高等级公路路堤稳定监测技术研究李昌元

高等级公路路堤稳定监测技术研究李昌元

李昌元1冯跃坤2项南飞2熊明祥2

1.松滋市公路管理局湖北松滋434200；

2.中国葛洲坝集团第六工程有限公司云南昆明650206

摘要：为了有效进行沉降变形监测，必须按照相关规定和技术要求做好监测工作。文章以某一级公路高填方段、过软土层路堤沉降和水平位移监测为例，对高等级公路工程路堤稳定监测技术研究进行论述、研究。

关键词：高等级公路；路基；稳定；监测技术；水平位移；垂直位移

StudyonMonitoringTechnologyofEmbankmentStabilityinHigh-gradeHighways

LIChang-yuan1FENGYue-kun2XIANGNan-fei2XIONGMing-xiang2

（1SongziHighwayAdministrationBureau，SongziHubei434200；2ChinaGezhoubaGroupNo.6EngineeringCo.，Ltd.，KunmingYunnan650206）

引言

路堤的沉降与稳定性是路堤安全中的重中之重[1]。在软土路基上的高等级公路，存在非常大的工后沉降，对交通运输造成很大的危害[2]。在高等级公路路基施工中，对于高填方路基、过厚度较大软土层路堤，以及软土层横向有倾斜的软土路段，沉降与稳定动态观测是控制路堤稳定的有效方法，是验证设计的重要手段；同时沉降量还是预测铺筑时间的基础资料，也是路基填料计量的重要依据。具体来说，也就是进行该处路堤的沉降变形监测。为了有效进行沉降变形监测，必须按照相关规定和技术要求做好监测工作。文章以某一级公路高填方段、过软土层路堤沉降和水平位移监测为例，对高等级公路工程路堤稳定监测技术研究进行论述、研究。

1工程概况

某一级公路路线全长63.520km，设计速度80km/h，荷载等级公路-I级。整体式路基宽24.5m；行车道宽2×2×3.75m，硬路肩宽2×2.5m，中央带宽3.0m，土路肩宽2×0.75m。该一级公路所在地区内地势低洼平坦，大部分地区是软弱土层地基。为了保证路基工程质量、控制，设计要求对高填方路堤（高度大于4.0m）、过厚度较大软土层路堤（厚度大于5.0m），以及软土层横向有倾斜的软土路段进行沉降监测。

2监测技术基础工作

2.1平面坐标及高程系统选择

平面坐标系统采用1980年西安坐标系。投影中央子午线为112度，经计算中央子午线最远处高斯投影长度变形小于2.5cm/Km，符合规范要求。高程系统采用1985年国家高程系。

2.2仪器设备资源配置

根据本项工程的具体情况和需要，投入本工程的主要测量仪器及设备情况见表1。全站仪、水准仪等要全部经过国家规定部门检定[3]。

2.3监测基准点布置

沉降变形监测分为垂直位移和水平位移监测两种。垂直位移监测采用精密水准测量进行。水平位移监测采用全站仪极坐标法进行。除对沉降变形监测装置进行监测外，还要定期对监测基准点进行检核。

2.3.1垂直位移监测基准点布置

按路堤左右各布设两个监测基准点的原则布设垂直位移监测基准点。

垂直位移监测基准点应选在垂直于线路中心线50米外、土质坚硬便于长期保存和使用的地点，并埋设混凝土标石，统一编号，基桩长1米，埋置深度为0.7米。预压期监测的垂直位移监测基准点有条件的可选于附近稳定的构筑物上。

2.3.2水平位移监测基准点布置

水平位移监测基准点布置在路堤左右两侧，按每工点四个、左右两侧各布置两个监测基准点的原则布设水平位移监测基准点，水平位移监测基准点应埋设于红线外的稳定区域，并保证同侧两点通视。

2.4监测网的布设与施测

2.4.1垂直位移监测网布设与施测

垂直位移监测网按国家二等水准测量的要求施测，按就近的原则联测附近的公路首级高程控制网点。主要技术要求按表2执行：

3监测技术方案和实施

3.1监测技术要求

3.1.1沉降监测

进行沉降监测时，沉降监测网、二等水准测量、二等水准观测的测站观测限差等的主要技术要求分别如表4、表5、表6所示。

3.1.2水平位移监测

水平位移观测桩的水平位移监测使用全站仪进行测量，测距误差±2mm；方向观测水平角误差为±2.5″，水平角观测技术要求应满足表7规定，导线边长测量读数至毫米，距离和竖直角各观测2测回。

