陡坡段高路堤变形监测与分析

张玉涛

(山西路桥建设集团有限公司，山西 太原 030000)

0 引言

山岭地区高等级公路建设成本高，施工难度大，受地形限制，而局部陡坡路段高路堤施工难度更大[1-2]。由于受陡坡地形、填方量大等因素影响，陡坡段高路堤容易出现沉降变形，应合理制定施工方案，并做好施工监测，有效控制地表沉降、深部水平位移和不均匀沉降变形[3-4]。结合G207左涉段公路工程陡坡路段高路堤施工实践，在施工过程中开展沉降监测，分析高路堤的沉降变形和深部水平位移变化规律，确定路堤的稳定性。

1 工程概况

207国道左权至黎城界及南沁线左权桐峪至河北涉县界公路新建工程路线设计全长60.889 km，其中主线长57.522 km，支线长3.367 km，设计采用双向四车道一级公路建设标准。公路穿越山岭地区，沿线有多处高填方路堤和深挖路堑，海拔高度在920 m～1 130 m之间，部分路段高差可达到30 m左右。其中K11+586.000～K11+607.800段为陡坡路段，设计高填方路基，设计长度为21.8 m。

该陡坡路段上部覆盖层为第四系人工堆积层，坡体表面分布有残坡积黏土、强风化页岩等，下伏基岩为强、中风化砂岩。陡坡沿线有发生小型崩塌与滑坡的风险，坡体内部主要为裂隙水，受季节性影响较大。该陡坡路段地表坡度为1∶6.1，高路堤施工前进行原地面清表，然后自下向上开挖宽度不低于2 m的内倾台阶，内倾坡度为4%，挖台阶工作量为173.754 m2。拟采用砂砾回填，回填方量为127.004 m3，分级分层填筑并做重夯处理，重锤夯实处理工作量为613.800 m2。

2 陡坡段高路堤变形监测方案

2.1 陡坡路段高路堤变形监测概述

通过对陡坡路段高路堤开展变形监测，一方面可以检验陡坡段路堤稳定性理论计算结果的合理性，另一方面可以及时反馈路堤的变形情况，为修正设计，采取措施控制路堤变形，保证施工质量和施工安全。另外，通过分析高路堤变形监测结果，可用于指导路堤填筑施工，合理安排施工进度、填土速率[5-6]。通过分析监测数据，分析沉降量和沉降速率的变化情况，得出高路堤地表沉降和深部水平位移的变化规律，确定填挖结合路段不均匀沉降变形情况，进而确定施工过程中路堤的稳定性。

2.2 监测内容与监测方法

在K11+586.000～K11+607.800段高填方路基施工过程中，布置测点开展监测，变形监测断面选择K11+590，K11+600，K11+605三个监测断面。陡坡路段高路堤变形监测内容主要包括地表沉降、深部水平位移和不均匀沉降，通过在每个监测断面布置测点分别开展监测。

2.2.1 地表沉降监测

地表沉降监测采用沉降板，沉降板底板尺寸为50 cm×50 cm，测杆为5 cm铁管，与沉降板焊接为一个整体，沉降板布置如图1所示。沉降板可以监测地基和路堤的沉降变形，埋设位置应根据观测要求确定。地表沉降采用全站仪进行监测，通过计算确定测量基准点与测杆上部测点的高差确定沉降量。地表沉降按每昼夜不超过10 mm控制，如超出应查明原因，及时采取措施进行处治。

2.2.2 深部水平位移监测

深部水平位移监测通过埋设测斜管，采用测斜仪进行监测，测斜仪布置如图1所示。监测时将探头伸入测斜管，每50 cm测一个数据，第二次将探头旋转180°后伸入再测一次，作为一个测回。将每测回读数与初始读数对比确定水平位移变化量，每个监测周期观测2个测回。另外，监测频率应根据变形速率调整，变形速率越快，监测频率越高，如监测过程中出现变形骤然增加时，应适当增加监测次数。深层水平位移按每昼夜不超过5 mm控制，如超出应查明原因，及时采取措施进行处治。

