高速公路路基沉降观测及填筑施工技术探讨

王世容 韦纯国

摘要 高填方路堤填筑施工阶段极易产生沉降变形病害，严重影响路基稳定性，威胁道路施工及运营安全，因此加强路基沉降观测尤为必要。鉴于此，文章针对路基沉降观测及填筑技术展开综合探究，阐述了沉降观测现状及沉降观测仪工作原理、构造特征，分析了路基沉降观测基本程序，主要包括观测点布设、观测仪埋设、数值统计及处理、确定沉降变形规律等，并提出了工艺、设备优化及质量控制措施，旨在为同行提供参考、借鉴。

关键词 高速公路工程；路基填筑；沉降观测；路基填筑

中图分类号 U416.1文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）08-0116-03

0 引言

高速公路项目建设中，普遍存在高填方路基填筑作业，采用沉降观测仪对路基沉降实施监测，能全面掌握路基沉降变形情况，从而对施工工艺实施科学调整，显著提升路基填筑质量，减小路基沉降变形，保证道路施工及运营安全[1]。该文结合路基沉降观测现状，系统分析了沉降观测及填筑施工技术，以期能有效提升高填方路基施工技术水平，有效控制路基沉降变形。

1 路基沉降观测现状

公路项目路基填筑阶段常以压实度与弯沉值对施工效果实施评价。目前，国内大多数现役公路弯沉值及压实度全部满足施工标准要求，但道路运营期间仍然存在路基垮塌、差异性沉降等问题，影响道路正常使用[2]。

相关研究表明，公路项目路基垮塌、沉降变形等质量缺陷的产生均与施工阶段沉降监测不到位有关。结合现行《公路路基施工技术规范》，仅对软土路基沉降观测作出了相关要求，而对于其他路段路基沉降观测并未作出具体规定，导致实际施工过程中沉降观测不到位，增大路基坍塌及沉降变形风险，威胁道路使用安全[3]。为此，该文对路基沉降观测与同步填筑技术实施研究具有十分重要的意义。

2 路基沉降观测仪

路基填筑体沉降观测仪作为常用的监测仪器，具有精度高、速度快、携带方便等优点，在道路施工及运营阶段沉降变形监测中应用广泛。

（1）路基填筑体沉降观测仪工作原理为路基内部沉降观测仪测量管与土体外部溢流管水面高度始终保持相同状态，根据该原理，可对路基沉降变形实施监测，工作原理示意见图1。

（2）沉降观测仪检测管设有排气装置和液体排出管道，排气装置内设有液体进、出口，其中进液口位置较高，并在最上部留设出气孔，用于排除输液过程中产生的气体，避免管道内存在气泡影响观测结果准确性。观测仪主要包括沉降墩、管道、沉降板三部分[4]，构造示意，见图2。

（3）为避免测量时测管内部存在气泡影响测量结果准确性，实际测量前应预先向管路内通油，以有效排出管道内部气体，进而保证观测精度[5]。

3 沉降观测基本程序

路基沉降观测基本程序，见图3。

3.1 沉降观测点布置

（1）根据实际情况，科学选用水准点进行路基沉降观测。通常状况下，路基施工阶段沉降控制点应在道路中心线周边50～300 m区域内布设，水准点应与道路中心线平行，并且不能相距太远。

（2）观测网布设。观测网应全面覆盖所有地基不良地段，对于软弱路基段、采空区、高填方段及常规区域均应布设观测点[6-8]。

（3）沉降观测点设置，具体布设形式，见图4。

3.2 沉降观测仪及土压测试仪埋设

（1）管线沟槽开挖。根据现场实际情况，合理规划管线埋设路径，并准确定位出管线埋设线路，采用专用开槽机械进行开槽，深度控制在30～35 cm，宽度为30 cm，沟槽开挖应合理组织施工，以降低对路基填筑施工的影响，保证路基施工顺利进行。

（2）管线预埋。沟槽开挖完成后，将管线平铺沟槽内，并在接头部位设置压力计，待管线完全铺设完毕，将管线端头与测量板接通，采用细砂将管线槽填筑平整。

（3）线路连接。接通管线和除气装置，并开启装置顶部出气孔，采用压力装置向除气装置内部压水，待装置及管路内部气体全部排出后，依次按照进油、排气及排油管的顺序开启各部位阀门，并匀速、缓慢进行通油[9]。

