浅谈高速公路施工路基沉降观测及评价研究

关键词：高速公路施工；观测与评价；路基沉降；研究 

　　我国经济正处于高速发展之中，高速公路在这些年也正处于建设的高峰时期。而由于对于高速公路的修建有其特殊性，受到地形环境和地质情况的影响较大，因此在高速公路的施工过程中要严密监控地质变化，特别是对于高速公路路基沉降的观测和评定尤为关键。高速公路沿线往往存在大量情况各异的地形变化，如果沿线包括有风化剥蚀较强烈的丘陵地貌时，那么其地形构造则会受到构造和岩性的显著影响，那么高速公路在修建过程中会产生大量半填半挖路基、高填路基和陡（斜）坡路基。由于地质情况的复杂，存在大量发育的褶皱构造和断层，因此也会有部分高速公路在遇到此类地质时会存在软质地基和岩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过程中，不排除会有不均匀沉降、局部塌方以及变形等风险因素的发生。 

　　对于高速公路施工而言，为了保证其修建质量能够满足要求，必须要对工程施工过程中不同地质情况下的路基沉降予以重视，进行针对不同支撑情况下的高速公路路基沉降和稳定性进行实时动态分析和观测，进而对当前工程施工情况进行合理评价，为施工进行提供必要的技术指导。笔者结合多年高速公路路基沉降的工程经验，结合路基沉降的特点，对观测和评价做了系统的阐述和分析，以期能够为行业发展有所贡献。 

　　1 高速公路施工路基沉降观测及评价研究 

　　1.1 高速公路施工路基沉降观测 

　　路基沉降的观测工作在目前高速公路建设施工中主要包含有两个方面：重点断面沉降观测和普通沉降观测。为了方便对地基沉降情况进行管理，因此有必要进行重点断面沉降及稳定观测，主要方式是通过测定所需数据进而对地基填土速率进行合理调配；施工人员在掌控到重点断面沉降以及稳定数据之后，据此判断路基中可能存在的地质结构和稳定性，能够进一步提高高速公路路基的安全和稳定状况；检测技术人员可以通过掌握路基结构状况、路面预压以及卸载时间和施工作业时间来实现对运营期间路基存在的横向以及纵向的不均匀沉降，最终掌握路基发生不均匀沉降的规模、发生原因和发展机理；据此可以对施工过程中采用的处理和应对措施、施工工艺所产生的效果进行评价；据此验证路基设计是否符合现场实际情况；更加观测信息可以指定施工过程中的控制标注，用以对高速公路的设计和施工进行指导和帮助。 

　　对于普通沉降及稳定观测也有其存在的必要，其主要目的包括如下：正确控制路堤施工填筑速率，指导现场施工，提供施工期间的沉降土方计量依据，对结构物及路面施工时间和预压卸载时间进行科学、合理制定，并进行信息化施工；及时发现施工过程中的危险源，并且分析其产生的原因，及时采取方式进行应对，尽最大可能性避免由此产生的环境和工程事故，控制和保证高速公路工程质量，确保路堤施工中的安全和稳定。 

　　1.2 高速公路施工中路基沉降观测点确定 

　　1.2.1 高速公路施工中路基沉降观测点布设原则 

　　路基沉降的观测点选择在高速公路施工中应当设置在切实需要观测的位置处，一方面位置的选择应当严格按照设计要求，另外一方面也要针对现场实际情况，在对施工地质情况、地形条件进行充分掌握之后进行决策。考虑到观测效果，通常设置沉降观测点在一个断面上时更加利于观测，可以在统一观测频率、统一观测，对于后期数据的统计分析也有帮助。按照相关规范和标准规定，针对软土路基，观测沉降点应当每隔200 m设置一个，至少设3个观测断面对于桥头引道路段；对于路基沉降元件的埋设位置通常会选择道路中心、桥头引道坡脚测点和增设路肩、高路堤（填土高10 m）。地基条件如果是比较好的工程地质情况，则在其填筑过程中会受到施工质量标准和自身压实度标准的控制，观测点可每隔250 m设置，当路堤高度大于10 m时，当路基填土的高度大于5 m时则应当在靠近桥头及涵洞的位置按照25 m进行合理布置。 

　　为了保证观测结果的可靠性和全面性，除了要对路基水平位移和地面沉降进行观测以外，还要观测另外的一些项目：动应力和基层竖向静、分层沉降、孔隙水压力、深层土体水平位移、地基竖向静、路堤填筑体分层沉降全断面观测、动应力等。必须要在公路工程已经得到的资料基础之上，进行路基稳定和沉降规律的综合分析，因此必须要进行原位测试和原状土取样。 

