探討市政高填方路基工后沉降監測要點

摘 要：路基作為道路重要的一層結構，其施工質量直接關系到后續的運營通行能力，因此，良好的路基質量是優質道路的基礎和前提。在山區道路中，由于線路里程內的高差梯度較大，為了滿足道路平順性的技術要求，必然需要大規模的填挖方施工作業，而填方路堤施工作業對路堤工后沉降的要求較高，其控制標準均有別于一般路段。因此，為了探索一套切實可行且效果顯著的工程處治技術，對某市政道路工程項目開展研究，擬通過布設沉降計的方式獲取對應位置的沉降變化規律。

關鍵詞：市政道路工程;高填方路基;工后沉降;沉降臨測

1 道路路基沉降監測系統結構

道路路基沉降實時監測系統由道路沉降監測設備和云端監控中心組成。其中監測設備根據布置位置主要分為基準站和監測站兩類。基準站被布置在環境空曠、地質穩定的地方，監測站主要被放置在已經發生沉降或者可能發生沉降的區域內。道路沉降監測設備主要接收北斗定位數據，同時也接受基準站發送過來的定位數據，經過數據處理后通過GPRS無線網絡無線傳輸裝置遠程發送到云端監測中心。此外，整個系統可以在道路沿線安裝多個道路沉降監測裝置，該系統可以采用一對多的形式，多個道路沉降監測設備可以同時將沉降位移信息發送到云端監控中心，實現多點監測預警的功能[1]。

2 工程概況

經工程勘察發現，某市政道路建設項目的填方量較大，存在較大里程的高填方路堤段，為了提高高填方路堤段的工程施工質量，切實控制高填方路堤段的工后沉降規模，擬通過在高差梯度較大路段內布設沉降針，以實時監測對應位置的沉降變化規律。通過分析填方路堤段截面層次發現，該路段填筑順序由底面至頂面依次為：黃土（底面～12.3m）、砂卵石（12.3～16.1m），卵礫石（16.1m～頂面）。雖然部分學者對路橋過渡段進行了監測與有限元分析，但是對于多點監測以及沉降量隨埋深變化趨勢的研究還相對較少[2]。

3 試驗設備及現場埋設要點

3.1 云端監測中心

云端監測中心為B/S架構設計，通過網頁即可查詢監測情況。軟件采用多層設計，軟件中監測變化數據將通過圖表、曲線或者柱狀圖的形式被顯示出來;軟件具有斷面分析、位移矢量分析、歷史數據查詢、分級用戶管理和分級報警等功能;軟件可顯示監測結構圖和傳感器分布圖等，軟件存儲采用Oracle數據庫。安全預警模塊的功能主要是，當出現沉降量超過預定值后，將通過短信報警、網絡報警實現多種方式同時報警。

3.2 試驗數據采集要點

1）為了適應數據采集需求，沉降計擬布設在路基上層位置，沉降量測周期建議設定為1次/周;2）中央分隔帶下方應埋設沉降計，沉降計依靠無線傳輸技術完成數據的采集和傳遞;3）通過分析行車道和路肩處的沉降數據，繪制沉降量變化曲線，以獲取合理的高填方路堤沉降變化規律[3]。

3.3 自動化監測系統設備和軟件的主要技術要點

1）自動化自動監測系統設備由自動化監測物位計，基準點安裝件、沉降板、定位裝載箱、連接總線、工控設備箱、柔性安裝管組成，需滿足線路施工階段和運營期間的長期觀測要求;2）自動化監測物計要求精度需達到0.5mm，量程需達到500mm，靈敏度需達到0.01mm，且必須具有國家計量器具制造許可證明;3）基準點安裝件為長400mm，寬400mm，厚5mm的鐵板，附帶安裝組件，向上螺接觀測桿，觀測桿為直徑16mm的鋼筋;4）定位裝載箱需含有儲液罐和氣控設備和液控設備;5）工控設備箱應含有工業蓄電池、工控采集模組、雙向數據傳輸模組、安裝組件和天線;6）系統安裝時可以布設φ75mm柔性安裝管，將監測物位計和傳輸總線安裝在柔性安裝管內。

