公路工程路基沉降及監(jiān)控要點(diǎn)的探討
　　陳桂財(cái)1官水根2
　　1樂安公路分局；2撫州博信公路工程監(jiān)理咨詢中心；
　　對于公路路基路面設(shè)計(jì)，根據(jù)規(guī)范要求，必須滿足足夠的剛度、強(qiáng)度和水穩(wěn)定性。在工程設(shè)計(jì)和施工中，路基的整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)直接關(guān)系到工程的有效使用，就路基沉降問題，產(chǎn)生原因主要為路基填筑壓實(shí)不夠和軟土路基未處理到位所致，特別是軟土路基的處理是造成路基沉降的根源。為此，對于公路工程軟土路基的設(shè)計(jì)及處理就顯得非常重要，軟土路基處理效果不僅與設(shè)計(jì)計(jì)算的方法有關(guān)，而且與施工質(zhì)量的控制密切相關(guān)。
　　在此，作者根據(jù)多年從事施工管理經(jīng)驗(yàn)，并借鑒同行一些成功的處理辦法，從軟土路基施工中沉降的觀測試驗(yàn)入手，對監(jiān)控要點(diǎn)方面進(jìn)行了初步分析，推薦幾種常用的軟土路基處理方法，以供探討。
　　一、沉降觀測方法
　　路基沉降試驗(yàn)包括兩個方面內(nèi)容：觀察填土路基的自身沉降；觀察軟土路基基底在路基填土重力等作用下的沉降。
　�。ㄒ唬┯^測試驗(yàn)設(shè)置方式
　　1.在不同的觀察位置豎直埋置一根導(dǎo)管（用中6cm鋼管制作），導(dǎo)管下端設(shè)置砼底座（30#普通混凝土，幾何尺寸為0.5×0.5×0.2m）豎直放一根自由導(dǎo)桿（外徑2cm鋼管），導(dǎo)桿下端和另一混凝土底座（30#普通混凝土，幾何尺寸為1.0×1.0×0.2cm）相連，并與所要觀察的位置平齊，結(jié)合填土高及便于觀察和操作等實(shí)際情況，導(dǎo)管和導(dǎo)桿采用逐節(jié)連接方式進(jìn)行加長，每節(jié)長度一般按3m或2m進(jìn)行選擇。2m導(dǎo)管和導(dǎo)桿主要用在最上一節(jié)。導(dǎo)管和導(dǎo)桿上端伸出路面頂適當(dāng)高度以便于工程竣工后跟蹤觀察。
　　2.在路基左右兩側(cè)邊坡底線各設(shè)置二排混凝土底座觀測樁橫軸對齊，第一樁離邊坡底線2m，第二排樁離第一排樁5m，根據(jù)路線中線15m為個觀測斷面，依次設(shè)置觀測樁，并測出各觀測樁的標(biāo)高后跟蹤觀測。
　�。ǘ�）儀器和測量精度要求
　　沉降觀測要求沉降觀測采用精度較高的水準(zhǔn)儀，以二級中等精度要求的幾何水準(zhǔn)測量高程，觀測精度應(yīng)小于2mm；觀測頻率視不同時(shí)期而定，其中填筑期為每日觀測1～2次，預(yù)壓期第1～4周隔日觀測1次；預(yù)壓期第四周至第三個月每周觀測1次：預(yù)壓期第三個月以后至上路面完畢后每半個月觀測1次；從營運(yùn)開始至設(shè)計(jì)觀測期每隔3個月觀測1次。
　�。ㄈ�）沉降觀測的成果分析
　　1.隨著填筑高度的增加迅速增大，當(dāng)路基填筑即將竣工和竣工后，路基沉降又呈緩慢增加形式，直至路基完全穩(wěn)定下來，路基在初始填筑過程中，由于原地基具有一定的承載力可以隨一定高度填土產(chǎn)生的壓力，在地基容許承載力范圍內(nèi)，地基沉降呈現(xiàn)出類似彈性變化的形式，即地基沉降隨著填土高度的增加而增加。當(dāng)填土增加到一定高度時(shí)，即土方填筑產(chǎn)生的壓力等于地基承載力地，地基受力處于要限狀態(tài)。當(dāng)填筑高度繼續(xù)增加，地基承載力進(jìn)入強(qiáng)化階段，原地基土體結(jié)構(gòu)被破壞，地基土顆粒在外力作用下重新排列形成新的結(jié)構(gòu)，使地基承載力得到增強(qiáng)。地基土結(jié)構(gòu)的變化，是該階段地基發(fā)生明顯沉降的根本原因。
