浅谈公路软土路基的沉降问题

浅谈公路软土路基的沉降问题

摘要:介绍了公路软土路基沉降观测的主要内容、点位布设、设备埋设的技术要求，以及数据的整理分析。

关键词:软土路基；沉降；观测

Abstract: the article introduces the highway roadbed subsidence observation of the main content, point layout, equipment bury requirements, and statistical data analysis.

Key words: soft soil subgrade; Settlement; observation

引言

20世纪80年代后，我国高速公路发展比较迅速，高速公路对地基变形的要求较高，一般要求使用期内路堤的工后沉降不超过30cm，路桥交界处低于10cm。在软土地基上修筑高速公路路堤时，地基的稳定和沉降问题就显得尤为突出。

软土，主要指滨海、沼泽、谷地、水稻田、河滩沉积的含水量高于液限、空隙比≥1，压缩性高、压缩系数>0.5M Pa，不排水抗剪强度<30 K Pa的细粒土。包括淤泥、淤泥质土、泥炭、腐殖质土、有机质土等。软土在我国的沿海和内陆地区均有相当大的分布范围，软土地基的工程性质是:强度低、承载力小、压缩性高、渗透性低、固结变形持续时间长。

沉降观测在高等级公路的施工、竣工验收以及竣工后的监测监控等过程中，除了具有安全预报、科学评价及检验施工质量外，更重要的是:在各个工期实施中，通过沉降观测数据对施工中出现的问题，能够得到及时处理和纠正，以防患于未然，特别是软土地基路段，实施沉降观测尤显重要。软土路基的沉降观测工作和沉降速率分析就成为提高高速公路建设质量的关键技术之一。

1 沉降观测的目的和技术要求

1.1 沉降观测的目的

为掌握路堤在施工期中的变形动态，施工期间必须进行地表沉降量的动态观测。其主要目的有:(1)根据观测数据控制、调整填土速率;(2)预测沉降趋势，确定预压、卸载时间和路面施工时间;(3)提供施工期间沉降土方量的计算依据;(4)预测工后沉降，使工后沉降控制在设计允许范围之内;(5)通过实测沉降量，验证设计合理性;进行设计的再优化，控制和保证工程的建设质量。

1.2 沉降观测的技术要求

目前，公路路基施工中的沉降观测都采用埋设沉降板的测量方法。沉降观测工作分路堤填筑期观测、预压期观测、路面施工期观测等三个阶段。各期观测的具体要求为:

(1)观测方法采用几何水准测量方法。观测工作必须严格执行国家水准测量规范，确定观测精度、频率，使观测资料可靠、完整、连续。

(2)路基填筑期的沉降观测精度应不低于国家四等水准测量要求;预压期沉降观测按照国家三等水准测量要求;路面施工期沉降观测按照国家二等水准测量要求。

(3)每填筑一层时应观测1次，间歇期较长时要增加测次，每15天至少观测1次。

(4)观测仪器应符合规范要求，应定期进行检验与校正;记录手簿及资料整理应规范。

(5)为了消除观测中的系统误差，尽可能使观测条件相同，观测工作应遵循五固定原则:后视尺固定、测站位置固定、仪器固定、观测人员固定、转点固定。

2 沉降观测断面位置的确定

高速公路施工期沉降观测相对于其它建筑物的沉降观测有两个显著的不同点:(1)呈带状分布，沿线地形、地质条件变化较大;(2)不同的地形、地质条件决定了局部地基处理的方式，不同的地基处理方式可能表现出不同的沉降规律;(3)整个线路可能跨越多座桥梁和涵洞，这些重点部位的沉降观测尤其显得重要。对于观测断面的位置，工程设计书一般只提出原则要求，如整个路段原则上每隔100～200m设立一个观测断面，但实际操作时要顾及多方面的因素，如不同地段的地形情况、地基的地质类型和处理方式、填筑高度以及附属建筑物等。因此在确定观测断面的位置时，首先应收集有关资料，熟悉有关图纸，并到施工现场进行认真的踏勘，实地了解线路上的各方面情况，对重要的位置应适当增加观测断面，如在桥头、涵洞等重要部位应增加观测断面，线路通过湖塘地段也要适当增加观测断面。

概括起来，断面布设时应当考虑线路上不同位置的地形地质条件、整体及局部地基处理的方式、不同地段的填筑材料和填筑厚度、桥梁涵洞的结构特征及建筑位置等，此外还须考虑经济上的因素，在布设合理的前提下讲究工作效率和经济效益。

3 沉降观测点的选埋

沉降观测点的埋设位置通常由工程设计书给定，一般来说每个断面应在路堤中央分离带上布设1个沉降点，在两侧路肩处分别布设1个沉降点，3个沉降点应位于一条线上，以便充分体现该断面的沉降情况。沉降点以沉降板作为观测标志，沉降板一般由一根直径为30～40mm的直杆钢管和一块400mm×400mm×9mm的钢板组成，钢管底部焊接在钢板上，沉降杆每段长度为20～30cm，随填土升高而逐渐接高。沉降板的底座埋设在路基底面或砂垫层上，埋设时要求沉降杆处于铅直状态，并保持管顶低于压实面5～8cm。如果需要埋设分层沉降观测点，原则上应每一层土设一个点，点数与埋设深度视具体情况而定，最深的点应超过压缩层理论厚度，或者埋设在压缩性低的砾石或岩石层上，最浅的点一般在基础底面下50cm处。

4 数据处理与分析

保证沉降观测点首期成果的准确性非常重要，沉降点首期观测两次，取其均值作为成果，以后每期观测一次，通过不同周期的观测值，计算出相邻周期的沉降量、日平均沉降量以及累计沉降量，并按有关单位的要求提交数据，其中重要的数据是路堤填土高度、相邻周期的沉降量和累计沉降量。

由于观测数据量很大，数据处理时可采用多种手段，在内蒙古集丰高速公路某段的沉降观测数据处理中，我们充分利用Excel强大的运算、制表、绘图、打印等功能完成监测数据的存储、运算、分析和报表打印工作。

沉降观测分析时，首先根据统计数据说明沉降是否满足有关规范和公路不同施工阶段的要求，为充分表示沉降变化规律和便于沉降分析，需绘制时间—填土高度—沉降量的关系曲线，描述沉降与时间及荷载的关系等，必要时可结合路基岩土的类型分析路堤的稳定状态，提出等超载预压的具体地段及进行下一工序施工的时间。

5 结束语

(1)利用沉降观测结果可作定量分析，观测资料时间越长，精度就越高，则定量程度就越高。

(2)沉降观测成果是公路沉降稳定控制的重要依据，观测的精度影响观测资料的可靠度，将直接关系到软土路基沉降控制的成败。因此，在工程实践中必须重视沉降观测精度的控制。

(3)观测点的布设是施工沉降观测中的重要环节，观测点布设优劣直接影响到观测数据能否反映公路路基的整体沉降趋势和局部间的沉降特点。

(4)在施工沉降观测过程中，也有一些无法预计的人为和自然因素影响，使沉降观测的数据真实性受到一定限制，因此，对埋设的水准点、工作基点、形变点的保护也十分重要。

(5)观测成果的提交和分析要及时、准确，以发挥对施工过程的指导作用。高速公路建设施工沉降观测是一项十分有意义的工作，它对高速公路施工决策、对提高高速公路建设质量都有十分重要的作用。在实际工作中，一方面，要加强沉降观测工作的组织和管理，确保沉降观测数据的正确性、可靠性和连续性;另一方面，要加强对沉降观测数据的分析工作。从而真正做到充分利用这些信息来指导施工。

参考文献:

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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。