基于莞潮高速公路路基擋土墻變形監測及預測分析

鄭文詩+鄭文霞

摘 要：文章首先介紹了高速公路路基擋土墻的一些基本情況，再根據對具體路段擋土墻的變形監測數據，做出數據擬合分析，然后利用方差等數學指標來判斷墻體是否穩定。最后，對擋土墻的變形趨勢做出預測。

關鍵詞：擋土墻；變形監測；預測分析

中圖分類號：U417.11 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）02-0183-02

Abstract： This paper first introduces some basic conditions of highway roadbed retaining wall， and then according to the deformation monitoring data of specific section of road retaining wall， makes the data fitting analysis， then uses variance and other mathematical indicators to determine whether the wall is stable， and finally， the deformation trend of retaining wall is predicted.

Keywords： retaining wall； deformation monitoring； prediction and analysis

引言

高速公路的擋土墻是作為支擋路基填土或山坡土體，防止填土或土體變形失穩，同時防止水流沖刷路基，整治塌方、滑坡等路基病害的構造物。本文所監測的莞潮高速公路k39+880路段的擋土墻是路堤擋土墻，因為此路段經過一個山溝，屬于高填方區域，且土壤含水量較高，容易產生滑坡和塌方，在距離公路20米的地方是居民區，為避免大量填方和減少占地，減小對附近居民生活的影響，又保證公路的線路合理性，因此綜合各方面因素在此設立了一個扶壁式鋼筋混凝土擋土墻。

1 工程概況

莞潮高速公路k39+880路段為高擋土墻防護路段，該區域為腐蝕丘陵地貌，原地面線橫坡坡度較大，山脊、山梁多寬平，山頂多渾圓，坡長較長，地形復雜，坡體覆蓋層以風化砂、粉土、碎石為主，厚度不均，坡體表面見較多碎石、塊石。該路段附近有農田、村莊，并且山坡坡度較大，填土較高，故修建豎直高擋土墻，高度約有8m，長度近40m。為了維持擋土墻穩定，在擋墻底部設有18根扶壁。該路段車流量很大，大型載重車的數量很多，經過近十年的行車使用，加上該擋墻的構造以及地理環境問題影響下，在擋墻之上的防撞墻墻頂上已出現幾條裂縫，發生變形，裂縫都是豎向走向，有些裂縫已向下裂開近半米，雖還沒發生外傾的現象，但已有轉動的變形[1]。

2 擋土墻數據分析處理

本次的高速公路路堤擋土墻變形監測方法主要是研究其水平方向的位移變化，來分析擋墻的穩定性，由于該路段是填充路基，路面的沉降跟擋墻的變形有聯系，因此也使用了水準儀對路面進行沉降觀測，對沉降稍作分析；主要還是對高擋墻的水平位移數據進行分析，并輔以路面沉降對高擋墻變形的影響結合起來綜合分析。

2.1 擋土墻數據情況

對本路段的運營期變形監測數據是按照一定的周期進行的，從2010年8月2日開始，而最近的一次采集時間是2016年12月12日，共進行31期的數據采集，按照理想的變形監測，應該是按固定的周期進行監測，但是由于各種主、客觀條件，本次的數據采集是時間間隔有長有短。但總體上有一定規律。測水平位移數據的過程順利，沒有出現過什么大問題，數據完善；而在測路面沉降數據的過程中，由于一些客觀原因影響，有些監測數據缺失，出現漏測情況，并且由于遮擋原因中途換了基準點，這可能對擋墻監測數據分析帶來一些困難[2]。

2.2 位移監測數據預處理與分析

由于本段擋土墻長度較短，共測得5個點的位移數據，以及4個點的水準數據，由于數據的處理量不大，故對每個點的數據分別進行分析，由計算得到各變形點各期坐標數據的期差、累積差、位移量和位移趨勢，并將5個變形點的水平位移做成線狀圖。我們用EXCEL做出了以觀測時間為橫軸，水平位移量為縱軸，不同圖例分別表示的五個觀測點的時間-水平位移變化曲線，來進行初步分析。如圖1所示。

從以上各點的時間-位移圖線可以看出，經過一段的時間之后，五個點的情況基本相似，位移量逐漸趨向于一個穩定值。在前五期的觀測時段內，五個點均有比較明顯的位移變形，這段時間大概有半年。因此，我們可以得出這樣的推測：在擋土墻建完以后半年，在后期要是還出現較大的位移變形，可以說明擋土墻是不穩定的。

2.3 路面沉降分析

為了解路面沉降對擋土墻的變形情況的影響，特地在路面設置了4水準點，其中1、4號水準點是在擋土墻上且沿擋土墻方向線性分布。用這兩個水準點的累計沉降量制作了時間-沉降曲線圖，如圖2和圖3所示。從圖中都可以看出，在前4期的沉降量變化比較大，但是后期雖有起伏，但變化不大，最終都在一個趨于穩定的值上下波動。而我們根據前面的位移圖像也得出了前4的位移變化非常明顯，此時路面的沉降也很明顯，兩者到后期都變穩定，這說明公路的路基沉降對擋墻的水平位移有很大的影響。它們的變形曲線基本一致，填土的沉降給擋墻帶來了側向壓力，引發擋墻發生水平方向上的變形[3]。

3 結束語

從以上的繪圖以及理論分析的過程中，我們得出了以下關于擋土墻監測的理論：

（1）從以上的分析可以看出，監測點位在前幾期的觀測中變化很大，存在個別點位出現超限的情況，但是經過半年左右的時間后，形變速率明顯減慢，并趨于穩定。考慮到后期數據的起伏是由于其他外界因素影響，如降雨量等。

（2）由于觀測數據誤差的影響，變形沒有很強的規律性，主要由于造成誤差的原因比較多，比如：觀測時路面上的車流量，以及車輛通行時給地面帶來的震動，都會給觀測帶來誤差。

（3）由于擋土墻的時間-位移圖像是非線性的，而且由于后期相對穩定了，觀測頻率有所下降，所以在處理時最好是將其分成不同時段分別來處理，以提高分析及預測精度。

參考文獻：

[1]李陽，曹啟增，等.黃土地區高填方段擋土墻變形區的數值模擬研究[J].路基工程，2017（1）.

[2]陶明星，和再良.全站儀坐標法在高邊坡變形觀測中的應用[J].云南水力發電，2009，25（5）.

[3]張志英，何昆.邊坡監測方法研究[J].土工基礎，2006，20（3）.

[4]馬悅，劉洋.路基懸錨式擋土墻體鋼筋應力測試分析[J].科技創新與應用，2013（26）：206.

[5]張偉.芻議道路橋梁擋土墻設計與施工要點[J].科技創新與應用，2014（07）：182.

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