4米高度，倾斜度不大于1度。
位移桩的埋设方法：
（1）、位移桩的埋置深度以地表不小于120cm为宜，桩顶露出地面的高度不应大于10cm。
（2）、埋设方法可采用打入或者开挖埋入，要求桩周围回填密实，桩周上部40cm用混凝土浇筑固定，确保位移桩埋置固定。而且
4、观测结果及分析：
（1）、水平位移
水平位移是控制填筑速率的主要因素。水平位移速率过大，有可能会引起地基产生较大变形而失稳，同时也会引起较大的附加沉降。因此，在施工过程中应该严格控制填土速率。《公路路基施工技术规范》JTJ033-95规定：水平位移速率不大于0.5cm／昼夜。济邵高速第九合同段在高路堤施工中，由于采取的土工材料对地基进行了处理，再加上其它各种因素导致的路基填土速度较慢，所以地基土体有充足的时间固结，水平位移发展缓慢。保证了在整个路基的施工过程中，水平位移都在规范控制范围内，无地基失稳现象的发生。
（2）、垂直位移
垂直位移是地基的压缩变形，包括地基的瞬时沉降、固结沉降和次固结变形。路堤填筑期间的垂直位移主要包括地基的瞬时沉降和固结沉降，由沉降板观测。饱和软粘土的压缩变形，主要是因为孔隙水的排出造成的，即固结过程。垂直位移反映着地基的超静孔隙水压力的消散情况，即地基的固结程度。沉降观测为控制填土速率，预估总沉降量及工后沉降提供重要资料，并根据观测结果对路堤填土速率等做出必要调整。
《公路路基施工技术规范》JTJ033-95规定：路堤中心线地面沉降速率每昼夜不大于1.5cm,坡脚水平位移速率每昼夜不大于0.5cm。观测结果应结合沉降和位移发展趋势进行综合分析。其填筑速率，应以水平位移控制为主，如超过此限应立即停止填筑。我们在路基施工过程中先采用土工合成材料对路基基底进行处理，而且在填筑过程中采用了冲击碾压施工工艺，所以地基沉降基本稳定，在整个施工期间沉降速率一直都较小。控制在规范的允许范围之内。
5．结束语
尽管我们对基地采用了土工合成材料进行了处理，并采用了冲击碾压施工工艺。但是毕竟是高填方，地基的固结、稳定需要一个过程，而且施工期结束后还要发生蠕变，产生次固结沉降。因此在高填方路基施工时，应依据规范控制施工速度，并严密及时地进行稳定、沉降观测，一旦出现异常情况，应减缓施工进度，防止路基破坏。
参考文献
1．《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ．017—96)
2．《公路路基施工技术规范》 (JTJ．033—95)
3．《地基处理手册》编写委员会，地基处理手册。中国建筑阶段工业出版社， 1988