沉降觀測在高路堤施工中的應(yīng)用
蘇慶峰1郭 潔2
摘要：本文通過河南省京珠加寬安新No.10標(biāo)，沉降觀測在高路堤填筑過程中的運(yùn)用，論述了如何通過沉降觀測來加強(qiáng)對高陡路堤填筑的質(zhì)量控制，減少路基沉降對后期路面施工造成的不利影響。
關(guān)鍵字：高速公路 拼接 位移 沉降觀測 填筑速率 沉降速率
1、前言
修建高等級公路在高填方路段進(jìn)行路基填筑，多年來一直是公路建設(shè)的一個重大技術(shù)難題，特別是加寬路段，由于計算理論，數(shù)學(xué)模式不同，各地土質(zhì)的差異以及勘探手段、施工工藝、工期、標(biāo)準(zhǔn)、筑路材料、地質(zhì)環(huán)境等各種問題的差別，使路堤填土問題顯得更為復(fù)雜和突出。多年的公路建設(shè)表明：高路堤填筑是公路建設(shè)問題集中地段，也是影響工期、造價的重要因素。近年來我國對沿海地區(qū)軟土地基上修建公路的研究較多，但對高路堤下、河灘漫流相軟土的變形規(guī)律研究較少，我們通過河南省京珠加寬安新No.10標(biāo)高路堤填筑的穩(wěn)定和沉降觀測研究，可以驗證地基處理方案，確保施工速度和質(zhì)量；同時也為高速公路在內(nèi)陸和山嶺重丘區(qū)的修建積累經(jīng)驗。
2、高路堤填筑的路基處理
京珠加寬安新No.10標(biāo)位于河南省北部，位于鶴壁市淇縣城郊鄉(xiāng)。高路堤主要分布在跨河流和互通區(qū)，新老路拼接前首先做好原地面的填前碾壓，一般路段在清表20~30cm后進(jìn)行沖擊碾壓，確保路基壓實度�？紤]到原路基邊坡采用草灌防護(hù)，灌木根莖發(fā)達(dá)，扎入土層較深，因此考慮到原路基邊坡按50cm厚進(jìn)行削坡，清除植物根系后開挖臺階，為盡量將坡腳為軟弱土層挖除又盡量保持原路基的穩(wěn)定，除基底第一層臺階高度按1.2m控制以外，其上臺階高度均為80cm ,其上臺階高度均為80cm，均滿足臺階寬不小于1m的規(guī)范要求。臺階面向內(nèi)傾斜4%，為縮減新老路基差異沉降，防止縱向裂縫的產(chǎn)生，在填方路段采用合適的路基處理方式。地表水比較豐富，加上填土高度高，其中最高處達(dá)到12米之多，因此對地基的處理顯得非常重要。
我們在施工中根據(jù)不同的地形、地質(zhì)條件，將高路堤填筑劃分為兩類：一般路段高路堤和陡坡路段；據(jù)此采用不同的處理措施。一般路段高路堤：我們根據(jù)不同的分級及周圍地質(zhì)地貌采用不同的
路堤填料和不同的坡率進(jìn)行填筑，同時對邊坡進(jìn)行防護(hù)。對填土高度達(dá)到8米以上的高填方路段，提高路基壓實標(biāo)準(zhǔn)，地表基底壓實度≥93%，上、下路堤壓實度≥95%。同時在路基底部鋪兩層（層間距80cm）高強(qiáng)土工格室，再在路床、上路堤鋪設(shè)兩層土工格柵（間隔60cm）。高強(qiáng)土工格室敷設(shè)層填料應(yīng)采用顆粒松散的沙粒狀土，均勻鋪灑后再進(jìn)行路堤壓實。對有收坡角要求路段的高填方路段主要采用擋墻來進(jìn)行加固處置。
陡坡路堤：當(dāng)?shù)孛婵v坡大于1：2.5時，為陡坡路段，應(yīng)將原地面挖成不小于2.0米的臺階，挖成4%向內(nèi)傾斜坡度，并進(jìn)行穩(wěn)定性計算，確定加固處理措施。主要有兩大措施，一是改善基底條件采用土工材料加固處理，二是設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)物漿砌擋墻，當(dāng)路基填土大于8米時，在路基底部鋪兩層（層間距80cm）高強(qiáng)土工格室，再在其上面鋪設(shè)兩層土工格柵（間隔60cm）高強(qiáng)土工格室敷設(shè)層填料應(yīng)采用顆粒松散的沙粒狀土，均勻鋪灑后再進(jìn)行路堤壓實。
在高填方路段為提高地基承載力、加快路基沉降，減少施工后沉降量，我項目部采用了沖擊碾壓施工工藝，每填高兩米沖擊碾壓一次，每次15遍。
3、沉降觀測的設(shè)置
高路堤填筑最突出的問題是路堤的穩(wěn)定和沉降�！豆�路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 017---96，以下簡稱規(guī)范）規(guī)定（7.6.1）：高速公路、一級公路及二級公路工程在路堤施工中必須進(jìn)行沉降和穩(wěn)定的動態(tài)觀測。穩(wěn)定觀測主要是指施工過程中對超過極限高度的路堤壩進(jìn)行側(cè)向位移觀測；沉降觀測是指在鋪筑路面以前的施工過程中對路堤壩的垂直變形進(jìn)行觀測。這一方面可保持路堤在施工中的安全和穩(wěn)定，另一方面能正確預(yù)測施工后沉降，使施工后沉降控制在實際的允許范圍之內(nèi)。
