高速公路改扩建路基加宽段沉降监测分析

蒋玮

摘要：高速公路改扩建路基加宽段容易产生不均匀沉降，应在施工过程中加强监测。文章依托工程实例，通过在旧路基、新旧路基结合处和新路基上布置监测点，采用精密水准仪进行监测，收集监测数据绘制累计沉降值与时间变化曲线，分析得出路基稳定情况。

关键词：高速公路;改扩建;路基;沉降监测

0 引言

近年来，我国公路交通量增长迅速，很多早期修建的高速公路出现了拥堵现象，道路的运输能力不足，部分高速公路已经进行了改扩建施工。在进行高速公路改扩建施工时，新旧路基的拼接质量是影响公路施工质量的关键，必须在施工中进行严格的质量控制。然而，在高速公路改扩建施工中，局部路段路基出现了严重的不均匀沉降，造成路基开裂变形破坏，直接影响行车安全。因此，在高速公路改扩建设计与施工中，不仅要做好拼接段施工过程中的质量控制，还要对路基开展沉降监测，对路基拼接两侧新路基、旧路基、新旧路基结合处的沉降情况进行监测，掌握改扩建段路基的沉降情况，以便及时采取措施对路基进行加固，提高施工質量。

1 依托工程概况

某高速公路建成于20世纪90年代，全长106.4km，设计时速为120km/h，采用双向四车道，路基全宽27m。近年来，由于对公路交通量增长预测不足，高速公路时常出现拥堵，已不能满足交通运输的需要。拟对该高速公路进行扩建，将原4车道扩建为6车道，拓宽后路基全宽34.5m。为解决施工初期资金不足问题，高速公路扩建先采取单幅施工单幅通车的方式，单幅道路通车后再进行另一幅道路施工。本项目施工路段分布有软土地基，易产生不均匀沉降，设计采用CFG桩进行加固处理。改扩建施工采用两侧加宽的方式，路基两侧开挖台阶，分层填筑分层压实，并设置沉降监测点，对拓宽路段进行沉降监测，判断路基的稳定性。

2 改扩建路基沉降观测方法分析

2.1 沉降板观测法

本项目改扩建路基沉降观测采用沉降板观测法，通过在原地面埋设沉降板和沉降观测桩，采用精密水准仪按照二等水准测量标准进行高程观测，确定路基沉降情况。沉降观测桩选用20mm钢筋，在顶部刻十字线，底部焊弯钩。沉降观测桩周围15cm用C15混凝土浇筑固定，埋设最小深度为0.3m，布设完成后测定桩顶的初始读数。沉降观测桩埋设如图1所示。

按照设计要求，沉降板由底板厚度为10mm，尺寸为500mm×500mm的钢板组成，金属测杆选用壁厚3mm以上的40mm镀锌钢管，保护套管为壁厚3mm以上的75mmPVC管。沉降观测板结构组成如图2所示。

2.2 沉降板埋设方法

预先在埋设地点挖50cm×50cm×20cm的土坑，坑内用砂找平，并捣实。在坑内放置沉降板，用砂校正合格后套上保护套管，周围用砂回填密实。为了保护沉降板，回填时先捣实沉降板周围。埋设完成后，采用精密水准仪按二等水准标准观测沉降板测杆顶部标高，记为初始读数。在路基填筑过程中，为了保护沉降板与测杆，周围采用小型夯实机进行夯实，并喷红油漆或插小红旗作为标记。随着路基填筑高度的增加加长测杆，测杆每次接长高度为50cm，应采用丝扣连接接长。套管接长过程中应保证垂直，防止施工机械碰撞，且满足接长4m倾斜度<1°的要求。

2.3 沉降板观测注意事项

沉降观测前应布置至少2个观测基点，使用精密水准仪和铟钢尺进行观测。每次进行沉降观测应采用固定的人员和仪器，以避免因不同的观测习惯和仪器差异产生的观测误差。另外，观测方法、观测环境和观测线路应相同，以减少误差。由专人负责测量数据的整理、计算，并由部门负责人负责，同时应做好数据规范工作。

施工期间，沉降板观测频率为每填层1次，停工期间1次/3d。路基填筑施工完成后，观测频率为第1个月1次/3d，第2～3月1次/7d，3个月以后1次/15d。沉降观测控制标准为相邻两个月平均观测值应≤5mm，并满足路基完工后容许沉降值要求。

3 改扩建路段路基沉降监测与结果分析

3.1 路基沉降监测方案

改扩建路基沉降监测分别在新路基、旧路基和新旧路基结合处三个部分布置测点，其中在旧路基上埋设沉降桩，新旧路基结合处和旧路基上埋设沉降板。路基沉降监测点布置如图3所示。施工中在试验路段选取两个监测断面，分别布设测点，记录监测数据，并对监测结果进行分析。

路基沉降采用精密水准仪、铟钢尺进行监测，通过比较前后两次的监测值确定沉降量。根据路基沉降速率确定沉降监测频率，沉降速度越大，监测频率越大，对软基地区应加强监测。施工期间如发现路基沉降速率加快，应加强监测，适当增加监测次数。

3.2 改扩建路段路基沉降监测结果分析

对两个监测路段监测点采用精密水准仪进行监测，记录前8个月的监测数据如表1和表2所示，绘制沉降变化曲线如图4和图5所示。

从表1数据和图4路基累计沉降值随时间变化曲线可知，监测断面一旧路基测点沉降变化基本趋于稳定，累计最大沉降值为0.79mm。新旧路基结合处前6个月沉降量增长速度快，累计达到6.35mm，6个月以后沉降基本稳定。新路基沉降量相对较大，前6个月沉降量较大，累计达到8.25mm，监测6个月以后路基沉降逐步趋于稳定。

通过对表2数据和图5路基累计沉降量随时间变化曲线进行分析，得出旧路基沉降差较小，且基本趋于稳定，最大沉降量为1.18mm。新旧路基结合处沉降量相对较大，前6个月沉降差达到9.16mm，6个月以后逐步趋于稳定，监测结束最大沉降量为9.86mm。新路基6个月以后沉降速率增加，应加强监测，必要时采取措施进行加固。

4 结语

通过在改扩建高速公路旧路基、新旧路基结合处、新路基上设置测点，采用精密水准仪进行沉降监测，收集数据绘制累计沉降变形随时间变化曲线，经分析得出以下结论：

（1）高速公路改扩建路基沉降主要包括地基沉降和路堤沉降两部分，其中旧路基沉降量最小，两个监测断面旧路基8个月累计沉降量分别为0.79mm和1.18mm，沉降量小，且变形已趋于稳定。

（2）新旧路基结合处路基沉降量相对较大，两个断面监测均在前6个月沉降变形速率较大，累计沉降量分别达到6.35mm和9.16mm，6个月后基本趋于稳定。

（3）新路基沉降量最大，监测断面一6个月后已经趋于稳定，监测断面二6个月后沉降变形速率增加，应增加监测次数，必要时采取措施进行加固。

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