摘要：高填方浸水路基施工難度大，容易產(chǎn)生失穩(wěn)或整體沉降，對(duì)路基施工質(zhì)量與安全要求高。為了準(zhǔn)確掌握浸水路堤的施工情況，文章對(duì)試驗(yàn)路3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面路堤和地基分層的水平位移、豎向位移、路堤土應(yīng)力和土工格柵加筋效果等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并收集數(shù)據(jù)繪制變形曲線，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明施工方案滿足施工要求。

關(guān)鍵詞：高速公路;浸水路基;水平位移;豎向位移;土應(yīng)力

中圖分類號(hào)：U416.1+5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI： 10.1 3282/j. cnki. wccst. 201 9. 12. 008

文章編號(hào)：1673 - 4874（2019）12 - 0026 - 04

0 引言

高填方浸水路基由于填料浸水濕化，容易造成路基邊坡失穩(wěn)或整體沉降，直接影響浸水路基的整體穩(wěn)定性，給施工和運(yùn)營安全造成很大影響。文章基于某高速公路高填方浸水路堤施工實(shí)踐，在施工過程中制定監(jiān)測(cè)方案，對(duì)高填方路堤和地基分層的水平位移、豎向位移、路堤土應(yīng)力和土工格柵加筋效果等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，收集數(shù)據(jù)繪制曲線對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)路堤的變形情況進(jìn)行評(píng)估[1]。通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，掌握路堤結(jié)構(gòu)的變形趨勢(shì)，為施工和運(yùn)營管理提供參考。

1 工程概況

某高速公路設(shè)計(jì)采用雙向四車道，路基寬度為24.5 m。該高速公路路基采用高填方路堤，由于單側(cè)臨江，為浸水路基。沿線高低起伏大，相對(duì)高差達(dá)26～78 m，路堤填筑高度大，最大邊坡高度為68 m，最大填筑高度為38 m。高速公路沿線地基表層土體為軟塑粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉土、粉土等，地表覆蓋層厚度為3～7 m。高填方浸水路堤填方施工路段表層覆蓋土層土質(zhì)不均勻、厚度不均勻、透水性強(qiáng)、成型質(zhì)量差、含水量小，下伏基巖為砂巖夾泥巖。

施工中選取填方高度最大的路段作為試驗(yàn)路段，路基填料主要采用紅砂巖碎石，填料粒徑控制在80 cm，碎石含量≥60%。分別采用A組填料和B組填料進(jìn)行填筑，并在施工過程中監(jiān)測(cè)高填方浸水路基和地基各分層的水平位移、豎向位移、土應(yīng)力和土工格柵加筋效果，收集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為確定最佳施工方案提供參考依據(jù)。

2 高填方浸水路堤施工監(jiān)測(cè)方案

2.1 監(jiān)測(cè)斷面選取

選取試驗(yàn)路段的三個(gè)斷面K201+350、K201+450、K201+550，用于施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。

K201+350段路堤填筑高度為18 m，大部分地基位于百年水位線以下，地基表層為粉質(zhì)黏土，填筑施工前采用強(qiáng)夯法對(duì)地基進(jìn)行加固處理。

K201+450段路堤填筑高度為28 m，大部分地基位于百年水位線以下，地基表面坡度平緩，地基表層為粉質(zhì)黏土，填筑施工前采用換填法對(duì)地基進(jìn)行加固處理。

K201+ 550段路堤填筑高度為38 m，大部分地基位于百年水位線以下，地基表面坡度為19. 5%，地基表層為粉質(zhì)黏土，填筑施工前采用清淤挖除回填法對(duì)地基進(jìn)行加固處理。

2.2 監(jiān)測(cè)方法與測(cè)點(diǎn)布置

（1）路堤和地基各分層水平位移監(jiān)測(cè)

為了確定高填方浸水路堤和地層水平位移，在路堤橫斷面、填方邊坡外緣、路肩埋置測(cè)斜管，安裝測(cè)斜儀。根據(jù)路基寬度，共埋設(shè)測(cè)斜管5根，鉆孔深度深入基巖。在地基加固處理完成后，按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求進(jìn)行鉆孔施工，鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，將測(cè)斜管放入，并做好管口的保護(hù)。在每一個(gè)觀測(cè)斷面開挖溝糟，溝內(nèi)不得有碎石等堅(jiān)硬物體，用于安裝電纜，并將電纜引入路邊觀測(cè)房。測(cè)斜儀埋設(shè)完成后，進(jìn)行儀器測(cè)試，保證設(shè)備正常使用[2]。

