基于莞潮高速公路路基挡土墙变形监测及预测分析

郑文诗+郑文霞

摘 要：文章首先介绍了高速公路路基挡土墙的一些基本情况，再根据对具体路段挡土墙的变形监测数据，做出数据拟合分析，然后利用方差等数学指标来判断墙体是否稳定。最后，对挡土墙的变形趋势做出预测。

关键词：挡土墙；变形监测；预测分析

中图分类号：U417.11 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）02-0183-02

Abstract： This paper first introduces some basic conditions of highway roadbed retaining wall， and then according to the deformation monitoring data of specific section of road retaining wall， makes the data fitting analysis， then uses variance and other mathematical indicators to determine whether the wall is stable， and finally， the deformation trend of retaining wall is predicted.

Keywords： retaining wall； deformation monitoring； prediction and analysis

引言

高速公路的挡土墙是作为支挡路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳，同时防止水流冲刷路基，整治塌方、滑坡等路基病害的构造物。本文所监测的莞潮高速公路k39+880路段的挡土墙是路堤挡土墙，因为此路段经过一个山沟，属于高填方区域，且土壤含水量较高，容易产生滑坡和塌方，在距离公路20米的地方是居民区，为避免大量填方和减少占地，减小对附近居民生活的影响，又保证公路的线路合理性，因此综合各方面因素在此设立了一个扶壁式钢筋混凝土挡土墙。

1 工程概况

莞潮高速公路k39+880路段为高挡土墙防护路段，该区域为腐蚀丘陵地貌，原地面线横坡坡度较大，山脊、山梁多宽平，山顶多浑圆，坡长较长，地形复杂，坡体覆盖层以风化砂、粉土、碎石为主，厚度不均，坡体表面见较多碎石、块石。该路段附近有农田、村庄，并且山坡坡度较大，填土较高，故修建竖直高挡土墙，高度约有8m，长度近40m。为了维持挡土墙稳定，在挡墙底部设有18根扶壁。该路段车流量很大，大型载重车的数量很多，经过近十年的行车使用，加上该挡墙的构造以及地理环境问题影响下，在挡墙之上的防撞墙墙顶上已出现几条裂缝，发生变形，裂缝都是竖向走向，有些裂缝已向下裂开近半米，虽还没发生外倾的现象，但已有转动的变形[1]。

2 挡土墙数据分析处理

本次的高速公路路堤挡土墙变形监测方法主要是研究其水平方向的位移变化，来分析挡墙的稳定性，由于该路段是填充路基，路面的沉降跟挡墙的变形有联系，因此也使用了水准仪对路面进行沉降观测，对沉降稍作分析；主要还是对高挡墙的水平位移数据进行分析，并辅以路面沉降对高挡墙变形的影响结合起来综合分析。

2.1 挡土墙数据情况

对本路段的运营期变形监测数据是按照一定的周期进行的，从2010年8月2日开始，而最近的一次采集时间是2016年12月12日，共进行31期的数据采集，按照理想的变形监测，应该是按固定的周期进行监测，但是由于各种主、客观条件，本次的数据采集是时间间隔有长有短。但总体上有一定规律。测水平位移数据的过程顺利，没有出现过什么大问题，数据完善；而在测路面沉降数据的过程中，由于一些客观原因影响，有些监测数据缺失，出现漏测情况，并且由于遮挡原因中途换了基准点，这可能对挡墙监测数据分析带来一些困难[2]。

2.2 位移监测数据预处理与分析

由于本段挡土墙长度较短，共测得5个点的位移数据，以及4个点的水准数据，由于数据的处理量不大，故对每个点的数据分别进行分析，由计算得到各变形点各期坐标数据的期差、累积差、位移量和位移趋势，并将5个变形点的水平位移做成线状图。我们用EXCEL做出了以观测时间为横轴，水平位移量为纵轴，不同图例分别表示的五个观测点的时间-水平位移变化曲线，来进行初步分析。如图1所示。

从以上各点的时间-位移图线可以看出，经过一段的时间之后，五个点的情况基本相似，位移量逐渐趋向于一个稳定值。在前五期的观测时段内，五个点均有比较明显的位移变形，这段时间大概有半年。因此，我们可以得出这样的推测：在挡土墙建完以后半年，在后期要是还出现较大的位移变形，可以说明挡土墙是不稳定的。

2.3 路面沉降分析

为了解路面沉降对挡土墙的变形情况的影响，特地在路面设置了4水准点，其中1、4号水准点是在挡土墙上且沿挡土墙方向线性分布。用这两个水准点的累计沉降量制作了时间-沉降曲线图，如图2和图3所示。从图中都可以看出，在前4期的沉降量变化比较大，但是后期虽有起伏，但变化不大，最终都在一个趋于稳定的值上下波动。而我们根据前面的位移图像也得出了前4的位移变化非常明显，此时路面的沉降也很明显，两者到后期都变稳定，这说明公路的路基沉降对挡墙的水平位移有很大的影响。它们的变形曲线基本一致，填土的沉降给挡墙带来了侧向压力，引发挡墙发生水平方向上的变形[3]。

3 结束语

从以上的绘图以及理论分析的过程中，我们得出了以下关于挡土墙监测的理论：

（1）从以上的分析可以看出，监测点位在前几期的观测中变化很大，存在个别点位出现超限的情况，但是经过半年左右的时间后，形变速率明显减慢，并趋于稳定。考虑到后期数据的起伏是由于其他外界因素影响，如降雨量等。

（2）由于观测数据误差的影响，变形没有很强的规律性，主要由于造成误差的原因比较多，比如：观测时路面上的车流量，以及车辆通行时给地面带来的震动，都会给观测带来误差。

（3）由于挡土墙的时间-位移图像是非线性的，而且由于后期相对稳定了，观测频率有所下降，所以在处理时最好是将其分成不同时段分别来处理，以提高分析及预测精度。

参考文献：

[1]李阳，曹启增，等.黄土地区高填方段挡土墙变形区的数值模拟研究[J].路基工程，2017（1）.

[2]陶明星，和再良.全站仪坐标法在高边坡变形观测中的应用[J].云南水力发电，2009，25（5）.

[3]张志英，何昆.边坡监测方法研究[J].土工基础，2006，20（3）.

[4]马悦，刘洋.路基悬锚式挡土墙体钢筋应力测试分析[J].科技创新与应用，2013（26）：206.

[5]張伟.刍议道路桥梁挡土墙设计与施工要点[J].科技创新与应用，2014（07）：182.

[6]张慰伟.公路路基边坡防护相关问题探讨[J].科技创新与应用，2015（19）：195.endprint