填石路基加固層的沉降觀測研究

韓 勝 劉幫平 司 俊 于平湖

（1、貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽550001 2、重慶交通大學 土木工程學院，重慶400074）

1 概述

在貴州省興義市環城高速敬南互通A 匝道4 號橋工程中，針對該工程中大型箱涵作用下的高填石路基提出了鋼塑格柵+碾壓混凝土的路基加固措施[1]。原填石路堤高達38.76m，分層碾壓后又增加了強夯處理，使原填石路基達到很好的壓實狀態，又經過近兩年的自然沉降后，原填石路基沉降達到穩定狀態。在原路基頂部6m 深度范圍內進行加固處理施工完成后，再在加固區上修筑大型箱涵，可以看作是在加固區上緩慢施加荷載，因此有必要對整個加固區進行沉降監控，通過多周期的觀測、分析，及時掌握監測對象是否存在沉降變形、沉降變形量有多大、監測體整體沉降是否均勻確保加固體在施工或運營期間安全可靠。

2 沉降觀測點布置

沉降變形控制將是該加固層在施工期、施工期后以及后期評價路基加固處理的重要控制指標，對觀測點的周期沉降觀測數據是重要的基礎資料，可以用來分析和評價加固體地基的變形趨勢、合理預測及推算工后沉降。根據大型箱涵施工期的監測數據信息及變形速率，合理控制上部結構施工進度、確定鋪設路面層時機，為動態設計提供技術依據，在施工后期，工后沉降變形要控制在設計允許范圍內，確保加固措施的有效和穩定。

所以應該根據大型箱涵的放置情況與箱涵本身的結構特點，對下面的加固層變形體合理地布置觀測點的位置，要求既能對變形特征做出反饋，又能使其特征性得以凸顯。要考慮箱涵作用下處理地基的整體變形，又要反映出由于大型箱涵作用下是地基否存在不均勻沉降。在考慮到以上原因以及不影響后期施工的前提下，對整個加固處理地基布置A、B、C、D 四個沉降觀測點，分別位于箱涵兩側且靠近箱涵底部的四個頂點的位置。示意圖如圖1。

在地基加固層施工完成后，在加固層頂部碾壓混凝土部分固定自制的沉降板，其由底板、金屬測桿和保護套管組成，其中金屬測桿為帶觀測標志的特制鋼管，底部與沉降板焊接為一體，埋設在加固層內部，監測點外加設保護套管，測桿和套管的高度要足夠長在大型箱涵施工后要引出至超過路面。觀測周期為10 天，測量儀器水準儀記錄每個觀測點與高程控制點的高程差值，即為這個觀測周期的沉降值。

3 沉降觀測分析

3.1 沉降觀測方法

圖1 沉降點分布圖

在觀測中需要應用沉降觀測的儀器（精密水準儀），為了使得觀測的結果能夠得到保障，儀器需要進行事先的校對與測試。在建立的觀測地點之間的觀測網絡之后，觀測的工作需要根據觀測地點中工作的需求，確定觀測工作的路線，在不同的觀測地點中對于觀測完成的數據進行記錄。為了保證數據記錄的準確性，在觀測的過程中還需要對于觀測的數據進行確認與整理，具體的工作步驟需要對比不同數據之間的差異，使得數據中能夠有較為確定性的數據差距。沉降監測嚴格執行相關精密水準測量規范執行。本項目沉降監測的監測精度要求為±1.0mm，使用儀器為檢定合格的精密電子水準儀，按照二等水準測量進行，具體要求如表1 所示。

表1 二等水準測量技術要求

3.2 沉降觀測結果記錄

加固層施工結束是4 月28 號，在其施工完成時進行觀測點的埋設和第一次觀測，后期觀測周期為10d/次，遇到雨季時應不考慮觀測周期限制，因為雨水對路基沉降影響較大，所以可以提前觀測并做好記錄；在本系列觀測中，以6 月28 號至7 月4 號這個周期為例，是在經歷了雨季后及時的觀測；持續觀測到11 月18 號為止，各測點后三次觀測周期的本期沉降都為0，但在通車后還應繼續觀測，因為在行車荷載的作用下，前期受車輛荷載影響較大，后期觀測周期可以延長至15d/次。從4 月28號為起始觀測時間，5 月8 號為第一個觀測周期，到目前11 月18 號為止的觀測內，共計20 個觀測周期，記錄每次觀測的時間間隔和觀測點的高程，該點的每個觀測周期的本期沉降量是該期測得的高程與上次觀測的觀測點高程的差值的絕對值；最后通過累加每次的本期沉降得到該點的累計沉降量。每期沉降觀測記錄實例見圖2。最后計算得到的各點累計沉降見表2。

圖2 沉降觀測記錄表實例

表2 沉降觀測各觀測點點的累計沉降

3.3 沉降觀測結果分析

利用沉降觀察記錄作數據分析，歸納出沉降隨時間的變化曲線。結果如下圖3。A 點觀測的累計沉降為25mm，B 點觀測的累計沉降為26mm，C 點觀測的累計沉降為30mm，D 點觀測的累計沉降為28mm。隨著箱涵施工的進行，上部荷載逐漸變大，但屬于緩慢加載，所以四個觀測點沉降變化曲線在初期（前50天內）沒有出現陡降；在60 天左右，6 月28 號至7 月2 號期間，四個點最大日沉降量0.75mm/d，7 月2 號至7 月14 號這段時間內，四個點最大日沉降量0.25mm/d，四條曲線有陡降，沉降有明顯增加，對應其工程實際是箱涵整體施工完成，而且有雨季影響；在后面時間內，沉降增加趨勢相對比較緩慢，在穩定箱涵荷載作用下，整體沉降量趨于穩定，在170 天后四個點的沉降量均穩定下來，實現零增長。

圖3 各點沉降變化曲線圖

根據路線特點，AB 邊設計高程較低，為下方，CD 邊高程設計較高，為上方；AC 兩點沉降量為5mm，BD 兩點沉降量差值為2mm，這表明下方與上方的沉降差異略大，因為CD 邊高度較高，存在一定的差異沉降，但差值在允許范圍內。以行車方向為參考，AC 邊為左側，BD 為右側。其中AB 兩點，沉降量相差1mm；CD 兩點，沉降量相差2mm；即表明箱涵左右兩側沉降差很小，沒有出現較大的不均勻沉降。可以說明整個加固層是穩定可靠的。

4 結論

本文結合高填石路基地基加固處理施工，通過制定沉降觀測方案，對其鋼塑格柵+碾壓混凝土加固處治路段進行沉降觀測，并繪制累計沉降- 時間曲線，得出以下結論：（1）對鋼塑格柵+碾壓混凝土處治路段進行沉降觀測，得出加固層的沉降量最大值分別為C 點30mm，且日平均沉降最大值0.75mm/d，遠小于規范要求的10mm/d，說明路基填筑施工期間穩定性良好，沉降量滿足規范要求。（2）通過對箱涵荷載作用下加固處治路段進行沉降觀測，得出四個點，上方與下方的最大沉降量差值（A 點與C 點）為5mm，左右兩側最大沉降量差值（C 點與D 點）為2mm，說明加固層的差異沉降很小，不均勻沉降極小可以不計影響，說明鋼塑格柵+碾壓混凝土加固處治是有效可靠的，而且總沉降量的結果與ABAQUS 數值模擬分析的27.5mm 總沉降量[2]較為接近，也說明了其合理性。