道路工程软土路基变形监测及常见问题分析

乔志华

(中铁三局集团第二工程有限公司，河北石家庄 050031)

在我国滨海平原、内陆湖塘盆地、江河湖海沿岸和山间洼地，均分布有一定范围的软土。在这些区域修建道路的路基工程均需对软土地基进行加固处理，本文介绍的并不是软基处理方式，而是结合笔者在长三角和珠三角地区所经历、见闻和感知的有关软土路基变形监测方面及常见的问题做以总结与分析。

1 软土路基变形监测的目的和意义

在软土地基上修筑公路或铁路的路堤，最为关键的问题就是其稳定和沉降。由于软土地基具有强度低、承载力小、压缩性高、渗透系数低、固结变形持续时间长等特点，很容易造成软土地基上填筑的路堤产生很大的沉降，甚至会产生路堤侧向部分或整体滑动、边坡外侧土体隆起或开裂、路堤严重变形等问题，严重影响工程的安全。因此，为及时掌握路堤在施工期间的变形动态，确保工程安全，就必须进行对路基的变形动态监测。其目的和意义主要有以下几个方面:

1)根据施工期内的变形观测数据分析来调控现场的填土速率，保证填筑期间路基本体安全。2)评估推测填筑期间路堤的变形趋势，确定预压土体的卸载时间和上部结构(公路如路面、铁路如轨道)的施工时间。3)通过沉降观测数据为计算施工期间沉降土方数量提供依据。4)推算路基工后沉降值，使工后沉降控制在设计和规范容许范围以内。5)通过实测各变形值，分析总结形成评估报告，验证设计是否合理，实体质量是否满足使用质量要求，为工程验收提供充分的依据，变形监测资料是软土路基竣工资料的重要组成部分。

2 软土路基变形监测的内容

软土路基的变形监测主要包括地表沉降观测、地表水平位移及隆起观测、土体内部竖向位移观测和土体内部水平位移观测等。其中地表沉降观测和地表水平位移及隆起观测是一般公路或铁路软土路基最常见也是最基本的两项变形观测。

3 软土路基变形监测的实施方法

1)工作基点。基准点利用施工控制点或自行加密的控制点，设置数量根据路基长度、现场地形特点等确定。尽量选在路基两侧，且地质坚硬稳固不沉降和不易遭受损毁的位置。2)地表沉降观测点。软土路基沉降观测点的布设应该依据设计要求和施工规范的要求进行，公路和铁路的有关要求不尽相同，观测点处设置沉降观测板。沉降观测板一般由钢底板、金属测杆和保护套管(含护盖)组成。主要实施步骤:整平地面→第一层填料压实→在预埋位置将填料挖至原地面，埋入带有第一节沉降杆、护套管和护盖的钢底板并填土夯实→填料与杆头持平时打开护盖测量杆头高程→填筑第二层填料至设计高程测定杆头高程→计算两次监测沉降量→填筑下一层填料→依次类推，持续监测至施工完成。3)地表水平位移及隆起观测。地表水平位移及隆起观测点为路基边侧桩，桩体采用钢筋混凝土预制形式，具体依照设计文件。边桩设在路堤坡脚及以外一定距离位置，且每个观测断面路堤两侧各不少于2个，一般选择与沉降观测相同断面设置。桩顶外露长度应小于10 cm，且应埋于地表以下不小于1.2 m，并保证桩体稳固牢靠。该观测桩可通过观测掌握地表水平位移量和隆起量，立体了解路堤坡脚及外侧地表变化情况。4)土体内部竖向位移观测。土体内部竖向位移观测采用沉降标，有分层沉降标和深层沉降标两种。沉降标是为了观测土体沿深度方向各层次或某一层位土体的压缩情况。是否设置或设置位置根据设计文件和实际需要确定。5)土体内部水平位移观测。土体内部水平位移观测采用测斜仪。测斜仪是通过实测测斜管每段的水平位移增量来掌握全测孔沿深度的位移情况，来准确判断发生位移的部位和位移的大小及方向。是否设置或设置位置根据设计文件和实际需要确定。6)观测精度要求。软土路基的变形较为复杂，与设计总沉降量、观测频率、软基地质特点、地基处理方式、填筑高度、填筑速率、沉降控制方法和沉降稳定状态等多方面因素有关，所以需要对路堤填筑、预压期和上部结构(公路如路面、铁路如道床等)施工期等施工全过程分阶段确定，具体依照设计文件执行。7)观测频率要求。由于监测对象及条件不同，监测频率一般根据公路或铁路相关设计文件和施工规范、积累的成功经验、监测的目的、需求等来确定。在现场施工过程中，软土路基的稳定性监控最常见的两种监测要求是地表沉降观测和侧向水平位移及隆起观测。8)变形监测数据分析总结。软土路基变形监测完成后，及时填写监测记录表，对各类数据进行对比分析，一方面监控评估路基是否处于稳定状态，另一方面也为后续施工提供指导意见。施工结束时，还需将变形监测情况分析总结形成评估报告，连同变形监测其他资料一起并入路基专业竣工文件进行移交。