為了更好的觀測沉降在路基施工過程中的影響，我們對此高填方地段進(jìn)行了長期的連續(xù)觀測，獲得了大量數(shù)據(jù)，沉降觀測具體應(yīng)用分析如下：
觀測儀器及其埋設(shè)情況：
按照《規(guī)范》規(guī)定，主要觀測儀器有：
儀器名稱 觀測項目 觀測目的

沉降板
地表沉降量 用于沉降觀測。根據(jù)測定數(shù)據(jù)調(diào)整填土速率，預(yù)測沉降趨勢，確定預(yù)壓時間和結(jié)構(gòu)物及路面施工時間；提供施工期間沉降土方量的計算依據(jù)。
位移樁 地下土層分層
水平位移量 用于穩(wěn)定觀測與研究。用作掌握分層位移量,推定土體剪切破壞的位置。
沉降板的埋設(shè)方法：
（1）、在埋設(shè)點地面挖一500*500*200mm左右的土坑，坑內(nèi)用厚30-50mm黃砂墊平壓實。
（2）、將沉降板平放在坑內(nèi)，四周用黃砂填士并用水準(zhǔn)校正水平，再回填土整平壓實。
（3）、填料時，應(yīng)先在沉降板周圍填料壓實，以保護(hù)沉降板，護(hù)通管埋設(shè)與離底板30cm處。
（4）、沉降板、測桿連接4米高度，傾斜度不大于1度。
位移樁的埋設(shè)方法：
（1）、位移樁的埋置深度以地表不小于120cm為宜，樁頂露出地面的高度不應(yīng)大于10cm。
（2）、埋設(shè)方法可采用打入或者開挖埋入，要求樁周圍回填密實，樁周上部40cm用混凝土澆筑固定，確保位移樁埋置固定。而且
4、觀測結(jié)果及分析：
（1）、水平位移
水平位移是控制填筑速率的主要因素。水平位移速率過大，有可能會引起地基產(chǎn)生較大變形而失穩(wěn)，同時也會引起較大的附加沉降。因此，在施工過程中應(yīng)該嚴(yán)格控制填土速率。《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》JTJ033-95規(guī)定：水平位移速率不大于0.5cm／晝夜。濟(jì)邵高速第九合同段在高路堤施工中，由于采取的土工材料對地基進(jìn)行了處理，再加上其它各種因素導(dǎo)致的路基填土速度較慢，所以地基土體有充足的時間固結(jié)，水平位移發(fā)展緩慢。保證了在整個路基的施工過程中，水平位移都在規(guī)范控制范圍內(nèi)，無地基失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。
（2）、垂直位移
垂直位移是地基的壓縮變形，包括地基的瞬時沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)變形。路堤填筑期間的垂直位移主要包括地基的瞬時沉降和固結(jié)沉降，由沉降板觀測。飽和軟粘土的壓縮變形，主要是因為孔隙水的排出造成的，即固結(jié)過程。垂直位移反映著地基的超靜孔隙水壓力的消散情況，即地基的固結(jié)程度。沉降觀測為控制填土速率，預(yù)估總沉降量及工后沉降提供重要資料，并根據(jù)觀測結(jié)果對路堤填土速率等做出必要調(diào)整。
《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》JTJ033-95規(guī)定：路堤中心線地面沉降速率每晝夜不大于1.5cm,坡腳水平位移速率每晝夜不大于0.5cm。觀測結(jié)果應(yīng)結(jié)合沉降和位移發(fā)展趨勢進(jìn)行綜合分析。其填筑速率，應(yīng)以水平位移控制為主，如超過此限應(yīng)立即停止填筑。我們在路基施工過程中先采用土工合成材料對路基基底進(jìn)行處理，而且在填筑過程中采用了沖擊碾壓施工工藝，所以地基沉降基本穩(wěn)定，在整個施工期間沉降速率一直都較小�？刂圃谝�(guī)范的允許范圍之內(nèi)。
5．結(jié)束語
盡管我們對基地采用了土工合成材料進(jìn)行了處理，并采用了沖擊碾壓施工工藝。但是畢竟是高填方，地基的固結(jié)、穩(wěn)定需要一個過程，而且施工期結(jié)束后還要發(fā)生蠕變，產(chǎn)生次固結(jié)沉降。 因此在高填方路基施工時，應(yīng)依據(jù)規(guī)范控制施工速度，并嚴(yán)密及時地進(jìn)行穩(wěn)定、沉降觀測，一旦出現(xiàn)異常情況，應(yīng)減緩施工進(jìn)度，防止路基破壞。
參考文獻(xiàn)
1．《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ．017—96)
2．《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》 (JTJ．033—95)
3．《地基處理手冊》編寫委員會，地基處理手冊。中國建筑階段工業(yè)出版社， 1988

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