丘陵山谷區高速公路特殊路基段路基水平位移監測研究

彭勇

（懷化市國土資源規劃設計測繪院，湖南 懷化418000）

在高速公路建設中，特殊路基路段因沉降變形過大或穩定性不足等原因，嚴重影響了公路的正常使用及行車安全，對高速公路的建設產生了不良的影響。丘陵山谷區通常因丘陵地帶地形起伏大、高填方路段較多、填切交替頻繁出現等現象，特殊路基段十分常見。為保證特殊路基段高速公路的施工質量，高速公路工程對路基的穩定性則提出了更高的要求。路基位移監測是高速公路建設過程中不可缺失的一環，現行規范中關于位移監測存在一些缺陷，如未考慮地基地質情況、路基填料類型、填筑階段不同的施工工藝等影響因素的差異性在水平監測表征指標和監測方法選擇上的差異性需求，在很大程度上影響了工程路基穩定性判定的準確性。因此，有必要結合特殊路基段地址特性對路基水平位移規律進行針對性研究。

1 位移監測方法比選

高速公路的位移監測方法主要有基準線法法、交會法、精密導線法和全站儀法。基準線法通過路基軸線或平行于路基軸線的固定不變的鉛直平面為基準面，根據它來測定路基的水平位移。此法只能測量路基與基準線垂直方向的變形。交會法是利用兩個或三個已知坐標的工作基點，測量位移標點的坐標變化，從而確定其變形情況的一種測量方法。該方法具有觀測方便、測量費用低、不需要特殊儀器等優點，但其精度和可靠性較低。根據經驗總結，測邊交會精度的變化較小，即受圖形結構的影響較小，而測角交會的精度受圖形影響較大，所以測邊交會在實際工作中的使用價值更高一些，并且精度相對于測角交會來講更高，此外，對某些特殊的水平位移的觀測點，僅靠測角交會或者測邊交會不能滿足其精度要求時，可采用邊角交會法（同時測量角度和距離），這樣可以有效提高對這些特殊觀測點的測量精度。精密導線法應用于水平位移觀測中的導線（兩端不測定向角），為減少方位角的傳遞誤差，提高測角效率，可采用隔點設站的辦法（實測轉折角和投影角）。全站儀法，全站儀又稱全站型電子測速儀，是一種兼有電子測距、電子測角、計算和數據自動記錄及傳輸功能的自動化、數字化的三維坐標測量與定位系統，能方便地得到監測點的三維坐標，從而進行水平位移監測。

在進行路基位移監測方案設計時，應綜合考慮路基的水文地質條件、現場施工人員設備條件、設計的技術指標和經濟效益指標等多方面的因素，需經過不斷地修正和調整，最后才能比選出最優方案。丘陵山谷區的特殊地理地質條件對路基位移監測技術和方法提出了特殊性要求，因此，應根據高速公路具體項目特性進行路基沉位移測方法的選擇。

2 益婁高速項目基本情況

益陽至婁底高速公路項目地處湘中腹地，是湖南省“五縱七橫”高速公路網中京港澳高速公路和二廣高速公路之間新增的連接益陽、長沙、湘潭、婁底四市的南北向高速公路。初步設計批復路線總長度為105.928 km，工期4年。主線按4車道高速公路標準建設，設計速度采用100 km/h，路基寬度采用26 m。

婁益高速公路沿線多池塘、江河、水庫，水域發達，且由于湘中地區具有夏季高溫多雷雨、冬季低溫少雨的氣候特征，特殊路基段具有軟基、滑坡等不良地質現象。路段沿線多為丘陵山區，地形起伏大、高填方路段較多，填筑面積和土石方工程量很大，難以保證填筑壓實的質量，加上填切交替頻繁出現、路堤填料性能復雜多樣，可能產生較大的沉降變形。

