胡漢兵，胡勝剛

（長江科學院水利部巖土力學與工程重點實驗室，武漢 430010）

軟土路堤工后沉降監(jiān)測、分析與控制

胡漢兵，胡勝剛

（長江科學院水利部巖土力學與工程重點實驗室，武漢 430010）

以某高速公路軟土路堤為工程背景，詳細介紹了高速公路軟土地基沉降監(jiān)測和工后沉降預測分析方法，以及工后預測沉降不能滿足設計要求時，如何對軟土地基進行處理。根據本段軟土地基處理效果可知，軟土地基沉降監(jiān)測及工后沉降預測分析是保證軟土地基處理取得成功的必要手段。

軟土地基；路堤；地基監(jiān)測；工后沉降；堆載預壓

某高速公路軟土地基段全長2.04 km。自2003年6月開始進行地基處理和路基填筑施工，至2004年3月底路基填土基本完成，8月底開始鋪筑路面，至2004年12月下旬，工程全部完工［1］。

本路段路線所經地段軟土地基廣泛分布，主要存在以下2個方面的巖土工程問題：

（1）地基在路堤荷載作用下將產生較大的沉降和工后沉降，橋涵構造物與土路堤連接處易產生不均勻沉降，形成“橋頭跳車”現(xiàn)象；

（2）軟土強度低、固結慢，當路基填土高度超過軟土的極限填土高度后，若對填土速率不加控制，極易產生路基失穩(wěn)現(xiàn)象。

因此需要針對工程具體特點對軟土地基進行分析、計算、研究，確定技術可靠、施工可行、經濟合理的處理方法；合理安排施工程序，同時在施工過程中進行嚴密監(jiān)測，隨時掌握地基應力及變形發(fā)展情況；分析其安全狀態(tài)，調整施工速率，進行信息化施工，以確保工程安全并保證地基沉降和工后沉降滿足工程要求；并確保路基填土安全、快速完成。

1 工程地質條件

本路段軟土地基廣泛分布，分布地段地勢相對低洼，地面標高18.0～20.2 m；軟土以淤泥及淤泥質黏土為主，厚度一般0.8～11.4 m，局部地段達19.8 m。該段典型地質模型為表層湖塘相淤泥層，下為第四系沖積沉積層結構。為更好地掌握工程地質情況，了解主要土層的分布及各土層的物理力學特性，結合重點斷面觀測設施的埋設鉆孔，對控制性斷面，如K86+460斷面（軟土厚度9.8 m）、K86+ 530斷面（軟土厚度8.8 m）、K86+700斷面（軟土厚度8.5 m）、K88+100斷面（軟土厚度13 m）、CK0+ 370斷面（軟土厚度12 m）和EK0+470（軟土厚度19.8 m）等斷面進行了補充地質勘探以及土工試驗。軟土的物理力學性指標統(tǒng)計平均值列于表1。

表1 軟土物理力學性指標統(tǒng)計平均值Table1 Statistic mean values of physical and mechanical indexes of soft soil

2 現(xiàn)場監(jiān)測

（1）監(jiān)測目的：軟土路基的穩(wěn)定性及沉降是高速公路建設中的難點問題，對路基變形以及地下水情況進行現(xiàn)場監(jiān)控，以達到控制軟土路基穩(wěn)定和工后沉降滿足設計要求的目的。

（2）監(jiān)測斷面類型：根據軟土分布、路堤高度、所處部位等的不同，將監(jiān)測斷面分為2種類型，即重點斷面和一般斷面。一般斷面主要以沉降控制為目的，監(jiān)測設施主要為沉降板，部分高填方部位還埋設有測斜管（軟土層較厚部位）。重點斷面主要布置在軟土較厚、填土較高而且地基處理不夠徹底的路段，這些地段沉降問題和穩(wěn)定性問題都很突出，因此監(jiān)測措施較為齊全，有沉降板、測斜管、分層沉降管、孔隙水壓力探頭、地下水位管等。圖1為重點斷面K88+100觀測儀器埋設示意圖。

圖1 K88+100斷面觀測儀器埋設示意圖Fig.1 Layout ofmonitoring equipment at cross section K88+100

（3）監(jiān)測斷面布置：根據軟土路基的特點，制訂公路軟土路基穩(wěn)定性及沉降控制研究和監(jiān)測方案。在監(jiān)測斷面選取過程中，考慮“突出重點、控制全線”的原則。共布置埋設了14個監(jiān)測斷面［1］。