　　2.為確保路基本身不發(fā)生壓縮沉降，路基施工時(shí)，宜選擇低液限粘土或低液限粉土作為路基填料。填料要分層進(jìn)行，每層壓實(shí)厚度宜控制在10～30cm范圍內(nèi)。
　�。ㄋ模�測量成果的整理
　　首先檢查記錄的數(shù)據(jù)和計(jì)算是否正確，觀測限差是否符合要求，文字說明是否齊全，然后將觀測數(shù)據(jù)填入表，計(jì)算相鄰兩期的觀測的沉降量和累計(jì)沉降量。
　　二、沉降觀測的監(jiān)控要點(diǎn)
　�。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)要求
　　根據(jù)公路地質(zhì)條件，穩(wěn)定與沉降觀測斷面分主控?cái)嗝婧鸵话憧刂茢嗝�。主控�(cái)嗝娣侄伍L度為300m，一般控制斷面為50m。在施工期間嚴(yán)格對軟土路基進(jìn)行沉降和穩(wěn)定的跟蹤觀測。
　　每填筑一層應(yīng)觀測一次，如果兩次填筑時(shí)間間隔較長，第3天至少觀測一次。路堤填筑完成后，預(yù)壓期間根據(jù)穩(wěn)定情況而定，預(yù)壓前期7～10d觀測一次，預(yù)壓后期每半月觀測一次。沉降板由鋼底板、金屬測桿和保護(hù)套桿組成，底板尺寸為50cm×350cm×3cm，金屬測桿直徑為5cm，保護(hù)套管尺寸以能套住金屬測桿并使測量時(shí)測尺進(jìn)入套管為宜。
　�。ǘ�）監(jiān)控要點(diǎn)
　　1.水準(zhǔn)點(diǎn)布置的要求，水準(zhǔn)點(diǎn)要求選在垂直于路邊線15m外的距離，土質(zhì)堅(jiān)硬便于長期保存和使用的地點(diǎn)，并埋設(shè)混凝土水準(zhǔn)標(biāo)石，以便在路堤施工時(shí)進(jìn)行沉降觀測。
　　2.測量儀器定期校核，必須滿足測量精度要求；三、四等水準(zhǔn)測量采用DS3水準(zhǔn)儀，配用3m長的紅、黑面木質(zhì)水準(zhǔn)尺。水準(zhǔn)尺各部分轉(zhuǎn)動靈活，望遠(yuǎn)鏡制微動螺旋作用應(yīng)可靠，調(diào)焦鏡運(yùn)用及目鏡調(diào)節(jié)不能有明顯的晃動現(xiàn)象。每次觀測前除檢驗(yàn)圓水準(zhǔn)器、十字絲位置正確性，自動安平水準(zhǔn)儀補(bǔ)償器靈敏度等項(xiàng)目處，必須正確進(jìn)行f角的檢驗(yàn)。精密水準(zhǔn)儀按國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范進(jìn)行檢驗(yàn)：普通水準(zhǔn)儀按國家三、四等水準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行檢驗(yàn)。DS1水準(zhǔn)儀1角不應(yīng)超過15":DS3型水準(zhǔn)儀不應(yīng)超過20"。
　　三、軟土地基路基處理
　　所謂軟土，從廣義上講，就是強(qiáng)度低、壓縮性高的軟弱土層。在軟土地基上修筑路基，若不加處理，往往會發(fā)生路基失穩(wěn)或過量沉陷，導(dǎo)致公路破壞或不能正常使用。習(xí)慣上常把淤泥、淤泥質(zhì)土、軟粘性土總稱為軟土。軟土的特性主要表現(xiàn)為天然含水率高、孔隙比大。含水量在34～72%之間，孔隙比在1.0～1.9之間，飽和度一般大于95%，液限一般為35～60%，塑性指數(shù)為13～30。
　　當(dāng)路堤經(jīng)穩(wěn)定驗(yàn)算或沉降計(jì)算不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，必須對軟土地基進(jìn)行加固。加固的方法很多，常用的方法有：
　　1.塑料排水板：塑料排水板是帶有孔道的板狀物體，插入土中形成豎向排水通道。因其施工簡單、快捷，應(yīng)用較為廣泛。最大有效處理深度5m。
