高速公路软土路基沉降观测方法探析

高速公路软土路基沉降观测方法探析

【摘要】高速公路工程建设作为交通体系建设的重要组成部分，其工程施工质量对公路网络规划的实现具有重要意义，而随着工程规模的不断扩大，施工环境越来越复杂，软弱土层路基处理已成为高速公路工程施工必须重视的问题，其中软土路基沉降问题就严重影响到路基稳定性与施工安全高效，所以必须提高对高速公路软土路基沉降的观测，通过合理有效的观测方法及时发现沉降危害，以便为问题防治与处理提供可靠依据，本文就是基于此，通过实例应用对高速公路软土路基沉降的观测方法进行分析与探讨。

【关键词】高速公路；软土路基；路基沉降观测

社会经济的发展大大促进了贸易往来，尤其是全球经济一体化进程的进一步深入，各地区的经济不断发展与进步，与其他地区间的贸易往来越来越频繁，这为交通体系建设创造了良好的发展环境，也同时加大了交通运输体系的压力。高速公路工程建设在现代化公路网络规划的实现方面发挥重要作用，工程规模的不断扩大不仅推进了公路铁路工程建设的发展，而且工程施工环境也越来越复杂恶劣，尤其是软弱土层在工程施工中较为常见，严重影响着高速公路路基的稳定性与沉降，而这也决定着高速公路工程建设的成败，尤其是软土路基沉降问题影响极大，若处理有欠妥当，就会为施工期间的安全顺利施工埋下隐患，而路堤滑塌等事故不仅影响到施工进度与工期，而且还可能造成人身财产安全问题。因此，在高速公路软土地基处理中，必须重视对软土路基的观测，以及时发现沉降危

害并分析原因，然后采取有效措施进行防治与处理，为提高高速公路软土路基稳定性创造良好环境与条件。

1、软土路基沉降原因分析及危害

高速公路工程施工中遇到软弱土层路基，为了有效满足结构物通航与线性顺直通畅与抗洪排涝的要求，通常需要填筑具有一定高度的路堤，而路堤本身的自重荷载作用下，软土地基土层中的应力状态被改变而导致地基发生变形，进而出现了地基沉降的问题。公路网络规划中对高等级公路的路堤稳定性有较高要求，另外也有很高的工后沉降要求，传统以稳定控制来要求软土路基路堤设计已然不能满足现在对软基路堤的要求，对路基的变形控制成为高速公路软土地基路堤设计的重点。而路基的变形沉降会导致严重的桥头跳车现象与路面平整度差等状况，不仅重新整修需要耗费更大的经济损失，而且为工程施工安全埋下极大隐患。

引起地基沉降变形的原因主要有两种，及自然条件与变化引起的地基变形，与路基自重与承受过车荷载作用下引起的地基变形，这是引起地基变形的内因与外因。另外，勘测、设计与施工等过程中的作业不合理规范，也是引起路基额外变形的重要原因。路基变形主要有静态变形与动态变形、弹性变形与非弹性变形及衰减性变形与非衰减性变形这三种不同的表现形式。路基变形会使得路基倾斜或沉降，即路基的水平位移与垂直位移，而路基沉降又根据实际情况的不同分为均匀沉降与不均匀沉降两种，其中路基的均匀沉降相较而言是安全的，大多数情况下，路基沉降总是由于地基不均匀或

