城市道路软土地基沉降变形监测

李彤桐，王丕祥

(东北林业大学 土木工程学院，哈尔滨 150040)



城市道路软土地基沉降变形监测

李彤桐，王丕祥*

(东北林业大学 土木工程学院，哈尔滨 150040)

城市道路大面积进行软土地基处理时，常采用堆载预压排水固结法，为了控制施工安全和质量，需要根据监测数据指导施工，在所有的监测项目中，地基沉降变形是最重要的一个监测项目。通过工程实例验证表明，加载期软土地基沉降速率较快，其沉降量可达总沉降量的50%以上，预压期沉降过程曲线表现出逐渐收敛的过程；根据两监测断面显示的数据可知，要达到卸载条件，超载预压期至少要在10～12月以上，软土层厚度越大，预压期越长；推测出软基工后沉降、固结度、连续两个月的沉降量同时满足设计要求时，再进行卸载，更有利于保证工程质量。研究成果可为本区域软土地基的设计及施工提供依据。

城市道路；软土地基；沉降变形；堆载预压期；工后沉降

0 引 言

目前，在城市道路中，大面积处理软土地基的主要方法是堆载预压-排水固结法[1-3]。其主要优点施工速度快，工程造价低。但也存在缺点，主要表现为施工堆载预压期长[4]；卸载时间确定不合理，易造成工后沉降量大[5]；路堤填筑的过程中要达到软土排水固结增长的强度与施工加载相匹配，否则易出现软土地基失稳现象[6-7]。要保证施工过程中软土地基的稳定性，减少工后沉降，为设计提供依据，其主要方法就是进行软土地基稳定性监测[8-10]。

1 工程概况

本次实施的是江门市滨江新区新南路西段(江沙路～天沙河路)，分为两个标段，分别为西段一标和西段二标。规划为城市I级主干路，主线标准横断面为双向8车道，路基宽度60 m，路线全长3 km。

新南路西段软基监测共设15个监测断面，监测断面分别为K0+110、K0+310、K0+510、K0+710、K0+870、K1+030、K1+190、K1+375、K1+710、K1+970、K2+170、K2+370、K2+570、K2+770、K2+970。监测项目包括地表沉降、深层沉降、分层沉降、孔隙水压力、边桩水平位移、深层侧向位移及十字板剪切试验。监测断面处大多数采用塑料排水版法处理软土地基，个别断面采用换填法[11]，如K1+375、K1+970。由于软基变形监测结果是一项重要的指标[12]，所以本文重点探讨软土地基沉降变形特征，选取的典型断面为K2+370和K2+570，该两个断面自2011年4月进行软土地基处理，同年5月开始路堤填筑，9月路堤填筑完成，开始预压，2012年9月开始卸载，同年10月开始铺筑路面，12月底主体工程完工。

2 场地的工程地质条件

根据深圳市市政设计研究院有限公司“江门市滨江新区新南路西段(江沙路-天沙河路)建设工程施工图设计岩土工程勘察报告”，本项目所处区域位于江门市北部，地貌属于三角洲边缘淤泥冲击地带，地形较平坦，地势较低，地形开阔。沿线场地主要为鱼塘、沟涌，少量农田。根据钻探揭露，场地内分布的地层主要有人工填土层、第四系冲积层和残积层，下伏基岩为白垩系粉砂质泥岩。各岩土层工程特性指标及参数建议值见表1。

由此可见，本区域主要软土为第四系冲击层中的：黏土②1淤泥②2淤泥质土②5。

表1 各岩土层工程特性指标建议值表Tab.1 The suggested values for the project characteristic index of every soil layer

3 软土地基沉降变形监测方法

堆载预压区监测点采用接杆式观测标。观测标由长100 cm，直径25～40 mm的钢管和500 mm×500 mm×10 mm的钢板(称沉降板)组成，配若干50 cm接长杆，如图1所示。底部钢管用互成120°的撑脚三角板焊接在沉降板中心处，节管用管箍连接。节管顶部用护管帽盖住。

监测人员按设计的桩号断面将沉降板于砂垫层整平验收后、施打排水板之前埋入砂垫层底部。埋好稳定后测初始标高，下次测量时根据标高差，求得本阶段的沉降量。当填土达到一定高度后需要接管时，首先测下面钢管的顶面标高，计算出沉降量，然后接管并测出接管后的顶面标高作为初始标高。随着填土的增高，循序逐节升高，重复上述工作[13-14]。

