公路路基沉降及监测技术

宋晨清

（中建路桥集团有限公司，河北 石家庄 050000）

1 工程概况

某公路工程中的第四标段，路线全长8.75km，起讫桩号为K26+100—K34+750，该标段的主要工程为土石方开挖、碎石换填、防护及排水等。在整个施工区域内，无较大的地表水体分布。降雨集中在每年的6～9月，是地下水的补给来源，地下水的赋存形式为孔隙水和裂隙水。公路路基施工中沉降监测是重点环节，其作用是为沉降管理提供详实可靠的依据，按照监测所得的数据，对填土速度优化调整，通过对预测沉降趋势，合理确定堆载预压的时间，为施工期间沉降土方量的计算提供可靠依据。

2 公路路基沉降监测技术要点

2.1 沉降监测点布设

本工程中采用的路基沉降监测系统由以下几个部分组成：沉降板（用于地表沉降监测）、分层沉降标（用于土体内不同层次沉降的观测）、剖面沉降仪（用于全断面整体沉降监测）。

2.1.1 布设沉降板

（1）在充分考虑下列因素的基础上：工程所在地的地质条件、地基基础的处理方式、路基的设计形式、施工工艺和工程造价等，决定将沉降板埋设在变化分界线的两侧。对于地质条件较为类似的区域，要考虑地形因素。若是地形也比较相似，则可按照适当的间距合理布设。为确保沉降观测结果的准确性与可靠性，可在构筑物两端埋设沉降板，数量不少于 2组[1]。

（2）本工程中使用的沉降板由以下几个部分组成：钢管、底板、钢板等，其中底部钢管使用三角板焊接于沉降板的中心位置处，每节钢管使用管箍连接，并用护管帽将钢管的顶部盖住。

（3）以设计的桩号断面为依据，将沉降板埋入预先铺设好的砂垫层内。施工过程中，可在首层压实面上挖设一个深度30cm 左右的土坑，并使钢管顶部低于压实面8.0cm，然后准确测量钢管顶部到底板之间的高差，填土后夯实至钢管顶部，测量管顶标高；第二层土摊铺压实后，在管顶处接第二节钢管，按照上述方法直至达到路基顶面为止。

2.1.2 布设分层沉降标

（1）通常情况下，分层沉降标可以埋设到路基中心位置处，每个观测断面内的埋设数量以1～2 根为宜，沿铅垂线方向布设。沉降观测点的数量及埋设深度，可按分层分布情况合理确定，以每一层土布设一个观测点为宜，最浅和最深的点位分别埋设在基础底面以下50cm 左右的位置处和超过压缩层厚度的位置[2]。

（2）分层沉降观测点的埋设要点如下：在观测点位置处钻设孔径为110～125mm 的孔，为确保成孔质量，可以采用全断面取土器，钻孔的倾斜角度控制在1/100 以内；成孔后，向孔内下入沉降管，要保证接头连接可靠并有效密封。随后下沉降环，每间隔2.0m左右放置一个沉降环，由下向上，使用下环装置，沿着沉降管壁下放至规定深度后，将叉簧片放开，使之牢靠固定于土体当中；每埋设完一个沉降环后，要及时回填至下个沉降环的埋设位置，并在沉降环埋设完毕后开展首次测量工作，准确记录下环的初始位置，同时测量孔口高程，最后做好埋设记录，包括观测孔编号、沉降环数量等[3]。

2.1.3 布设全断面观测仪

全断面观测仪在地基基础处理后布设，具体要点如下：

（1）根据图纸要求，在现场测线定位，必须保证平直、准确；开凿宽度为50cm、深60cm 左右的沟，当沟的上部有大型机械设备施工时，要尽可能开大一些，随后将沟底整平、夯实，铺设厚度为10cm 左右的细砂，并在沉管中放置细钢丝或是测绳，与铺设好的沉降管相连接[4]。

（2）使用水平测斜仪时，在铺好的沉降管上方作相应的标记，待沉降管安放就位后，回填砂土压实，检查探头在管中是否能够顺利滑动，如果存在卡滞的现象，则必须挖开处理后重新埋好[5]。

（3）利用振弦式观测仪开展沉降观测时，在沉降管附近选一处不受沉降影响的地方，用水泥砂浆砌筑一个表面水平的基准点，高度略低于沉降管的最低点，随后对其高程和坐标准确测量。为避免沉降管被压扁，可选用径向刚度大的高压管。

（4）路堤沉降测试的过程中，压实埋设沉降管的位置，挖设尺寸略大于沉降管的槽埋设沉降管。沉降管埋好后，及时在两端加保护装置，本工程中采用的保护装置为带有盖板的混凝土池。

2.2 沉降观测

2.2.1 观测频率

正常情况下，每次观测的间隔时间以72h 为宜，路基填筑当天必须观测1 次，如果变形超出规范标准的规定要求，或是场地条件出现较大的变化时，要适当加大观测频率。需要特别注意的是，当现场存在事故风险时，必须连续不间断观测[6]。

2.2.2 观测报警及处治

（1）当路基中心线地面的沉降速度达到每个工作日10mm 以上时停止加载；边坡坡脚的水位位移速率达到每个工作日5.0mm 以上时停止加载；当60min 内的垂直增强超过0.1mm时停止加载。

（2）若垂直变形出现急剧增加的现象，且沉降板压板周围有明显的裂缝产生，或是累计垂直变形超过沉降板压板宽度10%，则按照加载的2 倍分级卸载，然后每隔15min 测读一次，当测读两次之后，隔30min 再测读一次，此时回弹量在0.1mm 以内，表明稳定，可停止卸载[7]。

（3）路基沉降监测人员要及时对现场观测所得的数据整理分析，据此绘制出相应的变形和时间关系曲线，对变形发展趋势加以预测，并向总工程师和监理汇报。依据监测结果，对路基施工步骤加以调整，从而确保施工及周围环境安全。观测值达到警戒值时，采取措施，预防可能出现的事故。

2.2.3 成果分析

（1）当施工现场路基沉降监测工作开展一段时间，或是某一个阶段的施工完毕后，对量测结果总结、分析。利用相应的方法对现场监测所得的原始数据加以整理，可以按照数值的大小排序，以频率分布的形式显示一组数据分布情况，统计数据的特征值。

（2）采用反映数据变化规律及发展趋势的函数关系式，预测下一个阶段的沉降观测数据；以实测数据为基础，通过函数近似的方法，求出与测量规律相符但尚未经过实测得到的数据。

（3）在对路基沉降监测等数据整理分析后，提供如下数据：荷载、时间、沉降的过程线以及不同观测时间的路基沉降线；荷载、时间、水平位移的过程线和断面横向位移分布图[8]。

（4）路基填筑施工正式开始后，每间隔15d提供该阶段的观测总结报告，包括观测项目的发展情况、变形最大值及其出现的位置等。当测量值超过控制值时，必须通知现场监理工程师及其他单位，采取有效的措施补救。

3 结语

公路路基施工中发生沉降可能诱发安全事故。为避免这一问题的发生，在路基施工中，要做好沉降监测工作。相关人员应掌握沉降监测技术要点，保证监测结果的准确性，为路基施工提供可靠的指导依据，确保路基施工质量。