探讨市政高填方路基工后沉降监测要点

摘 要：路基作为道路重要的一层结构，其施工质量直接关系到后续的运营通行能力，因此，良好的路基质量是优质道路的基础和前提。在山区道路中，由于线路里程内的高差梯度较大，为了满足道路平顺性的技术要求，必然需要大规模的填挖方施工作業，而填方路堤施工作业对路堤工后沉降的要求较高，其控制标准均有别于一般路段。因此，为了探索一套切实可行且效果显著的工程处治技术，对某市政道路工程项目开展研究，拟通过布设沉降计的方式获取对应位置的沉降变化规律。

关键词：市政道路工程;高填方路基;工后沉降;沉降临测

1 道路路基沉降监测系统结构

道路路基沉降实时监测系统由道路沉降监测设备和云端监控中心组成。其中监测设备根据布置位置主要分为基准站和监测站两类。基准站被布置在环境空旷、地质稳定的地方，监测站主要被放置在已经发生沉降或者可能发生沉降的区域内。道路沉降监测设备主要接收北斗定位数据，同时也接受基准站发送过来的定位数据，经过数据处理后通过GPRS无线网络无线传输装置远程发送到云端监测中心。此外，整个系统可以在道路沿线安装多个道路沉降监测装置，该系统可以采用一对多的形式，多个道路沉降监测设备可以同时将沉降位移信息发送到云端监控中心，实现多点监测预警的功能[1]。

2 工程概况

经工程勘察发现，某市政道路建设项目的填方量较大，存在较大里程的高填方路堤段，为了提高高填方路堤段的工程施工质量，切实控制高填方路堤段的工后沉降规模，拟通过在高差梯度较大路段内布设沉降针，以实时监测对应位置的沉降变化规律。通过分析填方路堤段截面层次发现，该路段填筑顺序由底面至顶面依次为：黄土（底面～12.3m）、砂卵石（12.3～16.1m），卵砾石（16.1m～顶面）。虽然部分学者对路桥过渡段进行了监测与有限元分析，但是对于多点监测以及沉降量随埋深变化趋势的研究还相对较少[2]。

3 试验设备及现场埋设要点

3.1 云端监测中心

云端监测中心为B/S架构设计，通过网页即可查询监测情况。软件采用多层设计，软件中监测变化数据将通过图表、曲线或者柱状图的形式被显示出来;软件具有断面分析、位移矢量分析、历史数据查询、分级用户管理和分级报警等功能;软件可显示监测结构图和传感器分布图等，软件存储采用Oracle数据库。安全预警模块的功能主要是，当出现沉降量超过预定值后，将通过短信报警、网络报警实现多种方式同时报警。

3.2 试验数据采集要点

1）为了适应数据采集需求，沉降计拟布设在路基上层位置，沉降量测周期建议设定为1次/周;2）中央分隔带下方应埋设沉降计，沉降计依靠无线传输技术完成数据的采集和传递;3）通过分析行车道和路肩处的沉降数据，绘制沉降量变化曲线，以获取合理的高填方路堤沉降变化规律[3]。

3.3 自动化监测系统设备和软件的主要技术要点

1）自动化自动监测系统设备由自动化监测物位计，基准点安装件、沉降板、定位装载箱、连接总线、工控设备箱、柔性安装管组成，需满足线路施工阶段和运营期间的长期观测要求;2）自动化监测物计要求精度需达到0.5mm，量程需达到500mm，灵敏度需达到0.01mm，且必须具有国家计量器具制造许可证明;3）基准点安装件为长400mm，宽400mm，厚5mm的铁板，附带安装组件，向上螺接观测杆，观测杆为直径16mm的钢筋;4）定位装载箱需含有储液罐和气控设备和液控设备;5）工控设备箱应含有工业蓄电池、工控采集模组、双向数据传输模组、安装组件和天线;6）系统安装时可以布设φ75mm柔性安装管，将监测物位计和传输总线安装在柔性安装管内。