　　1.2.2 高速公路施工路基沉降观测点布置方法 

　　观测地表沉降的沉降板、观测全断面整体沉降的剖面沉降仪和观测土体内不同层次沉降量的分层沉降标三者共同组成高速公路施工中路基沉降观测系统。为了确保沉降观测数据的可靠性，必须要埋设两组以上的沉降板在结构物（桥梁、箱涵、通道等）的两端，沉降板则通常由底面钢板和钢管共同构成。对于底部钢管的构造而言，采用互成120?的撑脚三角板将其与沉降板中心进行焊接，用管箍对节管进行连接，对于节管，可以采用护管帽对其顶部进行覆盖。在实际埋置过程中，施工技术人员则将其根据设计桩号埋设入铺好的砂垫层上。在进行现场操作时，应当保证管顶比原压实面底5～8 cm，当在第一层压实面上挖土坑（深20～30 cm）之后，并且应当立即对底板到管顶高差进行测量，然后进行填土、夯实到管顶标高，然后对管顶标高（初读数）进行测量，在管顶位置接上第二节钢管，当第二层土施工完毕后，然后依次连接钢管直到测量管到达路基顶面。 

　　①布设分层沉降观测点。对于分层沉降地点的选择往往都是布置在道路中心，在一个断面上往往都是按照垂线方向或者分层进行布设，每一个断面通常埋设1～2根。对于埋设的深度以及点数，除了按照相应的规范以及标准之外，还必须要根据路基所处地层的分层情况具体安排，根据以往工程经验都是在每层布置一点，而布置的最浅埋深应当在基础底面下50 cm处，布置的最深埋深位置应当布置在压缩性低的砾石或岩石层上，或者大于压缩层理论厚度处。 　　②布设稳定性观测点。对于路基水平位移观测断面的布置，首先要保证其相吻合与沉降观测断面，观测土体内部水平位移的测斜管和观测地表变形的边桩共同组成观测系统，观测断面应当布置在与路线垂直的轴线上。从路堤坡脚起进行位移桩的布设，用经纬仪定线方法在垂直于路中心线方向布置边桩，通常每隔2～3 m布设3～4个边桩，布置完成之后应当对其进行标定桩位用小钉。边桩一般都在结构物两端进行布设，主要集中在填土高度较大的路基地段，桩顶露出地面的高度不应大于10 cm，埋置深度以地表以下不小1.2 m为宜。对于测斜管的埋设，必须要保证采用钻机导孔的时候能够保证垂直，并且其误差率不能超过1.5%。采用注浆的方法回填孔壁，当埋管与观测时间间隔较短或者测斜孔较深时；可采用细砂回填和自然塌落消除孔壁空隙，当埋管与观测时间间隔较长时（大于两个月）或者测斜孔较浅时。 

　　③布设路堤填筑全断面观测点。现在工程中使用较多的全断面观测仪主要有三种：振弦式、水压式和水平测斜仪。在预计埋设沉降管的位置上进行路堤沉降测试时，应当在挖槽之前保证其已经被压实，埋设方法与测试地基相同，并且保证沉降管的尺寸略小于槽的尺寸。为了防止土粒进入，在沉降管埋设好以后，要设置保护措施在沉降管两端，通常使用有盖板的硷池，并且应当根据工程现场的实际情况确定池的尺寸，其原则主要有两条是：首先可以防止和避免被盗窃，其次应当可以保证导线、水管和探讨能够自如通过。 

　　④布设孔隙水压力测点。观测土体孔隙水压力变化主要是通过在地基土体内部埋设孔隙水压力计来实现，通过这种方式可以有效了解地基的固结状态，并且根据土体固结状况科学合理的进行地基处理。 

　　2 结 语 

　　当今科技日新月异，在我国的高速公路工程的建设过程中，也出现了很多新技术和新设备，为了保证高速公路建设过程中的安全和质量，必须要与时俱进，切实提高自身素养，特别是对于高速公路路基沉降观测和评价，由于其特殊性和重要性，各个企业和部门都应当给与相应的重视，不断提高路基沉降观测和评价的科学性和准确性，为保证高速公路修建质量和安全做出贡献。 

　　参考文献： 

　　[1] 杨维汉.高层建筑施工中沉降观测技术的应用[J].山西建筑，2009，（35）. 

　　[2] 丁继新.天津市高精度GPS地面监测网数据处理中的若干技术问题探讨[J].水文地质，2005，（3）. 

　　[3] 来丽芳.GPS技术在杭嘉湖平原地面沉降监测中的应用研究[J].浙江国土资源，2007，（2）.