2.2.3 路堤横断面不均匀沉降监测

路堤横断面不均匀沉降监测主要采用水平测斜管，分别在路堤顶部、中部和底部布设一条测斜管，水平测斜管布置如图1所示，不均匀沉降监测与深部水平位移监测方法相同。

3 陡坡段高路堤变形监测结果分析

3.1 地表沉降监测结果分析

在陡坡路段高填方路堤施工过程中和完工后，对K11+590，K11+600，K11+605三个监测断面路堤地表沉降开展监测，并整理数据绘制地表沉降量随填筑高度变化曲线。由于三个监测断面沉降变形基本一致，以K11+605断面监测结果作为研究对象，收集监测数据绘制填筑高度-沉降量-时间变化曲线(如图2所示)。

分析图2路堤沉降量变化曲线，可以得出随填筑高度的增加，路堤地表沉降量不断增加，填筑完成后路堤也存在小幅度蠕变变形，但地表沉降已基本达到稳定状态。地表沉降变形随填筑高度增加而增加，分析原因是由于随着填筑高度的增加路堤自重也随之增加，地基上部荷载和沉降量也随之增加。路堤填筑完成后，出现了小幅度蠕变变形，但总体变形量较小，监测期间总沉降量不超过7 mm，且沉降变形明显趋缓。另外，路基填筑期间路堤地表最大沉降速率为6.4 mm/d，小于控制标准要求的10 mm/d，满足设计要求。

3.2 深部水平位移监测结果分析

为准确确定路堤深部水平位移，在施工过程中布置测斜管，通过测斜仪监测。由于三个监测断面监测结果类似，本文选取K11+590断面监测结果作为研究对象，收集路堤各部位深部水平位移监测结果，绘制不同填筑高度路堤累积水平位移曲线(如图3所示)。

分析图3曲线变化趋势，可以得出随路堤填筑高度的增加，路堤深部水平位移不断提高。路堤中部深部水平位移较大，顶部和底部深部位移相对较小。结合后期监测结果，随着监测时间的增加，水平位移也有所增加，但幅度较小，基本达到稳定状态。

3.3 不均匀沉降监测

为了确定陡坡路堤不均匀沉降情况，施工过程中在路堤横断面方向布设水平测斜仪，对路堤横向不均匀沉降情况进行监测。同样由于三个监测断面监测结果类似，本文选取K11+600断面监测结果作为研究对象，收集各时间段路堤横断面方向各位置沉降变形监测结果，绘制路堤宽度-累积沉降曲线(如图4所示)。

分析图示曲线变化情况，随路堤填筑高度的增加，横断面方向沉降变形不断提高，且变形最大位置出现在路堤中心线附近。观察各时间段监测曲线变化趋势可以看出，随着填筑厚度的增加，路堤横断面方向各位置沉降变形不断增加。路堤填筑施工完成后，两次监测结果相差较小，说明路堤横断面各部位沉降基本稳定。

4 结语

结合G207左涉段公路工程陡坡路段高填方路堤施工案例，为准确掌握路堤的变形情况，在路堤施工过程中布置测点开展变形监测。随着路堤填筑高度的增加，地表沉降、深部水平位移和横断面不均匀沉降均不断增加，填筑完成后路堤变形逐步稳定。路堤地表沉降最大变形速率为6.3 mm/d，小于控制标准要求的10 mm/d；深部水平位移和不均匀沉降最大变形速率分别为2.8 mm/d和3.2 mm/d，小于控制标准要求的5 mm/d，均满足设计要求。路堤深部水平位移为路堤中部，不均匀沉降最大的部位为路堤中心线附近，应在施工过程中进行重点监测。总之，通过在路堤施工过程中对地表沉降、深部水平位移和横断面不均匀沉降进行监测，全面掌握了路堤的变形情况，分析监测结果得出该段陡坡路段稳定性良好。