4 监测结果分析

1）因沉降计埋设位置的断面形式多为填挖结合，路基横向坡率较大，横向位移容易受地质条件干扰，加之路肩处的覆土厚度大于行车道处，所以，行车道处的工后沉降比路肩处更低;2）观测路段的交通形式多以小型车辆为主，车辆荷载较小，因此，监测数据反馈出的车辆荷载对工后沉降的影响极其有限。

5 自动化监测系统注意事项

1）在维护基准点区域时移动测量设备，导致测量数据波动或产生非真实位移误差;2）物位计、传输总线、设备箱、定位装载箱擅自打开或拆解，导致设备不能正常工作、失效或损坏;3）自动化自动监测系统软件在设定查询时间时未按照实际需要时间设定，导致累计变形值计算有误差;4）物位计上盖如果被打开，物位计的本身的上盖密封立即破坏无法恢复，同时将造成全线系统密封破坏，无法恢复。导致系统全线数据失效;5）系统设备中的测量设备设计为全路密封，如产生局部破损应更换全线测点设备和管路[4]。

6 加强沉降监测工作要点

沉降观测采用专门的检测仪器S1和S3水准仪，S1水准仪采用二等水准测量，用于观测工作基桩和校核基准标高;S3水准仪用于三等水准测量，用于观测沉降。观测精度为0.1mm。土体分层沉降采用磁性分层沉降仪进行观测，每次测量重复2次并取平均值作为量测结果，2次读数较差不得大于1.5mm，沉降仪的系统精度不得低于1.5mm。沉降监测的频率也是值得注意的一项工作。在填土期时，每填筑一层就要观测一次，如果两次填筑间隔时间较长，每3d至少观测一次;施工监测时间间隔，一般情况下，平均间隔不超过3天观测一次，其中，在路基填筑时当天监测一次，当变形超过有关标准或场地条件变化比较大时，加密监测。当有危险事故征兆时，则进行连续监测;预压期：第一个月每3d观测一次，第二、三个月每7d观测一次，从第四个月起每15d观测一次，直至预压期结束，相关人员要按照标准与要求进行严格监控。在施工过程中，要对沉降板的预警值做到有效监测，桥头及无覆土的箱型通道及涵洞最大沉降量100mm，有覆土的箱型通道及涵最大沉降量200mm，一般路最大沉降量300mm;路堤中心沉降每昼夜不得大于10cm，按沉降速率小于1.0～1.5cm/天。另外，边桩位移最大位移量300mm.（观测值的最小值）小于0.5cm/天，每昼夜不大于0.5cm。垂直变形值急剧加大，土被挤出或沉降板的压板周围出现明显裂缝或累计变形大于沉降板的压板宽度的10%。深土体位移最大位移量350mm。超过上述数值后应立即停止加载后卸载，防止施工危险的发生[5]。

7 结语

本文设计研发的的道路路基沉降实时监测系统可以及时、准确地掌握道路沿线隐患区域的安全状况，帮助道路工作人员快速定位沉降地点并为其提供安全预警决策，降低因沉降灾害带来的生命威胁以及财产损失，可以有效地解决传统方法存在的工作量大、距离受限以及自动化程度低等不足，具有高精度、全天候以及自动化程度高等特点，相对于同类产品具有突出的技术特点和显著进步，极大地促进了沉降观测工作的研究与发展，有重要的实际意义和广阔的应用前景。

参考文献：

[1]唐永康.重载道路路基状态监测与评价分析研究[J].铁道科学与工程学报，2018，15（12）：3120-3126.

[2]张帅.路基沉降远程自动化监测信息管理系统研究[J].住宅与房地产，2018（34）：142.

[3]陈云.论路基沉降观测方法及观测方案的实施[J].中外建筑，2018（12）：157-159.

[4]祁正泰.填砂路基沉降监测与施工控制技术研究[J].工程技术研究，2018（09）：10-11.

[5]林为江.论道路路基沉降变形监测及控制措施[J].福建建材，2018（06）：21-23.

作者简介：

吴李莲（1976-），女，广西昭平人，本科，工程师，研究方向：市政公用工程。