4 软土路基变形监测需引起重视的常见问题

软土路基变形监测若得不到足够的重视或出现纰漏，往往会为相应路基本体稳定与安全带来严重后果或隐患，笔者结合多年的经历与见闻对一些常见问题做如下分析和总结:

1)某些施工单位变形监测弄虚作假危害软土路基安全。软土路基在施工期内或运营后出现失稳滑移或坍塌的事例已出现多起，而其中大部分与变形监测有密切关联。特别是一些缺乏经验的施工单位往往忽视观测的重要性，施工期间埋设假的观测桩而不进行实际观测，有的甚至连观测桩也不设置，观测数据也是闭门造车，人为编造，最终导致现场施工无数据指导，野蛮施工，导致正在填筑的路基甚至交付运营后的路基发生侧滑、坍塌等事故，带来极其严重的后果或隐患，需要坚决杜绝。2)变形监测中断，观测数据不连续，造成无法准确评估路基稳定与安全。软土路基施工过程中，有的施工单位不注意保护变形观测点位，造成沉降观测板、水平位移观测桩、测斜管等遭到施工机具或外来人员损毁，而发现或修复不及时，则造成观测数据中断，无法实现其连续性，从而导致不能科学地分析评判变形量和变形速率，不能准确评估和向相关单位提供后续施工的指导意见，影响施工进度和路基稳定与安全的总体评估。施工过程中技术和现场施工人员都应该注意保护各观测桩点，出现损毁应立即修复，下部路基施工完成进行公路路面或铁路轨道部分施工前，需将沉降观测桩转移至两侧路肩上，以不影响上部施工并确保观测数据的连续性和完整性。3)忽视基点桩和工作基点桩的定期检测，导致观测数据失准。基准点和工作基点受现场自然条件的影响，人为损毁等原因，不可避免地造成某些点位可能发生变化，从而导致观测值失准甚至错误，为数据分析带来影响。为了验证监测网基准点和工作基点的稳定性，应对其进行定期检测和复测。4)擅自减少变形监测桩点布置或监测频率，影响数据分析评估。施工过程中，某些施工单位擅自缩减观测桩数量或者降低检测频率，从而导致无法进行变形规律的准确研究和评判，丧失数据的科学性。5)观测仪器精度不满足变形监测精度要求，造成观测数据起伏波动，丧失观测意义。变形监测的水准测量要求使用精密水准仪配合铟钢水准尺进行，而部分施工单位仅使用低精度的一般水准仪和水准尺进行观测，造成观测数据精度达不到设计和规范要求，数据起伏波动较大，无法提供准确数据以供评估，失去了观测的意义，应该严格采用复核精度要求的观测仪器并做好日常的仪器标定或校核，确保观测的准确性。6)忽视对桥涵过渡段的软土路基的变形监测，为后期工后沉降埋下隐患。部分施工单位在布设变形观测桩时往往忽视或遗漏对桥梁工程的桥头和涵洞两侧过渡段的变形监测桩位的设置，从而采用两侧较远断面的观测数据来代表其变形量，这是不负责任的。因为桥涵构筑物与两侧软基段路基地基的处理方式是存在较大差别的，一般都采取软硬过渡的措施处理软基，其施工期和工后的变形也同样存在一些差异，需要在这些过渡段单独设置变形观测桩，为过渡段的工后沉降预估提供准确的观测数据。

5 结语

软土路基变形监测直接影响到道路工程施工的安全和稳定，需要在施工期内切实做好变形观测和数据分析，并不断总结经验教训，进一步探索软土地基的变形规律，从而推动软土地基处理方法不断趋向成熟。

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