路基沉降監測技術在軟土路基施工中的應用研究

摘 要：為增強路基沉降監測技術在軟土路基施工中的應用效果，研究如何在中山東路（新津河—蓮鳳路）道路橋梁工程中巧用技術。主要分析了軟土路基施工要點，結合工程沉降監測實施內容，分析技術實際應用內容。通過確定監測范圍、監測頻率，做好監測布置、埋設、保護作業，施測高程控制網，加強現場監測水平。針對沉降量為35mm的測點進行處理，采取強夯法加固土層結實度。借助起重機，持續夯實土層，使其孔隙縮小以達到夯實目的。經過處理后的土層結構質量達到標準。路基沉降監測技術在軟土路基工程中的應用價值較高，可有效預防路基安全問題。并針對類似工程精進路基沉降監測技術，增強技術應用效果。

關鍵詞：中山東路（新津河—蓮鳳路）道路橋梁工程；路基沉降監測技術；軟土路基施工；監測點

中圖分類號：U416" " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2024）11-0073-03

1 軟土路基施工要點分析

1.1 現場調查

路基沉降監測技術開展前，需要通過地質勘查，了解現場地質條件，記錄相關數據信息以作后期監測點布設環節的設計參考，進一步增強監測點布設的科學性。現場信息如地質類型、路基高度、寬度等。

1.2 排水措施

由于軟土地基更容易發生積水問題，因此必須在施工之前完成排水處理。根據現場情況，采取合適的排水措施，如排水溝開挖、排水管道鋪設等。基于科學排水處理，可保證路基排水處于暢通狀態。結合路面排水系統，也可降低軟土對道路橋梁結構構件產生的不良影響。

1.3 地基處理

該種類型的地質條件相對較弱，其強度與承載力更差。為進一步提升路基穩定性，必須采取地基處理施工方法，加強其強度與承載力。采用排水固結法，將土壤中的水分及時排出，使其土層呈現下降趨勢，可有效增強結構強度與穩定性。

施工時，需要將沙井設置在地基中，再碾壓壓實路基。經過碾壓的水分將從沙井中排出。換填法包括挖填和拋石兩種方法，前者更適用于淺層路基施工，通常挖填深度低于2 m[1]。后者適用于路面平整度不佳的環境中，可將石頭拋至路面中央處，促使軟土轉移至道路兩側，即可加強路面強度。

1.4 壓實

軟土層需要借助壓實措施加固結構，必須掌握現場軟土特點，合理控制壓實度，進一步增強路基強度。

1.5 排土與回填

挖土時，需要嚴格控制深度與坡度，注意整體挖土的均勻性，以免土層發生變形問題。回填土壤時，借助填筑方法，對回填土含水量進行控制，避免出現不均勻沉降以及液化的現象。

1.6 路基保護

由于該種類型的路基容易受到外界環境的影響，因此需要做好路基保護。施工單位需要定期檢查路基情況，并采取加鋪土等方式，提高路基抗水毀性與承載性能。

1.7 路基監測與維護

完成路基施工后，需要實時監測與維護路基。主要監測路基沉降以及變形情況，發現異常問題時，可采取相應措施修復與加固土層結構，防止出現安全事故。

2 橋梁工程沉降監測實例

2.1 工程概況

本工程范圍為中陽大道（龍湖片區段）及三條相交道路。中陽大道（龍湖片區段）起點處順接新津河大橋，終點至外砂河西岸，樁號范圍：AK0+000～AK4+380，總長度為4.38 km。工程包含韓津路、南嶺路、東興路3條總長度大約為1.08 km的相交道路。

全線分布有淤泥層、淤泥質土層。淤泥層節本情況：埋深為11.80～17.60 m，厚度為5.70～14.80 m。淤泥質土層基本情況：埋深為34.10～59.20 m，厚度為11.00～31.70 m。道路路堤高度大約為1.6～3.3 m。

2.2 監測內容

本工程監測范圍為工程自身。

檢測頻率的基本要求是要保證監測對象沉降變化全過程監測。具體監測項目及其監測內容見表1。

監測中的特殊情況如下：①監測數據異常或變化速率較大。②勘察時，相關人員未發現地質差的路段，造成后續施工存在安全隱患。③工程事故后重新組織施工。④暴雨或長時間連續降雨。⑤鄰近施工時，周邊環境發生極大變化，如超載、震動等引起的路基問題等，導致地表出現突然沉降的情況，或者出現裂縫后，路段明顯坍塌。