（2）路堤各分層豎向位移監(jiān)測(cè)

通過在監(jiān)測(cè)斷面上埋設(shè)一套沉降磁環(huán)，進(jìn)行路堤各分層豎向位移監(jiān)測(cè)。沉降環(huán)埋設(shè)前先在路基上部鉆孔，再依次將磁鐵環(huán)安裝到孔中，達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的位置后，在孔內(nèi)注入砂漿，填充分層沉降測(cè)管與孔壁之間的空隙，該測(cè)段共設(shè)置5個(gè)磁鐵環(huán)。

（3）土應(yīng)力監(jiān)測(cè)

通過在填方路堤內(nèi)部分層埋設(shè)土壓力盒，對(duì)填方路基內(nèi)部土應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。土壓力盒埋設(shè)分三層進(jìn)行，埋設(shè)深度分別為2m、7m、1 2 m，一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面設(shè)3個(gè)測(cè)區(qū)、9個(gè)測(cè)點(diǎn)。

土壓力盒埋設(shè)前根據(jù)圖紙要求進(jìn)行試坑開挖，達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，坑底鋪設(shè)細(xì)砂，將土壓力盒放置在細(xì)砂層上，并開挖溝槽放置電纜，安裝方法與測(cè)斜管電纜安裝相同。土壓力盒埋設(shè)完成后，進(jìn)行儀器測(cè)試，保證設(shè)備正常使用[3]。

（4）土工格柵加筋效果監(jiān)測(cè)

土工格柵加筋效果監(jiān)測(cè)采用在土工格柵上固定柔性位移計(jì)的方法，通過監(jiān)測(cè)土工格柵的拉伸變形情況確定加筋效果[4]。柔性位移計(jì)分三層固定在土工格柵上，埋設(shè)深度分別為2m、7m、12 m，一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面設(shè)3個(gè)測(cè)區(qū)、9個(gè)測(cè)點(diǎn)。柔性位移計(jì)固定后，通過試驗(yàn)確定一個(gè)張拉初始值[5]。

3 高填方浸水路基監(jiān)測(cè)與分析

3.1 路堤和地基各分層水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

在試驗(yàn)路段通過測(cè)斜儀監(jiān)測(cè)路堤邊坡水平位移，在深度上每隔0.5m讀一次數(shù)。由于數(shù)據(jù)較多，分析中只選取2018年一部分坡腳和路肩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，其中坡腳選取K201+350段監(jiān)測(cè)斷面，路肩選取K201+450段監(jiān)測(cè)斷面左側(cè)路肩，并分別繪制水平位移一深度曲線如圖1和圖2所示。

通過對(duì)圖1浸水路堤K201+350段坡腳水平位移隨深度變化曲線進(jìn)行分析可知，路堤坡腳深層土體水平位移最大為-1.8 mm，說明路堤坡腳穩(wěn)定性好，幾乎不產(chǎn)生位移。

通過對(duì)圖2浸水路堤K201+450段路肩水平位移隨深度變化曲線進(jìn)行分析可知，路堤路肩在垂直深度為20 m處出現(xiàn)了較大的水平位移，最大達(dá)到48 mm，低于設(shè)計(jì)要求的50 mm。且隨路堤填筑高度不斷增加，水平位移不斷增加，但各分層水平位移增加量較小，滿足浸水路堤穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)要求。通過對(duì)4個(gè)月的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析可知，隨著時(shí)間的增長，路堤各分層的水平位移不斷增加，但增速緩慢。

3.2 路堤各分層豎向位移監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

路堤各分層豎向位移監(jiān)測(cè)采用電感探測(cè)裝置，測(cè)定不同深度沉降磁環(huán)的觀測(cè)數(shù)值，結(jié)合沉降磁環(huán)位置確定不同深度路堤分層豎向位移變化情況。豎向位移監(jiān)測(cè)頻率為每個(gè)月監(jiān)測(cè)一次，文章選取K201+550段路堤橫斷面作為監(jiān)測(cè)斷面，收集數(shù)據(jù)并繪制曲線如圖3所示。

