高速公路路基沉降與穩定性監測分析

潘路星

（湖南省航務工程有限公司，湖南長沙 410000）

1 高速公路路基沉降及穩定性監測作用

首先，對于高速公路工程的施工質量，可通過路基沉降與變形觀測作業予以檢驗，以此促使路基施工中的穩定性與安全性得以顯著提升。

其次，對于高速公路工程項目設計的合理性檢測，可利用原位觀測，以及沉降量的前期預測來進行驗證。并且在驗證結果得出后，需要將此類數據信息，及時反饋至路面設計部門，并作出有針對性的改良與優化，將沉降現象嚴格控制在規定范圍內。

再次，對于施工過程中存在地基位置的地質問題，應做到及時發現及時解決，以此達成良好的路基處理效果。

最后，通過對高速公路路基施工中的穩定性監測，更能對路堤施工填筑速度與效率作出嚴格控制，在準確設定路面施工時間的基礎上，能夠為土方的沉降情況，提供出具有說服力的計量依據[1]。

2 沉降觀測點的布設要求

2.1 典型斷面觀測點布設要求

第一，高填方路堤沉降觀測點布設。一是明確觀測內容，涵蓋的觀測內容為：地表沉降觀測、豎直沉降觀測以及對水平位移等的觀測。二是明確觀測目的，通過觀測活動，能夠細致掌握到各類因素（溫度、氣候、壓實程度）影響下，路堤所形成的分層沉降、總沉降以及土體水平位移的規律。三是高填方路堤沉降觀測點布置形式及位置，見圖1。

圖1 高填方路堤沉降觀測點布設方式及位置

第二，高填深切相交路基沉降觀測點布設。主要歸納為三點：一是觀察與測量點位的內容。分層填筑的沉降情況，以及路基坡腳處與邊緣處相互垂直所產生的位移情況，這里包含邊樁的位置移動，也可以采用精密的測斜儀器用以勘測滑動移位變形情況。二是觀察與測量點位的目的。了解、掌握填筑土方與水平或垂直坡腳處的位移變化情況，預知未來沉降的誘因。三是高填深切相交路基觀察與測量點位的布設方式及位置，見圖2。

圖2 高填深切相交路基沉降觀測點布設方式及位置

第三，軟土路基沉降觀測點布設。主要歸納為三點：一是觀察與測量點位的內容。土體的沉降情況，軟土路基與地表的沉降情況，前者為豎直，后者為全斷面，坡腳處與邊緣處相互垂直。二是觀察與測量點位的目的。了解、掌握分層填筑的壓實度是否符合設計要求，不同天氣下含水量的不同對軟土路基是否能夠產生固結，以及各部分的沉降情況。三是軟土路基觀察與測量點位的布設方式及位置，見圖3。

圖3 軟土路基沉降觀測點布設形式及位置

第四，地下結構物臺背填土或者隧道沉降觀察與測量點位的布設。主要歸納為三點：一是觀察與測量點位的內容。分層填筑的沉降情況，以及路基坡腳處與邊緣處相互垂直所產生的位移情況，可以采用精密的測斜儀器用以勘測滑動移位變形情況。二是觀察與測量點位的目的。了解、掌握結構物臺背填筑土方與隧道邊側填筑土方，垂直與水平位置移動的變化情況，預知未來沉降的誘因。三是地下結構物臺背填土或隧道觀察與測量點位的布設方式及位置，見圖4。

圖4 構造物臺背和隧道口沉降觀測點布設形式及位置

第五，路基邊坡深切處進行觀察與測量點位的布設。主要歸納為三點：一是觀察與測量點位的內容。路基邊坡地表位置移動，可以是水平方向，也可以是垂直方向的位置移動，對路基邊坡表面、邊坡處的深側位置移動，以及產生破裂與縫隙的觀察與測量。二是觀察與測量點位的目的。了解、掌握路基邊坡小面積或者大面積產生的變形，以及觀測變形的速度與誘因。三是路基邊坡深切處觀察與測量點位的布設方式及位置，見圖5。