　　2.砂井：砂井是利用各種打樁機(jī)具擊入鋼管，或用高壓射水、爆破等方法在地基中獲得按一定規(guī)律排列的孔眼并灌入中、粗砂形成砂柱。由于這種砂井在飽和軟粘土中起排水通道的作用，又稱排水砂井。砂井頂面應(yīng)鋪設(shè)墊層，以構(gòu)成完整的地基排水系統(tǒng)。砂井適用于軟土層厚度大于5m時(shí)。最大有效處理深度18m。
　　3.袋裝砂井：井徑對固結(jié)時(shí)間的影響沒有井距那樣敏感。但一般砂井如果井徑太小，既無法施工，也無法防止因地基變形而斷開失效。因此，現(xiàn)在廣泛采用網(wǎng)狀織物袋裝砂井，其直徑僅8cm左右，比一般砂井要省料得多，造價(jià)比一般砂井低廉，且不會因施工操作上的誤差或地基發(fā)生水平和垂直變形而喪失其連續(xù)性。最大有效處理深度18m。
　　4.排水砂墊層：排水砂墊層是在路堤底部地面上鋪設(shè)一層砂層，作用是在軟土頂面增加一個排水面，在填土的過程中，荷載逐漸增加，促使軟土地基排水固結(jié)滲出的水就可以從砂墊層中排走。為確保砂墊層能通暢排水，要采用滲水性良好的材料。砂墊層一般的厚度為0.6～1.0m。為了保證砂墊層的滲水作用，在砂墊層上應(yīng)該填一層粘性土封住水不讓水返上路基。在路基兩側(cè)要修好排水溝，通過砂墊層滲出的水通過排水溝排出路基外，以保持路基的穩(wěn)定。
　　5.土工織物鋪墊：在軟土地基表層鋪設(shè)一層或多層土工織物，可以減少路堤填筑后的地基不均勻沉降，又可以提高地基的承載能力，同時(shí)也不影響排水。對于淤泥之類高含水量的
　　超軟弱地基，在采用砂井及其他深層加固法之前，土工織物鋪墊可作為前期處理，以提高施工的可能性。
　　6.預(yù)壓：在軟土地基上修筑路堤，如果工期不緊，可以先填筑一部分或全部，使地基經(jīng)過一段時(shí)間固結(jié)沉降，然后再填足和鋪筑路面。最大有效處理深度30m。
　　7.擠實(shí)砂（碎石）樁：擠實(shí)砂樁是以中擊或震動的方法強(qiáng)力將砂、石等材料擠入軟土地基中，形成較大的密實(shí)柱體，提高軟土地基的整體抗剪強(qiáng)度，減少沉降。最大有效處理深度20m。
　　8.旋噴樁：利用工程鉆機(jī)，將旋噴注漿管置入預(yù)定的地基加固深度，通過鉆桿旋轉(zhuǎn)，徐徐上升，將預(yù)先配制好的漿液，以一定的壓力從噴嘴噴出，沖擊土體，使土和漿液攪拌成混合體，形成具有一定強(qiáng)度的人工地基。最大有效處理深度20m。
　　9.生石灰樁：用生石灰碎塊置于樁孔中形成樁體，稱為生石灰樁。最大有效處理深度20m。
　　10.換土：采用人工或機(jī)械挖除路堤下全部軟土，換填強(qiáng)度較高的粘性土或砂、礫、卵石、片石等滲水性材料。最大有效處理深度3m。
　　11.反壓護(hù)道：反壓護(hù)道是在路堤兩側(cè)填筑一定寬度和一定高度的護(hù)道。它利用力學(xué)平衡以保持路基的穩(wěn)定。
　　四、結(jié)語
　　軟土路基處理效果不僅與設(shè)計(jì)計(jì)算的方法有關(guān)，而且與施工質(zhì)量的控制密切相關(guān)：軟土路基的監(jiān)控，嚴(yán)格按照規(guī)范組織施工對沉降觀測數(shù)據(jù)的整理分析，確定和優(yōu)化施工參數(shù)，進(jìn)行信息化施工，指導(dǎo)軟土路基施工，其工程質(zhì)量是能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的。從采用單一地基處理技術(shù)走向因地而易，各種方法綜合使用。地基處理不可能完全消除工后沉降，路堤高度是影響工后沉降的重要因素，地基條件是影響地基處理效果的主要因素，在軟土層厚度能打穿的情況下，應(yīng)堅(jiān)決打穿以充分發(fā)揮砂井或粉噴樁的作用，在軟土層較厚的情況下，應(yīng)采用超載預(yù)壓加砂井聯(lián)合處理方法，在路堤高度不大的地段可采用超載預(yù)壓不處理地基辦法。

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