高速公路路基沉降監測與施工控制技術研究

陳中文

【摘要】路基沉降監測對于高速公路工程建設具有重要的意義，也是對其進行控制的基本依據。實際的監測過程中，應結合監測效率、成本造價、施工影響等多種因素，選取最為適宜的監測方法，以此掌握道路路基的基本沉降情況，并以此為前提，在施工的前、中、后期均采取一定的控制措施，從而將路基沉降控制在最低的水平，提高高速公路工程的總質量。

【關鍵詞】高速公路；路基沉降；監測；控制技術

一、路基沉降概述

路基沉降按產生沉降的部位可分為地基沉降和路堤本體沉降。按其產生的原因和次序又可分為：

1、瞬時沉降：是指加荷后瞬時發生的沉降，對飽和土地基，土中水尚未排出的條件下，沉降主要由土體側向變形引起。對于嚴格的土體一維變形情況，瞬時變形很小，接近于0；對于土體的二維或三維變形情況，則瞬時沉降占地基總沉降量的比例較大。

2、固結沉降：是地基沉降的主要部分，是指超靜孔隙水壓力逐漸消散，使土體積壓縮而引起的滲透固結沉降，也稱主固結沉降。固結沉降隨時間變化，沉降時間長。

3、次固結沉降：是指超靜孔隙水壓力基本消散后，主要由土粒表面結合水膜發生蠕變等引起的沉降。次固結沉降通常較小，且歷時較長，在總沉降中所占比例小于10%。因此，在路基設計中，次固結沉降通常不予考慮，只計算瞬時沉降和主固結沉降。

路堤本體沉降產生因素主要有：①路堤填料壓實；②路堤邊坡側向變形；③路堤受汽車動荷載作用范圍內的填料，因受荷載重復作用而產生累積殘余變形。專家學者們已經對路基沉降的預測及計算有了大量研究，本文對高速公路路基沉降監測與施工控制技術進行了探討與研究。

二、高速公路路基沉降的監測方法

1、檢測樁

用木樁和鋼釬釘人土中，用水準儀超平，即可測量土體表面的沉降量。此方法比較簡單，只能測定建筑物表面的沉降量，無法測試土體內的某一位置的沉降，對填土施工還有十擾因素。

2、地基系數的檢測（K30法）

路基在外力作用下會產生變形，變形量直接影響到路面的使用壽命。而路基表層變形量很難用物理指標（如壓實度）來衡量。因此有必要建立一個力學指標（地基系數）來對工程質量進行控制。K30平板載荷試驗作為一種抗力指標，能夠直觀地表征路基剛度及承載能力，物理意義明確，針對性強，與傳統物理量綱相比具有明顯的優越性，公路路基檢測應該有針對的引入這一檢測方式。

3、沉降杯

將盛水密閉容器置于土中，容器上接出進水管、排水管和排氣管至填土以外。進水管外部與測量杯相連。容器灌水后，容器內部的水位與外部觀測水位一致，則可以通過觀測量杯中的水位得到容器的沉降。其優點是構造簡單，建造低廉，缺點是3根管的埋填要求比較高，如果埋設不平，容易形成氣飽阻塞水管，使測試無法進行，此方法比較少用。

4、磁環沉降儀

磁環沉降儀由分層沉降管、磁環、波紋管和分層沉降儀組成。在路基中間用鉆機打孔至持力層，根據地質情況在相應深度處安裝磁環，下好沉降管后，用膨脹土封孔，以便磁環和地層同步沉降，用分層沉降儀測量各磁環的位置，分別計算各地層的沉降量。其優點是操作簡便，易于測試。其弱點同沉降板相似，主要是影響填土壓實施工，機械容易撞壞沉降管，且形成壓實死角，降低壓實質量。

5、水平測斜儀

與水壓式剖面沉降儀相似，水平測斜儀也由沉降管和二次測試儀器組成。不同的是水平測斜儀無需注水系統，其沉降管是特制的PVC管。

探頭內的主要元件是伺服加速度傳感器。由于地基沉降，探頭處于傾斜方向，通過重力加速度在敏感水平軸上的投影，可精確測量探頭的傾角，再根據探頭長度得到探頭兩端的高程差，從而得到沉降值。

三、高速公路路基沉降的控制技術

1、施工前控制

1.1強化地質勘察

對于路基沉降而言，其最直接的影響就是使地面出現了不同程度的沉降，所以可以從掌握地面沉降情況中入手。路基出現沉降的主要原因是由于土層被壓實，使其形狀發生了不規則的變化，路基的沉降不僅僅與路堤的高度及斷面有關，還會受到地質條件的影響。所以，對路基沉降原因進行細致的分析和探索是控制沉降的重要基礎。對于一些地質報告較為復雜、特殊的部分，需要加強勘察，盡可能的擴大范圍，在切實掌握地質情況的前提下，合理解決道路路基沉降方面的問題。

1.2改良土性

①排水固結

在軟土路基中安裝豎直方向上的排水設備，使其在自身具備的滲透性作用下，將軟土路基中的水分排出，使其形成固結沉降，提高土體的實際強度與承載能力，以此降低路基的沉降量。若運用超出堤壩負荷進行預壓則可將此過程稱之為重載。

②強夯加固法

強夯加固法具有很大的適用范圍，而卻成本低廉，操作簡便，可實現就地取材。但是對于具有一定粘性的軟土路基而言，由于此類路基的含水量過大，所以即使受到了劇烈的撞擊，也無法快速將水分排出，使得路基上土體逐漸呈現出液化的形態。

2、施工過程控制

2.1密切注意挖方段施工

在施工過程，需選用具有一定滲水性的材料將挖方位置的土層進行更換，一般情況下，深度應達到80cm左右。任何一種需要壓實或挖掘的位置，都應緩慢執行，切不可突然更改，而且排水溝必須要延伸至溝底，以此確保路堤中不會進水，減少路面的沉降量。

2.2密切注意不良地質條件段施工

對于基礎條件較差的路段，需將其軟層全部清理，然后運用具有一定防滲能力的材料進行重填，保證路基的高度切實滿足設計要求。路基是道路的主體，不允許出現任何問題，所以必須要嚴格依照規范對其各個部分進行檢驗，如果存在不合標準的情況，應立即對其進行處理和整改，從而有效防止高速公路路面出現大范圍的沉降。

3、施工后控制

3.1觀測斷面設置

觀察并測量路基斷面的縱向間隔距離，通常情況下會保持在20-50m以內，如果地形規模較大或條件變化明顯，則需適當加寬過渡段。

3.2觀測測試項目

注重道路建成后的沉降監測。對于常規的路基土而言，可使用混凝土樁觀察測點兩側的沉降程度。對于軟土路基而言，需結合路基的實際厚度，在坡腳樁處設置觀測點。

3.3路基沉降預測

在道路工程的施工過程中，應對路基沉降的實時監測信息進行全方位的分析，并將其進行分類和整理，根據監測結果和施工路段中沉降的實際速率進行填筑施工工作，如果路基的形變速率過大，則應立即對填筑的速度進行調整。在此基礎上，對路基可能發生的沉降進行預測，并制定相應的處理方案。

結束語

總而言之，基于引發路基沉降的多元化因素，我們只有制定科學有效的控制處理措施，良好應用施工預防處理技術，才能降低不良損失，控制不均勻沉降現象，提升公路工程整體建設質量水平，并創設顯著效益。

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