（4）觀測頻度：根據觀測斷面的填土施工及地基變形情況，控制適當的觀測頻度，以滿足能夠捕捉到各觀測物理量的特征點（峰值、突變值）及保證觀測曲線完整為原則進行觀測。另外，遇異常情況，隨時加密觀測。

3 工后沉降分析

按照雙曲線規(guī)律對實測沉降曲線進行擬合，并結合理論分析結果對軟土路基的最終沉降和工后沉降進行推算［2］，其中工后沉降推算的時間點定在2004年9月底（假定路面工程于2004年10月初開工），即2004年10月初以后地基所發(fā)生的沉降都歸入工后沉降。推算結果列于表2。

表2 各斷面最終沉降和工后沉降推算成果Table2 Prediction of ultimate settlement and post-construction settlement

從表2可以看出，當前各斷面實測沉降在124～566 mm范圍，其中部分斷面的沉降值較大，實測沉降值超過400 mm，最大達566 mm，且當前地基沉降速率仍較大，大多在0.5 mm／d以上，圖2和圖3為典型斷面沉降曲線，圖中沉降曲線下降趨勢仍很明顯，說明當前地基變形遠未穩(wěn)定。

圖2 K86+460斷面加載-位移曲線Fig.2 Load-disp lacem ent curves at section K 86+460

圖3 EK0+470斷面加載-位移曲線Fig.3 Load-disp lacement curves at section EK0+470

推算的工后沉降在48～288 mm范圍，按照高速公路對軟土地基工后沉降的設計要求（一般路段工后沉降不得大于200 mm，橋頭及明涵處工后沉降不得大于100 mm）［3］，尚有6個斷面的工后沉降不能滿足上述要求，其原因主要有：①局部路段地質條件較差、軟土較厚；②局部路段地質條件一般，但填土高度很大；③部分斷面處填土較晚，地基沉降時間較短；④部分斷面位于橋頭附近，而橋頭沉降控制要求較嚴。

4 不合格斷面地基處理措施及分析

對上述工后沉降不能滿足設計要求的路段，由于工期限制，預壓期較短，而且對于大多數斷面，通過延長預壓期來減小工后沉降的效果也很有限，因此有必要采取適當的工程措施，以達到加速地基固結進程，使沉降提前發(fā)生，減小后期沉降的目的。

對工后沉降不能滿足設計要求的路段，采用超載預壓或等載預壓措施［4，5］，按4個月預壓期考慮，計算各斷面超載部分所引起的沉降和工后沉降，然后結合軟土分布、設計填土高度以及橋涵等構造物的分布等情況進行分段，提出處理措施建議，經處理后上述斷面工后沉降能滿足設計要求，見表3。

表3 分段處理措施建議及預壓前后各斷面工后沉降預測表Table3 Suggested treatmentmeasures and settlements prediction of every section of post-construction before and after prepressing

5 處理效果

2004年9月20日對堆載預壓斷面的工后沉降和預壓效果進行分析，堆載期間各斷面沉降在42～122 mm范圍，沉降速率平均為0.4～1.1 mm／d，說明堆載預壓效果較明顯。經觀測，K87+735，K88+ 100，EK0+316及EK0+470四個斷面的工后沉降已滿足設計要求。而K86+460和K88+210兩個斷面沉降速率仍未明顯收斂，當時沉降速率仍達0.7 mm／d，且均位于橋頭，因此在現(xiàn)有堆載下，預壓至9月底，其工后沉降仍不滿足要求，因此于9月23 24日對K86+455至K86+500和K88+170至K88+221兩段施加了第四層堆載（厚50 cm），繼續(xù)進行預壓。

同年10月21日又根據近期觀測資料，對K86 +460和K88+210兩個堆載預壓斷面的工后沉降重新進行了擬合推算，沉降速率仍分別達1.1 mm／d和0.8 mm／d，且均位于橋頭，工后沉降仍不能滿足設計要求。由于工期限制，無法繼續(xù)預壓，經技術經濟比較后決定卸載，施工路面，對后期沉降通過加強維護來彌補。近期觀測成果表明，雖然上述兩個斷面軟土地基沉降速率在持續(xù)下降，但沉降仍未完全收斂穩(wěn)定。其工后沉降量還可能超過設計要求，故需要對竣工通車之后的軟土路基沉降繼續(xù)進行監(jiān)測，以及時了解沉降變形狀況，為采取適當工程措施提供參考依據。除上述兩個斷面外，其余斷面沉降速率已降到很小，工后沉降能滿足設計要求。