监测频率要达到土方填筑期间1次/d，间歇期1次/3 d，满载预压期第一个月1次/2 d，一个月后1次/7 d，已达到指导施工的要求。

图1 沉降板Fig.1 Settlement board

4 沉降监测结果分析

4.1 沉降过程分析

本文采用两个典型断面K2+370和K2+570，对沉降监测结果进行分析。K2+370路堤填土高度为5.3 m，主要软土层厚度5.6 m，K2+570路堤填土高度4.4 m，软土层厚度9.1 m。图2和图3分别为K2+370和K2+570沉降过程曲线，由曲线的展布特征可知，加载期，主要在前120 d，软土地基沉降速率较快，其沉降量可达总沉降量的50%以上，预压期，虽然总沉降量在逐渐增加，但沉降速率是逐渐减小的，沉降过程曲线表现出逐渐收敛的过程，根据两监测断面显示的数据可知，要达到卸载条件，超载预压期至少要在10～12月以上，其中K2+370预压期可以短一些，其主要原因是软土层的厚度相对较薄。软土地基的沉降量和沉降过程受路堤填土高度、填土过程、软土的性质及软土层的厚度等因素的影响，对比图2和图3可知，虽然K2+370填土高度比K2+570大，但K2+570沉降量比K2+370的大(主要是指中间沉降板的对比)，而且K2+570中间沉降量与两侧沉降量差异较大，这主要是由软土层的厚度所引起的，即软土厚度越大，差异沉降越明显，这也符合附加应力分布规律[15]。

图2 K2+370地表沉降与监测时间关系曲线 (监测阶段2011.4.26-2012.7.28)Fig.2 The relationship of ground settlement and monitoring time in K2+370(Monitoring period 2011.4.26-2012.7.28)

图3 K2+570地表沉降与监测时间关系曲线 (监测阶段2011.4.26-2012.9.15)Fig.3 The relationship of ground settlement and monitoring time in K2+570(Monitoring period 2011.4.26-2012.9.15)

4.2 软土地基工后沉降及固结度分析

道路软土地基工后沉降量过大，易造成路面开裂、积水、桥头跳车等病害[16-18]，因此，在城市道路的软土路基路段，对工后沉降有明确的要求，一般路基不大于30 cm，桥头不大于10 cm，固结度要达到90%以上[19]。表2统计了两监测断面中间沉降板的工后沉降、最后连续两个月的沉降量及固结度情况，其中工后沉降的推测采用“双曲线”拟合法，推测时间按15 a计[20]。

由此可见，卸载前推测的工后沉降满足要求。

表2 两监测断面沉降变形指标统计表Tab.2 The statistical table of settlement formation indicators in two monitoring sections

5 结 论

(1)根据两监测断面显示的数据可知，采用堆载预压排水固结法处理软土地基，要达到卸载条件，超载预压期至少要在10～12月以上，为本区域软土地基的设计和施工提供依据。

(2)在软土层埋深相近的前提下，软土地基的差异沉降主要受路堤填土高度、软土层的厚度影响，路堤填土高度越大、软土层的厚度越大，软土地基的差异沉降越明显。

(3)采用“双曲线”推测软土地基的工后沉降，满足设计要求。

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Settlement Deformation Monitoring of Soft Soil Foundation of Urban Road

Li Tongtong ，Wang Pixiang*

(College of Civil Engineering ，Northeast Forestry University，Harbin 150040)

The stack preloading consolidation method was always used to conduct soft soil foundation process for urban roads.In order to control the quality and ensure the safety in the construction，it needs to command the execution according to the monitoring data.The foundation deformation monitoring is the most important one in the all monitoring items.Through the real construction cases，it was demonstrated that the settling rate of soft soil foundation was much faster during the loading process and could reach above 50 % of total deposition.In the pre-compression process，the subsidence process curve showed a gradual convergence process.According to the data shown in the two monitoring sections，the preloading time above 10 or 12 months can reach unloading condition.The more thick soft soil，the longer preloading time.Unloading work was conducted when the settling volume of soft soil post-construction，consolidation，and subsidence in consecutive two months was speculated，meanwhile，satisfied the design requirements，which could ensure the engineering quality more effectively.The results of this study can provide scientific foundation for soft soil foundation design and construction in the local region.

Urban roads；soft soil foundation；settlement deformation；stack preloading period；post-construction settlement

2016-03-29

住房和城市建设部科学技术项目(2011-K5-36)

李彤桐，本科生。研究方向：土木工程。

李彤桐，王丕祥.城市道路软土地基沉降变形监测[J].森林工程，2016，32(6)：89-92.

U 416

A

1001-005X(2016)06-0089-04

*通信作者：王丕祥，硕士，副教授。研究方向：交通工程。

E-mail：wangpixiang@126.com