高速公路填方路基沉降监测与分析

杨晓娜

（中交中南局工程有限公司，北京 101100）

0 引言

高速公路是我国基础设施建设的重要组成部分，对于促进经济发展、改善民生、加强城乡交通联通等方面都起到了重要的作用，但在建设过程中也存在着技术难题和工程质量问题，其中填方路基沉降是一个需要关注和解决的难题。沉降一旦发生，会影响道路的平整度和安全性，带来极大的隐患。因此，在填方路基施工过程中实时监测，连续监测和分析填方路基的沉降情况，及时掌握路基沉降情况，可为道路建设提供有力的技术和数据支撑。

1 工程概况

某高速公路工程全长46.38km，建设标准为双向四车道。项目位于西南地区某城市，该地区丘陵起伏、山丘连绵、陂陀纵横，地势崎岖多变，属于典型的暖温带半湿润大陆性气候，具有四季分明的特点。地质勘查显示该地段地层中存在大量的黄土，土质较为疏松。该地区所处区域春季温差较大，夏季炎热多雨，秋季天空晴朗、气温适宜，冬季则寒冷干燥，由于气候变化较为剧烈，可能会影响路基工程施工。已知路基设计高度为30m，路基设计宽度为28m，三级放坡施工，每级平台宽度为2m，采用分层碾压的施工工艺，每层压实度应不低于94%。

2 监测方案

2.1 监测内容及方法

以DK32+460桩号处的填方路基为分析对象，主要监测路面沉降、路基填筑体分层沉降及地基沉降情况。

2.1.1 路面沉降（S）监测

通过预先设置基准控制点，采用全站仪监测路基中心和路肩处的路面沉降情况。

2.1.2 路基填筑体沉降（S1）监测

该监测主要采用安装分层沉降仪及沉降磁环得到填筑体分层沉降量，主要监测路基中心和路肩处的填筑体内部分层。

2.1.3 地基沉降（S2）监测

路基填筑体沉降与地基沉降之和构成了路面总沉降，因此，地基沉降由公式S2=S-S1计算得到。

2.2 监测位置

在DK32+460桩号处进行沉降观测，路面沉降观测采用全站仪，采用沉降环监测填筑体分层沉降情况。如图2所示，由于路基左右对称，因此在路基中心和路肩处不同填筑体深度上分别设置4个监测点。其中，填筑体路基中心从上至下监测点编号为DJ1～DJ4，填筑体路肩从上至下监测点编号为DK1～DK4，布设深度均依次为0m、6m、14m和22m。在填筑体分层监测点向前相隔1m处分别设置路面中心沉降监测点Q1和路面边缘路肩处沉降监测点Q2。

图1 监测点位置示意图

图2 随时间变化的路面累计沉降变化曲线

3 监测结果分析

3.1 路面沉降监测分析

图2中的两条曲线分别为随时间变化的路基中心沉降量和路肩沉降量曲线。横轴显示，共监测270天，平均每15天监测一次。由图中曲线可知，稳定路基中心和路肩处的沉降曲线变化规律基本一致，且路肩的最终沉降比路基中心大9.4%，这与路基的路肩一侧没有侧向约束有关。在0d～70d，二者沉降基本呈现出线性增大的规律，在70d～130d二者沉降放缓；在130d～160d二者沉降速率再次增大，这与冬春季节交替气温变幅较大诱发路基内部出现冻融现象，从而使得沉降速率在短时间内增大有关，160d之后沉降开始缓慢增大直至基本趋于稳定。

3.2 分层沉降监测分析

通过分析路基中心和路肩处的分层沉降变化，可以为施工过程中路基填筑施工和工后沉降预测提供参考和借鉴。如图3所示，为路基中心和路肩分层各监测点累计沉降变化曲线，监测时长和监测频率同上。由图3（a）和3（b）可知，路基中心和路肩分层沉降变化规律基本一致，即初期沉降速率较大，之后慢慢趋于稳定，且沉降监测点越靠上，总体沉降量越大。

图3 路基中心和路肩分层各监测点累计沉降

对于填筑体分层沉降监测，分别将DJ1与DJ2、DJ2与DJ3、DJ3与DJ4、DJ4与地基层之间分为第1层土～第4层土，计算各分层沉降量，并根据2.1节内容计算得到地基层沉降量，如表1所示。由表1可知，填筑体分层沉降主要发生在第2层和第3层，二者占总沉降的55%左右，这是由于第2层与第3层的填筑体自身固结沉降仍未完成，同时承受上部土体荷载影响所导致的。此外，地基沉降也是路面沉降的重要组成部分，约为路面总沉降量的18%，说明在填方路基填筑施工前要注意处理原始地基，以提高施工完成后的路面稳定性。

表1 分层填筑时的土层沉降

4 结束语

本文主要以某填方路基施工为研究对象，重点分析了道路沉降监测结果，得到以下结论：路肩沉降要比路基中心大，且冬春季节交替气温变化使得沉降速率在短时间内增大。填筑体分层沉降主要发生在中间层，这是由于中间层的填筑体自身固结沉降仍未完成，同时承受上部土体荷载影响所导致的。地基沉降也是路面沉降的重要组成部分，在填方路基填筑施工前要注意及时处理原始地基，以提高施工完成后的路面稳定性。