4 監測結果分析

1）因沉降計埋設位置的斷面形式多為填挖結合，路基橫向坡率較大，橫向位移容易受地質條件干擾，加之路肩處的覆土厚度大于行車道處，所以，行車道處的工后沉降比路肩處更低;2）觀測路段的交通形式多以小型車輛為主，車輛荷載較小，因此，監測數據反饋出的車輛荷載對工后沉降的影響極其有限。

5 自動化監測系統注意事項

1）在維護基準點區域時移動測量設備，導致測量數據波動或產生非真實位移誤差;2）物位計、傳輸總線、設備箱、定位裝載箱擅自打開或拆解，導致設備不能正常工作、失效或損壞;3）自動化自動監測系統軟件在設定查詢時間時未按照實際需要時間設定，導致累計變形值計算有誤差;4）物位計上蓋如果被打開，物位計的本身的上蓋密封立即破壞無法恢復，同時將造成全線系統密封破壞，無法恢復。導致系統全線數據失效;5）系統設備中的測量設備設計為全路密封，如產生局部破損應更換全線測點設備和管路[4]。

6 加強沉降監測工作要點

沉降觀測采用專門的檢測儀器S1和S3水準儀，S1水準儀采用二等水準測量，用于觀測工作基樁和校核基準標高;S3水準儀用于三等水準測量，用于觀測沉降。觀測精度為0.1mm。土體分層沉降采用磁性分層沉降儀進行觀測，每次測量重復2次并取平均值作為量測結果，2次讀數較差不得大于1.5mm，沉降儀的系統精度不得低于1.5mm。沉降監測的頻率也是值得注意的一項工作。在填土期時，每填筑一層就要觀測一次，如果兩次填筑間隔時間較長，每3d至少觀測一次;施工監測時間間隔，一般情況下，平均間隔不超過3天觀測一次，其中，在路基填筑時當天監測一次，當變形超過有關標準或場地條件變化比較大時，加密監測。當有危險事故征兆時，則進行連續監測;預壓期：第一個月每3d觀測一次，第二、三個月每7d觀測一次，從第四個月起每15d觀測一次，直至預壓期結束，相關人員要按照標準與要求進行嚴格監控。在施工過程中，要對沉降板的預警值做到有效監測，橋頭及無覆土的箱型通道及涵洞最大沉降量100mm，有覆土的箱型通道及涵最大沉降量200mm，一般路最大沉降量300mm;路堤中心沉降每晝夜不得大于10cm，按沉降速率小于1.0～1.5cm/天。另外，邊樁位移最大位移量300mm.（觀測值的最小值）小于0.5cm/天，每晝夜不大于0.5cm。垂直變形值急劇加大，土被擠出或沉降板的壓板周圍出現明顯裂縫或累計變形大于沉降板的壓板寬度的10%。深土體位移最大位移量350mm。超過上述數值后應立即停止加載后卸載，防止施工危險的發生[5]。

7 結語

本文設計研發的的道路路基沉降實時監測系統可以及時、準確地掌握道路沿線隱患區域的安全狀況，幫助道路工作人員快速定位沉降地點并為其提供安全預警決策，降低因沉降災害帶來的生命威脅以及財產損失，可以有效地解決傳統方法存在的工作量大、距離受限以及自動化程度低等不足，具有高精度、全天候以及自動化程度高等特點，相對于同類產品具有突出的技術特點和顯著進步，極大地促進了沉降觀測工作的研究與發展，有重要的實際意義和廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]唐永康.重載道路路基狀態監測與評價分析研究[J].鐵道科學與工程學報，2018，15（12）：3120-3126.

[2]張帥.路基沉降遠程自動化監測信息管理系統研究[J].住宅與房地產，2018（34）：142.

[3]陳云.論路基沉降觀測方法及觀測方案的實施[J].中外建筑，2018（12）：157-159.

[4]祁正泰.填砂路基沉降監測與施工控制技術研究[J].工程技術研究，2018（09）：10-11.

[5]林為江.論道路路基沉降變形監測及控制措施[J].福建建材，2018（06）：21-23.

作者簡介：

吳李蓮（1976-），女，廣西昭平人，本科，工程師，研究方向：市政公用工程。