【佛开高速公路扩建工程新建路基沉降监测及应用】路基沉降观测

【佛开高速公路扩建工程新建路基沉降监测
及应用】路基沉降观测
摘要：以佛开高速公路扩建第三标K15+200~K15+700右幅新建路基为例,针对软土地基采取了沉降观测手段,基本掌握了在路堤荷载作用下地基沉降变形的规律,并为路基卸载提供了依据和时间,因此在软土地区高速公路施工过程中,沉降对路堤填筑、卸载及高高速公路的建设质量都具有重要的现实意义。

关键词：高速公路；扩建；路基；沉降观测
Abstract:theBuddhaopenhighwayexpansionthirdstandardK15+ 200~+700K15rightpicturenewsubgradeasanexample,thispaper takethesoftsoilfoundationsettlementobservationtechnique s,graspsbasicallyinembankmentloaddeformationlawofground settlement,andprovidethebasisforsubgradeunloadingandtim e,soinsoftsoilareahighwayconstructionprocess,fillingthe roadembankmentsettlementonthehighwayconstructionandhigh qualityhastheimportantpracticalsignificance.
Keywords:highways;andExpansion;Subgrade;Settlementobser
vation
中图分类号：U213.1+57文献标识码：A文章编号：
前言
佛开高速改扩建谢边K0+138至三堡段K46+600，路线全长46.6km，按八车道标准扩建，并对原路面和桥梁进行必要的改造。

本项目存在大量的深厚软基地段，软土性质主要为淤泥、淤泥质粘土及淤泥质细砂，厚度6~7m，局部达30m，在拓宽时必须充分考虑软土地基的影响。

新增路堤对老路的影响、新老路的沉降差异和稳定问题是本项目实施必须非常重视的问题。

因此在软土地区高速公路施工过程中,进行沉降监测对路基的稳定及卸载时机的掌握都非常有意义。

1、路基软土工程地质特征
软土是本项目的特殊性岩土，包括淤泥、淤泥质粉质粘土及淤泥质砂粉砂、细砂夹淤泥质土。

沿线软土长约23.410km，平原区软土沿线广泛分布且巨厚，局部缺失，多呈灰色、深灰色，含腐殖质、贝壳及夹粉细砂薄层，沿线软土分布缺乏规律性，平原区发育两层软土，尤其以第一层为主，厚度变化较大，其厚度范围0.8～25.05m，第一层软土顶部的覆盖层主要有人工填土、亚粘土等，下卧层多为亚粘土、砂性土，及岩石风化层。

第二层软土埋藏较深，厚度变化较大，其厚度范围0.9～15.1m。

软土的初始孔隙比从0.967到1.74；天然含水量低者为33.1％，高者达84％，变化较大；直接快剪指标最小为：c＝2.3kPa，φ＝3.4°，最大为c＝12.6kPa、φ＝21°，相差较大。

2、沉降观测点的布置
2.1布置原则
根据路线经过的工程地质条件、路基填方高度、周边环境等情况，结合设计图纸监测要求，监测断面主要设置于以下部位：
（1）软土路基桥头路段；
（2）软土路基箱涵、管涵路段。

（3）软土路基的一般路段，100~200m一个断面。

2.2断面设置
佛开高速公路扩建第三标K15+200~K15+700右幅共设置了两处监测断面，均为软基深厚路段，断面桩号为K15+250右幅，K15+650右幅。

沉降监测点埋设于新建路基路肩位置，监测横断面示意图如下：
监测横断面示意图
2.3监测成果分析与应用
根据勘察资料，K15+250右幅新路基地基软土主要为粉砂夹淤泥及细砂混淤泥，软土厚度约为8米，设计处理措施为搅
拌桩；K15+650右幅新路基地基软土主要为淤泥及粉砂夹淤泥，软土厚度约为10米，设计处理措施为搅拌桩。

根据设计资料，填筑期及卸载时沉降控制标准如下：（1）填筑控制标准：加宽路堤的表面沉降速率宜控制在2mm/d（复合地基处治区）以内；（2）卸载标准：用沉降观测资料推算剩余沉降，如果剩余沉降小于规定的允许工后沉降值或满足连续3个月沉降小于1mm/月时（新建路堤为5mm/月），方可进行卸载。

2.3.1监测成果分析
K15+250右幅新路基及K15+650右幅新路基均与2009年11月初完成地基处理，并月同年11月8日开始进行填筑，
K15+250于2010年3月23日完成填筑进入预压期，填土高度为3.4米；K15+650也于2010年3月23日完成填筑进入预压期，填土高度为3.0米。