3 益婁高速特殊路基位移監測方案設計

益婁高速項目特殊路段突出體現為在軟土地地基上修筑高等級公路，其項目施工應貫徹“動態施工，動態設計”的原則，即在施工過程中需對路堤進行監測。根據監測及時反映實際施工的情況，便于及時調整相應設計方案。因此，在益婁高速公路項目施工過程中，應進行位移和穩定性觀測，一方面保證路堤在施工中的安全和穩定，為將來全線施工提供一套指導性數據，另一方面能正確預測工后位移，使工后位移控制在設計允許的范圍之內。本項目的路基位移監測應主要包括地表水平位移監測、地下土體分層水平位移監測和腳側向位移監測三個部分。

3.1 監測方法

根據益婁高速項目特性，地表水平位移監測選擇采用軸線法觀測，當軸線法難以施測時再采用小角度法觀測其水平位移，誤差控制在±2 mm以內。

地下土體分層水平位移采用測斜儀量測，測量測斜管軸線與鉛垂線之間的夾角變化，從而計算土體在不同高程的水平位移。具體做法為：首先，在土體中埋設一豎直、互成90°四個導槽的PVC塑料管子，管子在土體中受力變形后發生變形；然后，將測斜儀探頭放入測斜管導槽內，每間隔一定距離Li（通常為0.5 m）測量變形后的管子的軸線與垂直線的夾角θi，根據水平位移計算公式計算水平位移增量Δdi；最后，把量測的結果整理成水平位移變化曲線，反映各土層的水平位移情況。

腳側向位移監測采用BC-1型測斜儀測量不同深度的側向位移量，測斜管采用PVC高精度測斜管。以0.5 m為測點標距，水平位移觀測精度0.1 mm。測斜管采用鉆孔埋設法，管底應進入硬土層1.0 m，終止于無水平位移處。成孔偏差不大于1%，然后將分段接長的測斜管逐段接長沉入鉆孔中，下沉過程中應注意導向槽的對正，使管內導槽對準路基的縱橫方向，用標準沙沿管周邊均衡回填導實，等管外填砂密實、緊貼測斜管后，可讀測初讀數。

3.2 監測頻率

根據益婁高速項目特性，分為三個階段進行位移監測：填筑期、預壓期和路面施工期，不同階段的監測頻率不同。第一階段，荷載逐漸加大，沉降速度較快，正常情況下3天左右觀測一次；第二階段，預壓初期每半月觀測一次，以后可每月觀測一兩次；第三階段，路面每填筑一層觀測一次，或每月觀測一次。對其他普通高填路段可每月觀測一兩次，但在超高填路堤的填筑后期應適當加大觀測頻率，每半月觀測一次。公路運營后根據需要可安排在第一、第二年做適當頻率觀測。

益婁高速特殊路基位移監測效果分析如下。

設置的益婁高速項目特殊路基段路基位移監測方案，通過對各標段內已埋設儀器監測點進行路基沉降觀測，獲得了實時數據。本項目隨機選取觀測斷面2個（K24+450，K32+860），形成2個測量基點。監測結果如表1、表2所示。

表2 K32+860斷面水平位移板監測記錄表

位移監測數據顯示：本期K24+450斷面左側水平位移日均變化量未超過控制標準值5 mm/d，目前該段路左側坡底在水平方向上路基相對穩定。本期K32+860斷面右側水平位移日均變化量未超過控制標準值5 mm/d，本月9號發現后視點被破壞，重新做了后視點并進行繼續監測，目前該段路右側坡底在水平方向上路基相對穩定。因此，目前該段路基基本穩定。

4 結語

丘陵山谷區高速公路具有其特殊地質地理特性，其特殊路基段路基位移監測技術及方法需根據項目特性進行設計。本研究以益婁高速項目為例，根據該項目所具有的特殊地理地質特性，設計了相應的位移監測方案，并通過實際監測結果，發現改監測方案有效，對其他類似工程項目具有一定的借鑒作用。