山区高速公路软基变形规律及沉降预测应用研究

张春辉 （中铁十六局第一工程有限公司，北京 101300）

1 工程概况

海西网漳州云霄至平和（闽粤界）高速公路A7标段起点桩号K71+650位于交盾特大桥桥头附近，经交盾特大桥和玉和隧道后至顶寨村，经下石后路线往西南，终点K79+940位于崎岭乡际头村。合同段路线全长8.29km，总投资4.35亿元。

本合同段按双向4车道高速公路标准建设，设计车速80km/h。整体式路基宽24.5m、分离式路基单幅宽12.25m。桥梁设计荷载采用公路-Ⅰ级，设计洪水频率：特大桥为1/300，其他桥涵和路基为1/100。隧道采用分离式隧道，隧道内断面净宽10.25m，净高5.0m。文章以实际工程为例，对山区高速公路软基变形规律和沉降预测进行分析和探讨。

2 山区高速公路软基监测点布设

2.1 埋设软基监测仪器和测点

在进行路基观测之前，需要根据观测点将沉降板埋设好，沉降标主要由管节、底座以及PVC管保护管帽3个部分构成。在砂垫层下埋设沉降标。在进行沉降板的安设时，其水平度要通过水平尺进行矫正，然后使用铅垂控制垂直度，在砂垫层上进行适当的搓揉，使砂垫层和底板可充分接触，防止出现局部虚空的情况。然后再次回填夯实，要求将沉降标从路基面露出的高度控制在50cm以内，见下图。

沉降测点埋设图

2.2 埋设孔隙水压力计

在进行孔隙水压力计的埋设时，首先使用钻机进行钻孔，然后进行单只埋设，以保证不影响孔隙水压力计的检测准确率。钻孔到设计的深度后，首先要预留出30cm，然后压入孔隙水压力探头，探头压入至原状土层中即可。然后使用粘土进行封孔。埋设孔隙水压力计前，为了避免透水时测到的孔隙水压力值＜实际压力值，需先将透水石放入到沸水中煮2h。测头连接操作时需要在饱和水的情况下进行。测量完成后，在电缆线上将测头上做好标志。不断对上述步骤进行重复，直至埋设好所有的孔隙水压力计。埋设好测头后，要集中将电缆引到路堤坡脚位置，然后使用PVC管保护[1]。

2.3 埋设测斜管

使用塑料管作为测斜管，要求测斜管的弯曲性能可达到测量土体的位移要求。在埋设测斜管时，先使用钻机进行导孔，导孔的垂直误差要控制在1.5%内，测斜管中的十字槽务必和路基纵向方向对准。将提前准备好的带有底盖的测斜管顺次缓慢、竖直的压至钻孔中，然后将平衡水灌注测斜管，并将管身扶正，使其和管槽方向对准，然后马上使用粘土进行封孔，并将管盖螺丝上好。

2.4 软基监测频率

按照下表进行软基的监测，在进行监测时，需根据各个监测断面工程的填筑情况、地质情况、实测数据变化情况、降雨情况等调整监测频率。遇到特殊情况时，需适当加强观测密度，以达到动态指导施工的目的。

软基监控频率表

3 山区高速公路软基沉降监测情况

3.1 路基表面沉降情况

山区高速公路软土地基具有较高的压缩性、流变性，强度比较低，含水量比较大，为了保证施工质量，避免出现路堤滑坡失稳的情况，在进行软土路基填筑作业时，需要控制好填筑速率。通过利用路基趋向失稳来将路基填土速率和路基稳定性之间的关系反映出来，并将其作为判断路基失稳的主要参考依据。利用此方法可以将加载期间沉降的发展趋势准确的分析出来。通常情况下，要求将路基填筑过程中的沉降速率控制在10～15mm/d。

3.1.1 线路各段路面沉降情况

在进行山区高速公路软基施工过程中，受地质条件等因素的影响，很容易出现地质沉降，为了可查明沉降的变化规律，首先需要对施工加荷情况进行分析。在进行荷载施加时，监控单位和施工单位之间要互相配合，确保加荷施工可顺利开展。本工程在施工过程中，通过监测证明，在地质情况比较差、加载高度比较大的地质情况下沉降值达到了最大值1206，研究决定采用换填+抛石挤淤的处理方式进行处理。该标段地基沉降在500～1000mm之间的沉降有6个，达到了25%。

3.1.2 等超载路段沉降预测

在对软土路基进行填筑处理后，由于全线填挖交界路段分布非常多，很容易出现不均匀沉降，使路面产生裂缝。为了降低工后沉降，防止路面出现裂缝，需采用等超载预压处理的方式对欠载预压路段进行处理。通过监测后发现，路基沉降情况主要有下述几个方面：

①在进行等载预压过程中，很多路段都出现了沉降，沉降值达到了5mm～123mm，平均沉降值达到了37.5mm；②对软土路基进行等载预压以后，除了原有的监测路段外，其他路段工后沉降值为2mm～46mm，平均沉降值为14.1mm，进行预压后剩余的沉降是预压前沉降值的27.4%；③超载预压后，将原设计方案8个检测断面中路段推算工后沉降值为18mm～248mm，出现这一情况主要是因为这部分路段地质情况普遍比较差，沉降速率在进行收敛的过程中速度比较慢。

通过进行监测证明，路基在使用超载预压的方式进行处理后，使路基剩余沉降显著降低，对防止路面裂缝、路基裂缝方面有起到了显著的控制效果[2]。

3.2 侧向位移

为了观测侧向位移情况，在底部稳定土层中埋入了测斜管，然后利用测斜仪对加载过程进行观测，从而更加准确的了解土层出现侧向位移的情况，进而更好地对路基加载施工进行指导。路堤是否具有良好的稳定性，和侧向位移速率有直接的联系。通常情况下，路堤进行填筑作业时，要求其侧向位移速率要控制在5mm/d，通过进行监测证明，得到的检测结果如下：

①经过分析发现，各路段的侧向位移值达到了6.9～233mm，累计侧向位移的平均值达到了69.3mm，路基比较高时，总体侧向位移值相对来说较小，证明地基稳定性良好。

②通过分析发现，各个路段出现最大侧向位移的点位于地表下0.5～3.5m处。

③进行加载的过程中，一些路段的侧向位移速度＞5mm/d，采取路基稳预警措施，使路基的稳定性得到了有效控制，没有产生路基失稳、滑塌的情况。

4 结语

综上所述，软土地基由于压缩性高、含水量大、透水性差等特点，对公路工程施工质量有比较大的影响，文章以实际工程为例，对山区高速公路软基变形规律和沉降预测进行了分析和探讨。通过分析证明，该山区高速公路在地表以下0.5m～3.5m的位置出现了最大位移，大部分断面的侧向位移速率都＜5mm/d，均未超过预警值，地基没有出现失稳和滑塌的情况，取得了良好的处理效果。