2.3 監測點保護

2.3.1 監測點布設

布設監測點時，根據現場情況，確定監測點布設位置與間距：①軟土地基沉降項目。沿路縱向每100 m間距設置二組4個沉降板，每組2塊沉降板，一組設置在道路中線左側6 m和16 m位置處。另一組設置在道路中線右側6 m和16 m位置處。②沿道路中線，素樁打設范圍每100 m設置一個監測點，監測點放置于正方形布置樁位的形心位置。③邊樁水平位移項目。在填方坡腳外側布設監測點，對坡腳水平位移情況進行實時觀測。④孔隙水壓力項目。分別在淤泥層的下部、中部和上部，每組3個。

采集監測點數據時，應在工程開工之前完成[2]。數據采集次數為3次，并根據其平均數值，確定監測項目的初始值。

2.3.2 監測點保護措施

在相關區域完成測點布設后，及時安裝測點護筒。對于布設了監測元件的部位，則應采取標識進行提醒。注意標識應醒目可見，達到標識提醒的實際目的。根據整體施工進度，以及現場布設的監測點位置，定期巡查監測點布設情況。例如，節假日、重大活動前7 d內，或者極端天氣前后，完成現場巡視工作，及時檢查并要求施工方更換破損的測點保護桶。

2.4 高程控制網施測

2.4.1 布設基準點

基點布設中，各個項目呈現豎向變形監測控制網（點）。根據現場實際情況，在工程中建立高程基準點，選取1個精密水準點，作為本次工程的高程基準點。為方便測點引測，另布設D1、D8、D7、D4工作基點。

2.4.2 埋設基準點

埋設基準點時，為了防止因沉降問題引起的凍脹問題，需要施工人員在現場控制基準點埋設深度，本次工程控制在1.8 m以內[3]。埋設后，則應對埋設深度進行復核，共復測3次，即可保證基準點的穩定狀態。

基準點埋設技術控制如下：①嚴格控制往返較差及環線閉合差，±0.6 mm（n為測站數）以內。②每站高差中誤差在±0.30 mm以內。③建網初期時，每月監測1次為宜。持續監測3個月。每間隔3個月，即可開展1次垂直位移監測網檢測工作。每季度進行1次檢測，持續檢測3次。建網后期，則可更改檢測時間與次數，每隔6個月或者12個月，檢測1次。至觀測工作結束后，即可停止觀測。

2.4.3 監測方法

監測使用幾何水準測量方法。監測儀器為電子水準儀，型號為TrimbleDINI03，可實時觀測現場數據信息。按照“后、前、前、后”的順序，增強觀測效果。

注意事項有以下5點：①定期檢查監測儀器運行狀態，以免出現數據異常的問題。②保證觀測人員一致性、儀器一致性以及測站一致性。③保證觀測環境及成像條件處于良好狀態。④觀測前，對數據記錄文件中的控制限差參數進行檢查與設定。⑤觀測時，嚴格按照技術要求進行相關觀測項目，保證觀測結果的準確性。

2.4.4 監測數據處理

采用平差計算方法，對相關觀測數據進行處理與分析。完成觀測之后，系統可自動生成原始電子觀測文件，并利用數據傳輸處理軟件，上傳該文件。數據檢查合格之后，可借助專用水準網平差軟件，完成嚴密平差，以計算不同監測點的高程值。

將穩定的基準點作為起算基礎，對獨立閉合差、2個以上的基準點相互復合差進行全面檢查與復核。使用專業平差軟件，計算觀測參數。參數允許誤差應在0.1 mm左右。根據工作基點各期高程值，判斷基準點的實際變動情況。如整體變動較大，則需要基于穩定基點下，重新獲取高程值。更新高程值后，如基點仍有變動情況，則應對原有基點位置進行改善，選擇合適的位置布設工作基點。

對基點變形數據的穩定性進行分析時，應保證精密水準點的穩定。對于臨近的2個工作基點變動情況，應比較各自的高程值。基點變形量比最大誤差數值小時，則代表基點無變動情況，或者變動較弱。如變動較為明顯，則應重新獲取高程值，或者布設新工作基點，避免再次出現變動大的問題。

2.5 現場監測作業

2.5.1 軟土地基沉降監測

采用接桿式觀測標，對預壓區監測點進行堆載。嚴格控制觀測標長度，本次工程選用了鋼管與鋼板，組件成觀測標應用。其中，鋼管長度為100 mm、直徑為25～40 mm；鋼板規格為500 mm×500 mm ×10 mm；搭配接長桿連接，其長度為50 cm。