表7水平位移监测的主要技术要求

3.2.2沉降板的埋设及保护

根据设计图纸要求制作沉降板并安装，沉降板由底座、测杆（φ=25mm钢管）及保护测杆（φ=70mm、壁厚不小于4mm的硬PVC塑料管）组成，钢底板尺寸为40cm×40cm×10mm。

随着填土的增高，测杆与套管亦相应加高，每节长度不超过20cm，接高后的测杆顶面应高于套管上口，在填土施工中应采取措施保护测沉设施。沉降板埋设位置处垫10cm砂垫层找平，埋设时确保测杆与地面垂直[4]。采用0.1m厚中粗砂回填密实，再套上保护套管，保护套管略低于沉降板测杆，上口加盖封住管口，并在其周围填筑相应填料稳定保护套管。用水准仪测出内沉降管的标高，作为该沉降管的初始读数。

为了不使填压的土质嵌入空心螺纹管内，每段接管应套上一段塑料圆管，圆管的高度略高于接管顶面，圆管的直径略大于水准尺的宽度。套管顶面盖上一个圆盖板，盖板中心穿一段红布线条，以便下次测量找出沉降点位。内外管要随填土高度用管箍接长，使管口始终高于填土地面。上下两节管要接触紧密（用管钳拧紧），避免内管下沉时卡在外管上。接管前后均要用水准仪测一次内管标高，以求出所接管实际长度。每层填土前，先用小车推土将沉降板周围填高，防止大型机械撞到沉降管。沉降管周围填土要求用小型夯机夯实，以免被压路机撞坏。万一撞歪及时卸下被撞坏的沉降管，接上新的沉降管，并立即测出标高。

3.2.3位移桩的设置

位移桩长度为150cm，断面为10×10cm的木桩埋入地基内，顶面钉入钢钉。桩的入土深度约为100cm。位移桩从路堤坡脚起，在垂直于路中心线方向两侧各布设2个位移桩，详见图2监测断面布置图。用全站仪定线方法使4个桩在一条直线上

3.3预压期路基面沉降监测

按照按照设计的断面数布设软路基预压期沉降监测断面。每条监测断面在路中布设沉降监测桩1个，监测桩长度为50cm，断面为20×20cm的砼方桩埋入地基内，桩的入土深度约为40cm。

3.4监测频率

监测频率根据设计图纸要求按表8执行。

3.5成果分析与评价

及时整理监测数据资料，并绘制：①沉降量D（t）与路堤填高（h）及时间（T）关系曲线；②沉降速率V（t）与路堤填高（h）及时间（T）关系曲线。

路堤在填筑过程中，若中心日沉降量达到1.0cm/d，或者日侧向位移量达到0.5cm/d以及边部日沉降量大于中心日沉降量时，标志不稳定状态的出现，应立即停止填筑，和现场监理及设计单位联系，根据实际情况做出相应调整。

4结论

在实际公路施工中，应该对路基沉降进行详细监测[5]。观测路线宜采用闭合路线，要按照固定的观测路线和观测方法进行，使用固定的监测基准点对沉降变形点进行观测，实行“五固定”原则：固定水准基点、固定人、固定测量仪器、固定测量路线和方法。当发现沉降检测数据出现异常时，一定要进行自查，进行重测和分析监测基准点的稳定性，必要时联测基准点进行检测，并提交自查分析报告。施工时注意对监测桩（点）的保护，尤其是对路堤中心沉降板连接的沉降管进行保护，在沉降管1平方米范围内设置保护标示，禁止压路机碾压，用小型振动夯进行夯实。

参考文献：

[1]赵峰.铁路填石路堤的沉降与稳定性分析[D].成都：西南交通大学，2013．

[2]蒋国敬.压填片石软土路基沉降试验研究[D].成都：西南交通大学，2016．

[3]王正玮.公路路面测量控制施工技术研究[J].北方交通，2013（3）：26-28．

[4]赵立中.扩建工程路基沉降观测技术研究——以石安高速公路改扩建沉降观测项目为例[J].中国科技博览，2014（41）：130．

[5]林彰银.雪峰山高速公路路基沉降施工技术及其质量控制研究[J].公路工程，2017，42（1）：156-159．

作者简介：

李昌元（1972.11—），男，汉族，湖北松滋人，工程师。长期从事公路、市政工程合同管理、施工技术、项目管理等工作。