高填方路堤沉降监测分析

李志杰

（山西路桥第七工程有限公司长治分公司，山西 长治 046000）

引言

在地基工程地质条件比较差、承载能力不足的路段，沉降变形是公路高填方路堤施工过程中的控制重点。对地基承载力不足路段的软基、湿陷性黄土地基等，通常会采用强夯法、超挖回填法、水泥搅拌桩法［1］等方法进行处治。然而，高填方路堤填筑高度大，路堤自重也较大，在施工荷载和路基填料综合作用下，填筑完成后很容易产生较大的沉降变形［2］，对路基整体稳定性产生影响。另外，如路堤施工过程中没有做好沉降监测，在运营期间还会造成路基路面整体结构的破坏，甚至影响到行车安全［3］。

1 工程概况与地基处理

1.1 工程概况

某高速公路整体式路基设计宽度为24.5 m，设计车速为120 km/h，公路沿线地形起伏较大，部分路段设计采用高填方路堤。K34+256—K34+851.5 段为软土地基，该路段地基土呈流塑—软塑状态，压缩性较高，地基承载力严重不足。地基土表层以软土为主，内部夹少量砂粉土、粉细沙，厚度为3～6 m，下部为红砂岩，持力层深度为6～10 m。为提高该路段地基土承载能力，设计采用水泥搅拌桩对地基进行加固处理。

1.2 水泥搅拌桩地基加固

该路段软土层较厚，不宜采用超挖换填法进行处治，结合工程地质勘测结果，该路段地下水位较高，拟采用水泥搅拌桩对软土地基进行处治。见图1，设计桩长为8～12 m，桩径为0.5 m，桩间距为1.2 m，采用正三角形布置。水泥搅拌桩采用湿法成桩工艺，桩体贯穿软土层深入持力层［4］。在桩顶设置砂砾土褥垫层，厚度为50 cm。水泥掺量根据水泥搅拌桩桩长确定，桩长在10 m 以下时，水泥掺量为55 kg/m；桩长超过10 m 时，水泥掺量为65 kg/m。

图1 地基水泥搅拌桩处治/cm

2 沉降监测方案

2.1 测量仪器选择

高填方路堤沉降监测仪器采用智能单点沉降计，利用电磁感应原理，当土体产生沉降变形时，沉降计内部的线圈电通量发生变化，通过换算可以得出路堤沉降位移量，位移值通过电感调频电路转换为与其对应的频率信号，最终在读数仪上显示出来。相较传统的沉降监测仪器，智能单点沉降计可实现自动测量、自动储存、远距离传输、抗干扰性强，可在恶劣环境中正常工作，保证数据传输准确不失真。

2.2 测点布置

高填方路堤填方高度为12 m 左右，沉降监测测点沿路基纵向布置，分别布置在路肩和超车道位置。两列测点沿路基纵向每隔1 m 布置一个，路肩和超车道测点埋设深度相同，位于同一个水平面上，第一个测点位于路基顶面以下2 m，从2～12 m 共计6 个测点，半幅道路沉降监测点布置见图2。

图2 路堤沉降监测测点布置

2.3 沉降监测方案

测点布置完毕后即进行首次数据采集，以后隔一定时间进行一次数据采集，如发现沉降速率增加，应适当增加监测次数。数据采集包括道路施工期和运营期，在施工期试验检测人员每月到施工现场采集一次数据，通过与前一次数据对比确定月沉降量，与首次沉降监测结果对比确定累积沉降量。运营期间沉降监测是通过放置在中央分隔带的自动采集设备，采用网络传输的方式对路基沉降数据进行实时自动采集，以实现对高填方路段路堤沉降的长期观测，实时掌握路堤的沉降变形情况。仅对施工期间的沉降变形开展研究。

3 高填方路堤沉降监测结果分析

3.1 路肩沉降监测结果分析

由于施工现场各监测断面沉降监测结果较接近，选取K34+500 断面作为研究对象，该路段路堤填筑高度为12 m，路肩沉降计自上而下编号分别为J1、J2、J3、J4、J5、J6，埋设深度分别对应2 m、4 m、6 m、8 m、10 m、12 m。监测频率为每月监测一次，总监测次数为11 次，历时11 个月，该监测断面路肩沉降监测结果见表1，各测点累积沉降量变化曲线见图3。

表1 K34+500 断面路肩沉降监测结果

图3 路肩各测点累积沉降变形曲线

分析表1 数据和图3 各测点曲线变化趋势可以得出，随着深度的增加沉降量不断增大，呈现监测前期沉降变形增加速率较大、后期逐步趋稳的趋势。分析各测点监测数据，J1 测点累积沉降量最小，为8.53 mm，J6 测点累积沉降量最小，为78.99 mm，其他各点居中。各测点第1 个月沉降量增幅最大，分析原因是路堤填筑施工刚完工，路堤填料还处在不断固结阶段，6 个月后逐步趋缓，最终达到稳定状态。

3.2 超车道沉降监测结果分析

同样选取K34+500 断面作为研究对象，超车道下部沉降计自上而下编号分别为C1、C2、C3、C4、C5、C6，埋设深度分别对应2 m、4 m、6 m、8 m、10 m、12 m。监测频率与监测历时相同，该监测断面超车道沉降监测结果见表2，各测点累积沉降量变化曲线见图4。

表2 K34+500 断面超车道沉降监测结果

图4 超车道各测点累积沉降变形曲线

随着深度增加累积沉降量不断增加，呈现前期沉降增速快，后期增速慢的趋势，监测完成后基本达到稳定状态。对比分析各测点监测数据，C1 测点累积沉降量最小，为7.26 mm；C6 测点累积沉降量最大，为76.18 mm。监测前5 个月沉降量增速较大，而后逐步趋缓，最终达到了稳定状态。

与路肩各深度测点相比，超车道各测点累积沉降量均小于路肩，是由于路肩部位一侧没有支撑导致沉降量增加。超车道和路肩各测点沉降变化规律基本一致，均呈现前期增速快，其中第一个月沉降量增幅最大，而后逐步趋缓，监测到11 个月各测点基本达到了稳定状态。

4 结语

（1）路肩部位随深度增加沉降量不断增加，呈现监测前期沉降量增加幅度较大，而后逐步趋缓，最终达到了稳定状态。（2）超车道各测点沉降变形规律与路肩类似，但各测点累积沉降量均小于路肩，是由于路肩单侧没有约束造成的。（3）结合其他断面监测结果，各测点沉降变化规律基本一致，且监测完成后均达到了稳定状态，说明地基加固达到了预期效果，该路段高填方路堤稳定。