填石路基加固层的沉降观测研究

韩 胜 刘帮平 司 俊 于平湖

（1、贵州省公路工程集团有限公司，贵州 贵阳550001 2、重庆交通大学 土木工程学院，重庆400074）

1 概述

在贵州省兴义市环城高速敬南互通A 匝道4 号桥工程中，针对该工程中大型箱涵作用下的高填石路基提出了钢塑格栅+碾压混凝土的路基加固措施[1]。原填石路堤高达38.76m，分层碾压后又增加了强夯处理，使原填石路基达到很好的压实状态，又经过近两年的自然沉降后，原填石路基沉降达到稳定状态。在原路基顶部6m 深度范围内进行加固处理施工完成后，再在加固区上修筑大型箱涵，可以看作是在加固区上缓慢施加荷载，因此有必要对整个加固区进行沉降监控，通过多周期的观测、分析，及时掌握监测对象是否存在沉降变形、沉降变形量有多大、监测体整体沉降是否均匀确保加固体在施工或运营期间安全可靠。

2 沉降观测点布置

沉降变形控制将是该加固层在施工期、施工期后以及后期评价路基加固处理的重要控制指标，对观测点的周期沉降观测数据是重要的基础资料，可以用来分析和评价加固体地基的变形趋势、合理预测及推算工后沉降。根据大型箱涵施工期的监测数据信息及变形速率，合理控制上部结构施工进度、确定铺设路面层时机，为动态设计提供技术依据，在施工后期，工后沉降变形要控制在设计允许范围内，确保加固措施的有效和稳定。

所以应该根据大型箱涵的放置情况与箱涵本身的结构特点，对下面的加固层变形体合理地布置观测点的位置，要求既能对变形特征做出反馈，又能使其特征性得以凸显。要考虑箱涵作用下处理地基的整体变形，又要反映出由于大型箱涵作用下是地基否存在不均匀沉降。在考虑到以上原因以及不影响后期施工的前提下，对整个加固处理地基布置A、B、C、D 四个沉降观测点，分别位于箱涵两侧且靠近箱涵底部的四个顶点的位置。示意图如图1。

在地基加固层施工完成后，在加固层顶部碾压混凝土部分固定自制的沉降板，其由底板、金属测杆和保护套管组成，其中金属测杆为带观测标志的特制钢管，底部与沉降板焊接为一体，埋设在加固层内部，监测点外加设保护套管，测杆和套管的高度要足够长在大型箱涵施工后要引出至超过路面。观测周期为10 天，测量仪器水准仪记录每个观测点与高程控制点的高程差值，即为这个观测周期的沉降值。

3 沉降观测分析

3.1 沉降观测方法

图1 沉降点分布图

在观测中需要应用沉降观测的仪器（精密水准仪），为了使得观测的结果能够得到保障，仪器需要进行事先的校对与测试。在建立的观测地点之间的观测网络之后，观测的工作需要根据观测地点中工作的需求，确定观测工作的路线，在不同的观测地点中对于观测完成的数据进行记录。为了保证数据记录的准确性，在观测的过程中还需要对于观测的数据进行确认与整理，具体的工作步骤需要对比不同数据之间的差异，使得数据中能够有较为确定性的数据差距。沉降监测严格执行相关精密水准测量规范执行。本项目沉降监测的监测精度要求为±1.0mm，使用仪器为检定合格的精密电子水准仪，按照二等水准测量进行，具体要求如表1 所示。

表1 二等水准测量技术要求

3.2 沉降观测结果记录

加固层施工结束是4 月28 号，在其施工完成时进行观测点的埋设和第一次观测，后期观测周期为10d/次，遇到雨季时应不考虑观测周期限制，因为雨水对路基沉降影响较大，所以可以提前观测并做好记录；在本系列观测中，以6 月28 号至7 月4 号这个周期为例，是在经历了雨季后及时的观测；持续观测到11 月18 号为止，各测点后三次观测周期的本期沉降都为0，但在通车后还应继续观测，因为在行车荷载的作用下，前期受车辆荷载影响较大，后期观测周期可以延长至15d/次。从4 月28号为起始观测时间，5 月8 号为第一个观测周期，到目前11 月18 号为止的观测内，共计20 个观测周期，记录每次观测的时间间隔和观测点的高程，该点的每个观测周期的本期沉降量是该期测得的高程与上次观测的观测点高程的差值的绝对值；最后通过累加每次的本期沉降得到该点的累计沉降量。每期沉降观测记录实例见图2。最后计算得到的各点累计沉降见表2。

图2 沉降观测记录表实例

表2 沉降观测各观测点点的累计沉降

3.3 沉降观测结果分析

利用沉降观察记录作数据分析，归纳出沉降随时间的变化曲线。结果如下图3。A 点观测的累计沉降为25mm，B 点观测的累计沉降为26mm，C 点观测的累计沉降为30mm，D 点观测的累计沉降为28mm。随着箱涵施工的进行，上部荷载逐渐变大，但属于缓慢加载，所以四个观测点沉降变化曲线在初期（前50天内）没有出现陡降；在60 天左右，6 月28 号至7 月2 号期间，四个点最大日沉降量0.75mm/d，7 月2 号至7 月14 号这段时间内，四个点最大日沉降量0.25mm/d，四条曲线有陡降，沉降有明显增加，对应其工程实际是箱涵整体施工完成，而且有雨季影响；在后面时间内，沉降增加趋势相对比较缓慢，在稳定箱涵荷载作用下，整体沉降量趋于稳定，在170 天后四个点的沉降量均稳定下来，实现零增长。

图3 各点沉降变化曲线图

根据路线特点，AB 边设计高程较低，为下方，CD 边高程设计较高，为上方；AC 两点沉降量为5mm，BD 两点沉降量差值为2mm，这表明下方与上方的沉降差异略大，因为CD 边高度较高，存在一定的差异沉降，但差值在允许范围内。以行车方向为参考，AC 边为左侧，BD 为右侧。其中AB 两点，沉降量相差1mm；CD 两点，沉降量相差2mm；即表明箱涵左右两侧沉降差很小，没有出现较大的不均匀沉降。可以说明整个加固层是稳定可靠的。

4 结论

本文结合高填石路基地基加固处理施工，通过制定沉降观测方案，对其钢塑格栅+碾压混凝土加固处治路段进行沉降观测，并绘制累计沉降- 时间曲线，得出以下结论：（1）对钢塑格栅+碾压混凝土处治路段进行沉降观测，得出加固层的沉降量最大值分别为C 点30mm，且日平均沉降最大值0.75mm/d，远小于规范要求的10mm/d，说明路基填筑施工期间稳定性良好，沉降量满足规范要求。（2）通过对箱涵荷载作用下加固处治路段进行沉降观测，得出四个点，上方与下方的最大沉降量差值（A 点与C 点）为5mm，左右两侧最大沉降量差值（C 点与D 点）为2mm，说明加固层的差异沉降很小，不均匀沉降极小可以不计影响，说明钢塑格栅+碾压混凝土加固处治是有效可靠的，而且总沉降量的结果与ABAQUS 数值模拟分析的27.5mm 总沉降量[2]较为接近，也说明了其合理性。