通過對(duì)K201+550段路堤監(jiān)測(cè)斷面豎向位移一深度變化曲線進(jìn)行分析，可知隨著深度增加，土層豎向位移不斷變小。2018年8月至12月，土層沉降量最大為72.3 mm，結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r分析，這主要是由于降雨導(dǎo)致的。

3.3 土應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

對(duì)路堤填土應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定變化規(guī)律，推算土體強(qiáng)度隨強(qiáng)度變化情況，調(diào)整施工工序，調(diào)整施工速度。填土土應(yīng)力采用壓力計(jì)測(cè)定，選取K201+ 450段路堤橫斷面作為監(jiān)測(cè)斷面，對(duì)4個(gè)壓力計(jì)在7個(gè)月內(nèi)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，并繪制曲線如圖4所示。

通過對(duì)圖4 K201+450段監(jiān)測(cè)斷面土壓力一時(shí)間變化曲線的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析可知，前4個(gè)月的土壓力增加較穩(wěn)定，后3個(gè)月有下降的趨勢(shì)，這是由于前4個(gè)月還在進(jìn)行路堤填筑施工，后3個(gè)月填筑施工結(jié)束，進(jìn)行防護(hù)工程施工，因此土壓力呈現(xiàn)前期增長、后期逐步趨于平穩(wěn)的狀態(tài)，說明施工后路堤填土壓力逐步趨于平穩(wěn)。

3.4 土工格柵加筋效果監(jiān)測(cè)分析

為了提高路堤填筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，可以改善填料之間受力情況，減小差異沉降。本項(xiàng)目高填方浸水路堤施工過程中，分別設(shè)置了3層土工格柵，埋設(shè)深度分別為2m、7m、12 m。為了檢測(cè)土工格柵加筋效果，在土工格柵上部安裝柔性位移計(jì)，測(cè)定土工格柵拉伸位移量隨時(shí)間的變化情況。選取K201+550段路堤橫斷面作為監(jiān)測(cè)斷面，對(duì)5個(gè)柔性位移計(jì)在7個(gè)月內(nèi)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，并繪制土工格柵曲線位移一時(shí)間曲線如圖5所示。

通過對(duì)圖5 K201+ 550段路堤監(jiān)測(cè)斷面土工格柵位移一時(shí)間變化曲線進(jìn)行分析可知，前4個(gè)月土工格柵變形情況處于平穩(wěn)的拉伸狀態(tài)，后三個(gè)月有所收縮，拉力折減，加筋效果減弱，說明土體沒有發(fā)生較大位移。

4 結(jié)語

通過在高速公路高填方浸水路基施工過程中制定監(jiān)測(cè)方案，對(duì)路堤和地基各分層的水平位移、豎向位移、土應(yīng)力和土工格柵加筋效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并收集數(shù)據(jù)，繪制變化曲線，經(jīng)分析后得出以下結(jié)論：

（1）通過對(duì)K201+450段監(jiān)測(cè)斷面路堤坡腳和路肩水平位移隨深度變化情況進(jìn)行分析，得出路堤坡腳變形較小，基本不產(chǎn)生變形;路堤路肩在垂直深度20 m處出現(xiàn)了較大的水平位移，最大達(dá)到48 mm，且水平位移隨路堤填筑高度和時(shí)間的增加而增加，但增速緩慢，滿足施工要求。

（2）通過對(duì)K201+550段路堤監(jiān)測(cè)斷面豎向位移一深度變化曲線進(jìn)行分析，得出路堤沉降量隨深度增加而不斷變小，監(jiān)測(cè)期間得到的土層最大沉降量為72.3 mm，分析認(rèn)為這主要是由于降雨導(dǎo)致的。

（3）通過對(duì)K201+ 450段監(jiān)測(cè)斷面土應(yīng)力隨時(shí)間變化情況進(jìn)行分析可知，前4個(gè)月的土應(yīng)力增加較穩(wěn)定，后3個(gè)月有下降的趨勢(shì)，說明填筑施工期間土壓力不斷增長，施工后逐步趨于平穩(wěn)。

（4）通過對(duì)路堤監(jiān)測(cè)斷面土工格柵位移隨時(shí)間變化情況進(jìn)行分析可知，前4個(gè)月土工格柵變形情況處于平穩(wěn)的拉伸狀態(tài)，后三個(gè)月有所收縮，拉力折減，加筋效果減弱，說明土體沒有發(fā)生較大位移。

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作者簡介：馮三平（ 1963-），工程師，研究方向：公路與橋梁工程管理。