圖5 路基邊坡深切沉降觀測點布設形式及位置

2.2 路基橫斷面的一般沉降觀察與測量要求

第一，路基橫斷面的一般沉降與變形參考值，詳見表1。

文獻[10]還給出了河南省水文地質大隊根據商丘均衡場資料，得出的不同氣候條件下降水入滲系數α，如表4所示。

表1 一般斷面沉降與變形觀測原則及標準

第二，路基表面土體沉降量：應用新型沉降計觀測沉降情況，以此來預知未來沉降的走向，明確卸荷的時間，以及構造物與上面層的具體施工時段并且準確提出沉降的施工計算方式。

第三，整體沉降量：應用新型沉降計觀測沉降情況，以此來預知未來沉降的走向，明確卸荷的時間，以及構造物與上面層的具體施工時段并且準確提出沉降的施工計算方式。觀測沉降量，明確路基較好段落的承受壓力標準，以及未來施工保質保量的掌控標準。

第四，路基表面土體的水平位置移動以及側向變形量：應用測斜儀進行有效的監測，及時掌握路基表面土體的水平位置移動，以及側向變形量情況，保證工程質量。

第五，深切填方相交處的變形量：內、外側變形情況的觀察與測量，以及水平與垂直方向的水平位置移動。

3 沉降觀測點的布設和觀測方法

3.1 沉降板

沉降板是用于觀測路堤和路基地表沉降情況的重要工具，它主要由底板、金屬測桿和保護套管構成，底板可以選擇鋼板或鋼筋混凝土材料。在公路行業中，通常有兩種埋設方式：一種是將沉降板埋設在路床底部，用于觀測路堤整體的沉降情況。另一種是將沉降板埋設在地表下，用于監測路基地表的沉降情況。

建議將地面沉降板的底部埋在砂墊層內，并確保管道的頂部與初始壓實面的距離在5～8cm范圍內。需要特別強調的是，管道的頂部位置應低于原始壓實面的位置。接著，需要測量管道的頂部和底部之間的距離，然后將土壤均勻地填充到管道的頂部，并使用壓實工具來確保其穩固。施工人員在進行觀測時，可以通過管頂面下一節的標高來反映第一次的沉降量，而上一節的標高可以作為第二次計算時的參考依據[2]。

為了觀測路堤的整體沉降，沉降板的安裝應在填土的高度達到路床底部時進行,最理想的放置位置應是道路的核心地帶，用于路堤總沉降的管道數量相對地表沉降管道數量較少。

3.2 全斷面沉降管

在公路測量應用中，由鋼絲繞構成的高壓管具有較高的管徑向剛度，因此是最常見的沉降管類型。

當沉降管被埋置后，應在其兩側設置合適尺寸的混凝土池，并確保這些混凝土池配備了合適的蓋板，以防止土壤顆粒進入并對觀測數據產生負面影響。在進行混凝土池的安裝過程中，確保導線等布局不會受到任何干擾。

3.3 邊樁

在高速公路路基填筑施工過程中，路基附近地表在路堤載荷作用下會有一定概率產生位移，因此，路基填筑施工中，相關人員要重點檢查位移。

邊樁的布設是為了施工人員更好地觀測地表位移情況。通常情況下，如果從路堤的坡腳開始到邊溝的外緣是10m的距離，需要設置5個邊樁，5個邊樁應布設在同一水平線上，這些邊樁之間的距離大約是2m。

邊樁的數量并非固定的5個，而是要以能夠有效確保路基穩定性為原則，布設數量合理的邊樁。應該在路基段布設觀測點，觀測點之間的間距為100～200m，在構造物臺背側路段，也應設置2～3個觀察斷面。在觀察點上設置邊樁，確保這些邊樁與水平線保持一致，并通過打入或埋設兩種不同的方法來布設這些邊樁。

地表水平和垂直兩個維度上的位移觀察方法有所不同。在不同條件下采用不同的測量方案可獲得比較準確的結果。對于地表的垂直位移，建議采用高程觀測技術，而對于地表的水平位移，則可以選擇使用單三角前方交會法或銦鋼尺位移計量法進行測量。

4 結語

近幾年，國內公路工程建設，尤其是高速公路施工質量進步非常明顯。而路基施工質量是決定高速公路工程整體質量的關鍵因素。

為此，本文分析了高速公路工程施工中觀測沉降的必要性，提出了沉降觀測點的布設方法。在實際公路工程施工中，要結合工程實況靈活選用最合理的方法。