是路堤高差等原因而成不均匀沉降，进而路面的变形也是不均匀的。

2、高速公路软土路基沉降观测工程实例分析

某高速公路工程施工中，遇到大面积可液化地段，对其路堤填筑与原地基沉降状况的观测主要选了1#点、2#点及3#点三个有代表性的位置来进行。

2.1 沉降观测设置的方式

沉降观测的任务主要分两点，即对高填土路基自身沉降的观测与对路基填土重力等作用下高填土路基基底沉降的观察，其中高填土路基自身沉降包括压实区域与填土高度不同的路基自身沉降。对沉降观测的设置为：将下端设置砼底座且直径60mm的钢管制导管分别竖直埋入不同的观察位置，将一根外径20mm的自由导杆竖直放入导管内，使其下端连接导管下端砼底座并与观察位置平齐，综合结合填土高度等实际情况考虑，导杆与导管的加长方式选用逐节连接来实现，而每一节的长度根据实际情况需要选取2米或3米，导管与导杆最后一节长度应为2米。而为了工程竣工后的跟踪观察更加便利，导管与导杆的上端应探出路面的适当高度。然后依据观察点地质情况与路基填筑高度等情况的不同，并基于上述设置方式分别对各观察点进行设置，然后对1#点、2#点及3#点的三个点位置所设置观察点分别进行编号。

2.2 观察方法与要求

沉降观测主要有对安装或接杆过程的观察及对定期沉降的观测，

具体为：要在导管与导杆安装或接杆完成后的，进行导杆顶的水准观察；具体施工期间，按照施工设计要求的周期对沉降情况进行定期观测，若是不再施工期内，则可根据实际情况定期进行观测。观测要求专门负责人到现场安排设置与观测的具体进行；为便于长期观测，在沉降观测点周围设置水准点，对观测点的观测要求设专人进行实时的数据记录与收集，并及时进行归纳整理，确保记录数据详尽、准确；为确保观察数据的真实、准确，要在每次进行观测检查时，对观测设备与仪器等进行校核检查。另外，要严格按照相关技术规范来进行路基填筑施工，并分别提高各压实级区，选用低液限粘土与低液限粉土并以每层200mm范围内的压实厚度进行土方分层填筑，而为填土的均匀压实，在压实前需要用平地机将其整平。其中1#点经过强夯处理而有效改善了地质条件，2#点将500mm砂砾石垫层作为隔离层而铺设于地基之上，而3#点在妒忌填筑之前只需进行地基碾压。

2.3 观察数据分析和结论

可以忽略路基填方本身极不明显的压缩沉降，而地基沉降就为路基的沉降，而地基沉降会受到填土高度与地质条件的影响与制约，即沉降随填筑高度越低而地质条件越好就越小，反之则异然。而通过对三个观察点的观测可知，不同观测点的地基沉降值也有所差异，其中沉降值最大的为2#点，因为该观测点的地质条件最差，不仅路基填筑高度较大，而且地基承载力也较小，砂砾垫层的处理对于改善地质条件的效果并不明显。而1#点虽然地质条件也较差，但

强夯处理达到改善了该位置点的地质条件，进而提高了地基承载力，也就降低了地基沉降值。至于3#观测点，本身具有地质条件较好的优势，再加上一定的地基处理，该处地基沉降值也就相对小一点。

由上述各观测点的沉降观测分析可知，路基填筑初始阶段的路基沉降相对较慢，而随着路基填筑高度的不断增长，路基沉降也就越来越增加，而沉降情况在路基填筑后期又恢复缓慢增趋势至完全稳定。主要是因为路基填筑初期，原地基承载力可以承担填土自重压力，但超过其容许承载力范围后，地基沉降会以弹性变化的形式发生改变至原地基承载力的极限，而此时继续填筑的话，进入强化阶段的原地基土体结构已遭破坏，地基土体颗粒在外力作用下形成新的承载结构，进而增强了地基承载力，所以此时段内的地基沉降状况又有所改善。当填土增加到一定高度时，即土方填筑产生的压力等于地基承载力时，地基受力处于极限状态。当填筑高度继续增加，地基承载力进入强化阶段，原地基土体结构被破坏，地基土颗粒在外力作用下重新排列形成新的结构，使地基承载力得到增强。地基土结构的变化，是该阶段地基发生明显沉降的根本原因。

实践证明，工程竣工后一段时间内，路基还会发生缓慢沉降。因此，在路基施工时，宜选择低液限粘土或低液限粉土作为路基填料。填料要分层进行，每层压实厚度宜控制在10一20cm范围内。路基沉降一般在路基完成后八个月至一年才能逐渐趋于稳定。因此为减少或消除地基沉降引起质量隐患，在路面组织施工时要充分考虑地