K15+250右幅新路基在填筑期沉降速率均在2mm/d内，在进入预压期初期，K15+250右幅新路基沉降速率于2010年3月24日和25日超过了2mm/d，达到
2.15mm/d、2.09mm/d，随后跟踪观测显示沉降速率收敛于
2mm/d内；K15+650右幅新路基在填筑期2010年1月15日由于单次填土过高（达到1.11米），监测到地表沉降速率于2010年1月15日、16日及17日超过了2mm/d，分别达到3.45mm/d、2.97mm/d及2.74mm/d，随后观测显示沉降速率收敛于2mm/d
内，进入预压期后速率一直未超过控制标准。

并且此两处断面沉降标准于2010年12月均达到了设计给出的卸载标准。

截止到2010年12月31号此段两处监测点沉降资料及图表见下表图：
断面新路基沉降
根据两处监测点的沉降资料，可运用双曲线法推算地基的最终沉降量，并由此可算出工后沉降量及预压前和预压后地基固结情况。

双曲线法是假定下沉平均速率以双曲线形式减少的经验推导法。

从填土开始到任意时间t的沉降量St可用下式求得。

（1）
式中：――初期沉降量（t=0）；
――t时的沉降量；
t――经过的时间；
――从实测值求得的系数
变换上式得：从而可以得到和t的直线关系图。

继而求出，将代入公式1即可求得任意时间测下沉量。

当t=时，最终沉降量
根据K15+250右幅新路基的沉降资料，取2010年3月23日（及开始预压时间）为t=0，=20.36mm，相关系数为
0.9927，由和t的直线关系图（如图所示）：
可得=0.7904，=0.0261。

由此可计算出=58.67mm，则2010年12月31号后剩余沉降量为=3.61mm，预压前固结度35%，预压9个月后固结度为94％。

根据K15+650右幅新路基的沉降资料，取2010年3月23日（及开始预压时间）为t=0，=20.36mm，相关系数为
0.9927，由和t的直线关系图（如图所示）：
可得=1.7172，=0.0173。

由此可计算出=102.53mm，则2010年12月31号后剩余沉降量为=16.30mm，预压前固结度为43％，预压9个月后固结度为84％。

由计算结果可得，目前K15+250右幅新路基及K15+650右幅新路基沉降均已稳定，剩余沉降量均很小；两处断面在预压后地基固结明显增加，地基处理效果明显，说明复合地基在软基处理上效果还是很明显可靠的。

同时也可发现，同一段由于地质条件的差异、预压填土高度不同、地基处理质量差异等原因也可造成软土地基沉降量的明显差别。

2.3.2监测成果应用
1、在填筑期，通过对K15+250右幅新路基及K15+650右幅新路基的沉降监测，合理控制填筑速率，严格按照薄层轮加法进行填筑。

其中K15+650右幅新路基在填筑期2010年1月15日由于单次填土过高而沉降速率超过控制标准，由于及时得到准确的沉降信息并采取相应的措施，从而保证该段路基在填筑
过程中的稳定安全。

2、在预压期，通过对K15+250右幅新路基及K15+650右幅新路基的沉降监测，及时掌握预压期新路基的沉降情况。

一方面保证路基预压过程中的稳定，另一方面于2010年12月提出了卸载时机（2010年12月该两处断面沉降均达卸载标准）。

3、准确预算出工后沉降量，不仅可为卸载提供依据，还能为工后沉降提供可靠的数据信息。

3、结论与建议
1)通过扩建路基地面沉降观测,基本掌握了在路堤荷载作用下地基沉降变形的规律,通过绘制沉降~填土高度~时间关系曲线及沉降速率~填土高度~时间关系曲线,说明地基变形和路堤加载的关系。

2)通过扩建路基地面沉降观测，揭示K15+200~K15+700右幅新建路基变形过程,分析了该路段路基变形的主要原因为填筑及预压过程中深层软土压缩变形。

3)通过对K15+200~K15+700右幅扩建路基两个断面的沉降观测，由两个点的沉降资料准确为该段整体路基卸载提供的可靠的监测资料及时间。

4)通过扩建路基地面沉降观测，揭示K15+200~K15+700右幅新建路基在填筑过程中存在的一些问题，如K15+650右幅新路基在填筑期2010年1月15日单次填土过高而引发地基沉降
剧增，因此建议在路基填筑过程中应严格按照薄层轮加法来进
行填土施工。

参考文献:
[1]陈冠雄等.广东省高速公路软基处理实用技术.人民交通出版社,2005.6
[2]王晓谋等.高等级公路软土地基路堤设计与施工技术.人民交通出版社,2001.10
[3]公路路基施工技术规范.人民交通出版社,JTGF10-2006.
[4]苏阳.广佛高速公路扩建工程软基路段施工简介[J].水
运工程，2001，(2).
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。