高速公路路基沉降监测与施工控制技术研究

陈中文

【摘要】路基沉降监测对于高速公路工程建设具有重要的意义，也是对其进行控制的基本依据。实际的监测过程中，应结合监测效率、成本造价、施工影响等多种因素，选取最为适宜的监测方法，以此掌握道路路基的基本沉降情况，并以此为前提，在施工的前、中、后期均采取一定的控制措施，从而将路基沉降控制在最低的水平，提高高速公路工程的总质量。

【关键词】高速公路；路基沉降；监测；控制技术

一、路基沉降概述

路基沉降按产生沉降的部位可分为地基沉降和路堤本体沉降。按其产生的原因和次序又可分为：

1、瞬时沉降：是指加荷后瞬时发生的沉降，对饱和土地基，土中水尚未排出的条件下，沉降主要由土体侧向变形引起。对于严格的土体一维变形情况，瞬时变形很小，接近于0；对于土体的二维或三维变形情况，则瞬时沉降占地基总沉降量的比例较大。

2、固结沉降：是地基沉降的主要部分，是指超静孔隙水压力逐渐消散，使土体积压缩而引起的渗透固结沉降，也称主固结沉降。固结沉降随时间变化，沉降时间长。

3、次固结沉降：是指超静孔隙水压力基本消散后，主要由土粒表面结合水膜发生蠕变等引起的沉降。次固结沉降通常较小，且历时较长，在总沉降中所占比例小于10%。因此，在路基设计中，次固结沉降通常不予考虑，只计算瞬时沉降和主固结沉降。

路堤本体沉降产生因素主要有：①路堤填料压实；②路堤边坡侧向变形；③路堤受汽车动荷载作用范围内的填料，因受荷载重复作用而产生累积残余变形。专家学者们已经对路基沉降的预测及计算有了大量研究，本文对高速公路路基沉降监测与施工控制技术进行了探讨与研究。

二、高速公路路基沉降的监测方法

1、检测桩

用木桩和钢钎钉人土中，用水准仪超平，即可测量土体表面的沉降量。此方法比较简单，只能测定建筑物表面的沉降量，无法测试土体内的某一位置的沉降，对填土施工还有十扰因素。

2、地基系数的检测（K30法）

路基在外力作用下会产生变形，变形量直接影响到路面的使用寿命。而路基表层变形量很难用物理指标（如压实度）来衡量。因此有必要建立一个力学指标（地基系数）来对工程质量进行控制。K30平板载荷试验作为一种抗力指标，能够直观地表征路基刚度及承载能力，物理意义明确，针对性强，与传统物理量纲相比具有明显的优越性，公路路基检测应该有针对的引入这一检测方式。

3、沉降杯

将盛水密闭容器置于土中，容器上接出进水管、排水管和排气管至填土以外。进水管外部与测量杯相连。容器灌水后，容器内部的水位与外部观测水位一致，则可以通过观测量杯中的水位得到容器的沉降。其优点是构造简单，建造低廉，缺点是3根管的埋填要求比较高，如果埋设不平，容易形成气饱阻塞水管，使测试无法进行，此方法比较少用。

4、磁环沉降仪

磁环沉降仪由分层沉降管、磁环、波纹管和分层沉降仪组成。在路基中间用钻机打孔至持力层，根据地质情况在相应深度处安装磁环，下好沉降管后，用膨胀土封孔，以便磁环和地层同步沉降，用分层沉降仪测量各磁环的位置，分别计算各地层的沉降量。其优点是操作简便，易于测试。其弱点同沉降板相似，主要是影响填土压实施工，机械容易撞坏沉降管，且形成压实死角，降低压实质量。

5、水平测斜仪

与水压式剖面沉降仪相似，水平测斜仪也由沉降管和二次测试仪器组成。不同的是水平测斜仪无需注水系统，其沉降管是特制的PVC管。

探头内的主要元件是伺服加速度传感器。由于地基沉降，探头处于倾斜方向，通过重力加速度在敏感水平轴上的投影，可精确测量探头的倾角，再根据探头长度得到探头两端的高程差，从而得到沉降值。

三、高速公路路基沉降的控制技术

1、施工前控制

1.1强化地质勘察

对于路基沉降而言，其最直接的影响就是使地面出现了不同程度的沉降，所以可以从掌握地面沉降情况中入手。路基出现沉降的主要原因是由于土层被压实，使其形状发生了不规则的变化，路基的沉降不仅仅与路堤的高度及断面有关，还会受到地质条件的影响。所以，对路基沉降原因进行细致的分析和探索是控制沉降的重要基础。对于一些地质报告较为复杂、特殊的部分，需要加强勘察，尽可能的扩大范围，在切实掌握地质情况的前提下，合理解决道路路基沉降方面的问题。

1.2改良土性

①排水固结

在软土路基中安装竖直方向上的排水设备，使其在自身具备的渗透性作用下，将软土路基中的水分排出，使其形成固结沉降，提高土体的实际强度与承载能力，以此降低路基的沉降量。若运用超出堤坝负荷进行预压则可将此过程称之为重载。

②强夯加固法

强夯加固法具有很大的适用范围，而却成本低廉，操作简便，可实现就地取材。但是对于具有一定粘性的软土路基而言，由于此类路基的含水量过大，所以即使受到了剧烈的撞击，也无法快速将水分排出，使得路基上土体逐渐呈现出液化的形态。

2、施工过程控制

2.1密切注意挖方段施工

在施工过程，需选用具有一定渗水性的材料将挖方位置的土层进行更换，一般情况下，深度应达到80cm左右。任何一种需要压实或挖掘的位置，都应缓慢执行，切不可突然更改，而且排水沟必须要延伸至沟底，以此确保路堤中不会进水，减少路面的沉降量。

2.2密切注意不良地质条件段施工

对于基础条件较差的路段，需将其软层全部清理，然后运用具有一定防渗能力的材料进行重填，保证路基的高度切实满足设计要求。路基是道路的主体，不允许出现任何问题，所以必须要严格依照规范对其各个部分进行检验，如果存在不合标准的情况，应立即对其进行处理和整改，从而有效防止高速公路路面出现大范围的沉降。

3、施工后控制

3.1观测断面设置

观察并测量路基断面的纵向间隔距离，通常情况下会保持在20-50m以内，如果地形规模较大或条件变化明显，则需适当加宽过渡段。

3.2观测测试项目

注重道路建成后的沉降监测。对于常规的路基土而言，可使用混凝土桩观察测点两侧的沉降程度。对于软土路基而言，需结合路基的实际厚度，在坡脚桩处设置观测点。

3.3路基沉降预测

在道路工程的施工过程中，应对路基沉降的实时监测信息进行全方位的分析，并将其进行分类和整理，根据监测结果和施工路段中沉降的实际速率进行填筑施工工作，如果路基的形变速率过大，则应立即对填筑的速度进行调整。在此基础上，对路基可能发生的沉降进行预测，并制定相应的处理方案。

结束语

总而言之，基于引发路基沉降的多元化因素，我们只有制定科学有效的控制处理措施，良好应用施工预防处理技术，才能降低不良损失，控制不均匀沉降现象，提升公路工程整体建设质量水平，并创设显著效益。

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