（4）通油过程中应严密监视管路出油情况，当油管内部开始出油时，及时开启量测管阀门，当液面达到指定高度后及时闭合进油阀，待液面不再发生变化时，读取测尺数据并详细记录在册。

3.3 动力测试

根据现场实际情况对路基实施动力检测，从而有效了解压路机碾压过程中路基应力变化情况，全面获取路基沉降变形规律，为后续路基填筑工艺及设备选取提供理论依据。

3.3.1 数值统计与核算

（1）测量装置检查。实际测试前需对检测装置进行全方位检查，确保性能良好。主要检查部位包含管路、阀门、护管、测头等。

（2）准确读取检测数据，并对沉降变形量实施验算。根据测板及土压计读数准确获取水准值和压力值，并对实际沉降量实施验算，确保测量结果准确、可靠。

3.3.2 数据处理

严格按照相关标准要求，绘制格式标准的观测记录表，主要内容涉及点号、部位、测量数据、测量偏差等。通过EXCEL表格对相关数据信息实施验算与优化，并对各项监测内容与结果实施比较。

各项检测结果全部实施现场处理，针对路基施工过程中存在的稳压实施实时监测与处置，并对各层位路基沉降实施验算，根据实际测算结果，获得路基填筑高度与沉降变化关系曲线[10]。

3.3.3 确定路基沉降变形规律

根据路基沉降及土压检测结果，确定压实功作用下路基沉降变形规律。

3.4 填料力学性能测试

路基填料力学性能检测主要内容包含各种粒径路基填料压实度、级配、渗透能力、动力性能及沉降特征等。

3.5 工艺、设备选择

根据路基土体变形特征，科学编制持续荷载作用下土体沉降观测方案，从而对路基沉降变形实施全面分析，得到持续荷载用下路基沉降规律，并根据沉降观测结果合理选择施工工艺及设备。

（1）持续荷载压实设备选择。结合该工程实际情况，填筑厚度区20 cm，对各种规格压实设备动力性能实施测试，具体测试数据见图5、图6。结果显示，路基填筑深度30 cm条件下，高频振压施工时土压力600 kPa，此压力为压实设备最小工作压力，实际施工时应选用较大吨位压实设备进行压实作业。

（2）碾压工艺选择。按照工程项目实际需求，根据施工设备工作性能，合理确定施工工艺，选取试验段进行压实试验，碾压24 h实施沉降观测。碾压工艺选取标准为满足路基最小沉降标准要求。

3.6 工艺、设备优化

高速公路路基填筑时，应根据动力测试及沉降监测结果，科学选用施工工艺、设备，以有效提升施工设备及工艺合理性，全面提高路基填筑质量。

（1）填土厚度优化：压实设备尽可能采用载重量较大设备，并实施动力测试，填筑深度保持在15～30 cm范围内。其中，填土深度30 cm条件下，土压达800 kPa，因此可结合具体情况合理增大填筑厚度。

（2）施工设备优化：实际施工时，若路基填料类型发生改变，则应对压实设备进行调整。对于填筑深度30 cm条件下，土压力低于600 kPa时，需更换大吨位压路机。

（3）施工工艺优化：①路基填筑施工时，需对地基压实度实施检测，检测合格后方能进行路基填筑。填筑过程中，应加强沉降观测，若沉降速率不超过0.05 mm/d，表明所选用的设备及工艺较为适合。②路基施工过程中，当沉降速率为0.05～0.1 mm/d时，应对压实设备实施优化，改用大吨位压实设备进行碾压施工，特殊条件下可选用冲击式碾压设备。③路基压实度满足要求，当沉降速率低于0.1 mm/d时，说明路基填筑阶段沉降变形较大，承载性能达不到标准要求，必须对其实施加固处理，然后实施填筑作业。

（4）质量控制：观测点选择是决定路基沉降观测的重要前提，应根据实际情况合理布设观测点，结合具体需求设定坐标及标高控制点，各种测点数量不得少于3个，并布设于相对稳固部位。

4 结论

综上所述，路基沉降观测是保障路基填筑质量的重要手段，对提高路基整体稳定，控制沉降变形，具有十分重要的作用。工程实践中，常采用路基沉降观测仪对路基沉降变形实施监测，其具有精度高、速度快、携带方便等优点，能够用于不同阶段的路基沉降监测。路基填筑施工阶段，通过沉降观测仪对路基沉降变形实施监测，并根据动力试验结果，科学选用施工机械及施工工艺，从而有效提升路基填筑效果，保证道路整体建设质量。

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