6 結 論

在軟土路段布置監(jiān)測設施，對軟土路堤沉降變形進行了嚴密觀測，且隨工程進展，對軟土地基工后沉降進行了及時的分析和預測，并根據觀測情況進行動態(tài)調整，判斷工后沉降是否滿足設計要求，對工后沉降不滿足設計要求的部位，采取了合理工程措施進行處理，使之達到設計要求，為合理確定路面施工時間和采取工程措施提供了科學依據。同時成功控制了路基填土及超載施工過程中的路基穩(wěn)定性?？蔀轭愃乒こ烫峁┙梃b。

［1］ 胡漢兵，李仲秋，蔡漢利.武漢繞城公路第十六合同段軟土路基沉降與穩(wěn)定控制研究及監(jiān)測［R］.武漢：長江水利委員會長江科學院，2005：1-10，14-21.（HU Han-bing，LIZhong-qiu，CAIHan-li.The research and monitoring of settlement and stability of road embankments over soft ground for the 16th Contract Section of Wuhan Ring Expressway，Changjiang River Scientific Research Institute［R］.Wuhan：Changjiang Water Resources Commission，2005：1-10，14-21.（in Chinese））

［2］ 孫常青，饒錫保，王月香.沉降觀測曲線的擬合和最終沉降量的確定［J］.長江科學院院報，2002，（5）：58-61.（SUN Chang-qing，RAO Xi-bao，WANG Yue-xiang.Determination of final settlement by fitting observed curve method［J］.Journal of Yangtze River Scientific Research Institute，2002，（5）：58-61.（in Chinese））

［3］ JTJ017-96，公路軟土地基路堤設計與施工技術規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，1996.（JTJ017-96，Technical Specification for Design and Construction of Road Embankment over Soft Soil［S］.Beijing：Communications Press，1996.（in Chinese））.

［4］ 馮光愈，程展林，鄢重新.高速公路軟土地基處理研究［J］.長江科學院院報，1996，（4）：37-44.（FENG Guang-yu，CHEN Zhan-lin，YAN Chong-xing.Researeh on soft clay foundation treatment for expressway［J］.Journal of Yangtze River Scientific Research Institute，1996，（4）：37-44.（in Chinese））

［5］ 林 清，程展林，徐建明.高速公路軟基處理及施工控制技術研究［J］.交通科技，2004，（5）：18-20.（LIN Qing，CHENG Zhan-lin，XU Jian-ming.Study-report on the treatment and control for expressway soft-foundation［J］.Transportation Science＆Technology，2004，（5）：18-20.（in Chinese））

［6］ JTJ051-93，公路土工試驗規(guī)程［S］.北京：人民交通出版社，1993.（JTJ051-93，Specification for Soil Testing of Highway［S］.Beijing：China Communications Press，1993.（in Chinese） ）

（編輯：趙衛(wèi)兵）

Post-construction Settlement M onitoring，Analysis and Control of Road Embankment Built on Soft Ground

HU Han-bing，HU Sheng-gang
（Changjiang River Scientific Research Institutes，Key Laboratory of Geotechnical Mechanics and Engineering of the Ministry ofWater Resources，Wuhan 430010，China）

In combination with some road embankment project built on a soft ground，it is introduced in detail the monitoringmethods of soft ground and analyticalmethods of predicting the post-construction settlements of a road embankment.It is also explained that how to improve the soft ground when predicted settlement does notmeet the design demands.According to the observed settlement information of this road embankment，it can be concluded thatmonitoring and predicting in time the post-construction settlement is essential to successfully guarantee the road embankment built on soft ground.

soft ground；road embankment；monitoring；post-construction settlement；pre-loading

TU472

A

1001-5485（2010）04-0040-04

2009-05-06

胡漢兵（1972-），男，湖北黃陂人，高級工程師，工學碩士和理學碩士，主要從事地基基礎相關研究，（電話）027-82926147（電子信箱）huhb＠m(xù)ail.crsri.cn。