軟土地基沉降監測技術流程如下：①按照提前設計好的樁號斷面，在砂墊層整平驗收后、施打排水板之前，將沉降板預埋入砂墊層底部。②對初始標高進行檢測，根據不同測量的標高差，計算本階段的地基沉降量。③填土至一定高度后，及時開展接管作業。先測量下面鋼管標高，標高為頂面標高，并計算出地基沉降量。接管后，確定初始標高。將接管后的頂面標高作為本階段的初始標高，跟隨填土增高情況，逐步升高接管。

2.5.2 深層分層沉降監測

該階段的沉降監測要點如下：①埋設儀器之前，根據沉降環設計標高，固定每一個沉降環，并將其連接至引導管上。②沉降環在安裝時4個彈性片朝上，并固定在固定環下側，使沉降環只能向下移動，而不能上移。③引導管最下端比最深沉降環深50～80 cm，頂端高出地面40～50 cm，并加保護蓋。使用膠帶密封引導管最下端管口，檢查密封情況，確保密封緊實。④每個沉降環下端距引導管接頭距離應大于該沉降環的預估沉降量，防止沉降環沉降過大碰到接頭處被卡住，影響沉降觀測質量。上下相鄰兩個沉降環距離大于兩個沉降環間土體預估沉降量，避免上面沉降環被下面沉降環的固定環卡住，影響沉降觀測結果。⑤鉆孔時，使用鉆機完成相關作業。鉆進應達到設計要求與埋設深度，保證鉆孔的垂直性，其偏差應小于1.5％。⑥在引導管到達一定深度后，沉放時不斷用清水將其注滿，防止由于鉆孔中浮力太大而漂起，埋設沉降環后，使用相關儀器進行全面觀測。儀器包括測頭、接收器、水準儀、鋼尺。至沉降環處于穩定狀態時，即可進行觀測，并將數值作為初讀數。

2.5.3 邊樁水平位移監測

選定水平位移監測控制點后，及時安裝全站儀。調整儀器時，對其他水平位移監測控制點進行后視，之后測量出各個基準點的參數數值，如角度、距離等。

監測注意事項：①檢驗儀器情況，確保儀器應用正常。②保證儀器、覘牌安裝穩固。③觀測時，確保儀器溫度與外界溫度一致。

2.5.4 孔隙水壓力監測

采用正弦式孔隙水壓力計進行測量，先卸下儀器的透水石和開孔鋼管，并通過熱泡處理，將其中的氣泡排除干凈。然后浸泡透水石，使其達到飽和狀態。禁止與空氣接觸。最后在淤泥層的下部、中部和上部，分別布設孔隙水壓力計。每組布設3個。

3 監測成果分析

3.1 觀測點沉降量分析

4個觀測點的沉降量情況如下：①第一個觀測點沉降量為20 mm，屬于正常沉降范圍。②第二個觀測點沉降量為35 mm，略微高于正常范圍，需要在后期關注。③第三個觀測點沉降量為18 mm，屬于正常沉降范圍。④第四個觀測點沉降量為28 mm，接近正常沉降范圍上限。

3.2 處理措施

針對沉降量為35 mm的測點進行處理，采取強夯法加固土層結實度。利用起重機持續夯實，將土層孔隙縮小后，即可達到土層夯實的效果。經過處理后的土層結構質量達到標準。

4 結束語

本次工程在采用路基沉降監測技術時，通過設定監測范圍、監測頻率與周期、監測點保護、高程控制網施測、現場監測的方法，明確不同測點的沉降情況。針對沉降較為嚴重的土層進行夯實，避免路基結構出現不穩定的情況。路基沉降監測技術在軟土路基工程中的應用價值較高，可有效預防路基安全問題。未來發展中，還應針對類似工程精進路基沉降監測技術，增強技術應用效果。

參考文獻

[1] 王維.軟土地區公路沉降段路基夯實施工技術研究[J].交通世界，2023（34）：127-129.

[2] 柯文路.影響公路軟土路基沉降因素及施工防治技術[J].四川建材，2023，49（8）：176-178.

[3] 吳志輝，于濤，楊維，等.高速公路填筑路基沉降監測和預測分析[J].交通世界，2024（Z2）：67-69.

收稿日期：2024-05-20

作者簡介：王維（1988—），男，滿族，遼寧鞍山人，本科，工程師，研究方向：地鐵施工變形監測、軟土路基處理沉降觀測、建筑基坑變形監測等。