劉晉宏

（山西交通控股集團 呂梁南高速公路分公司，山西 汾陽 032200）

引言

高速公路穿越山嶺地區(qū)時，工程地質與地形地貌情況復雜多變，部分路段由于受施工條件限制，只能采用紅砂巖和高液限黏土等特殊土作為路基填料，對路基的穩(wěn)定性產生一定影響。如果對特殊土路基填料處治不當，容易產生不均勻沉降，給施工留下質量隱患，對路基穩(wěn)定性產生較大的影響。隰吉高速公路沿線有多處路堤采用土石混填路基，個別路段采用紅砂巖作為路基填料，為確保路基施工質量滿足設計要求，路堤填筑施工過程中布置測點進行沉降和側向水平位移監(jiān)測，結合監(jiān)測結果對路基穩(wěn)定性進行評價。

1 工程概況

隰吉高速公路穿越山嶺地區(qū)，路線設計全長為105.834 km，沿線分布有多處高填方路堤。K23+110—K23+564 段設計采用土石混填高填方路堤，該區(qū)域地層主要為粉砂質泥巖、粉砂巖等，路堤填料采用紅砂巖。該段路基橫斷面方向地面起伏較大，其中路堤右側最大填筑高度為23.5 m，為保證路堤坡腳穩(wěn)定，在路堤坡腳設置擋土墻。為提高路堤的穩(wěn)定性，在原地面橫向坡度較大位置開挖寬度≮2 m 的內傾臺階，該路段典型路基橫斷面見圖1。

圖1 典型路基橫斷面

2 路基沉降監(jiān)測方案

2.1 路基沉降監(jiān)測

該路段路基沉降監(jiān)測采用埋入式沉降板法，沉降板鋼管長單長度選擇50 cm 和20 cm，采用管箍連接。沉降板采用鋼板制作，尺寸為500 mm×500 mm×8 mm。在沉降監(jiān)測斷面，分別在路基中線、左側、右側路肩各布置一個沉降板，特殊位置可適當增減沉降板數(shù)量，但不得少于兩塊。沉降板埋設后將土體夯實，然后進行初始監(jiān)測，作為測點的初始監(jiān)測值，以后監(jiān)測數(shù)據(jù)與該初始數(shù)據(jù)對比確定沉降值。

路基沉降監(jiān)測采用電子水準儀進行測量，按照二等水準測量標準，并在每次觀測后進行檢核，觀測精度為±0.1 mm。如發(fā)現(xiàn)誤差過大，應重新進行觀測，以保證測量精度。路堤填筑過程在對鋼管進行接長，以便于進行下次觀測，鋼管應埋設在路基頂面以下5 ～8 cm，以防止施工過程中損壞。路堤填筑施工期間，每次填土完成后觀測一次，填筑施工間隔時間較長時，每3 ～4 d 觀測一次，如出現(xiàn)路基沉降速率突然增加，應適當增加監(jiān)測頻率。堆載預壓階段，第一個月觀測頻率為3 d/次，第二、三月7 d/次，第四、五月15 d/次，第六個月以后 30 d/次。

2.2 側向水平位移監(jiān)測

路堤側向水平位移監(jiān)測通過在兩側路堤坡腳埋設邊樁，使用全站儀采用極坐標法進行監(jiān)測。每個監(jiān)測斷面在路基兩側坡腳分別布置一組測樁，每側坡腳三根，每隔0.5 m 設置一根，且位于同一條直線上。邊樁采用C25 鋼筋混凝土預制，長度為1.5 m，直徑為10 cm，埋入路基內部深度≮1.2 m。路堤側向水平位移監(jiān)測采用高精度全站儀，觀測精度為±0.1 mm，觀測頻率與路堤沉降監(jiān)測頻率保持一致，每填筑一層至少觀測一次。邊樁埋設完成后進行初始觀測，以后每次監(jiān)測數(shù)據(jù)與前一次數(shù)據(jù)對比分析確定水平位移變化量。路基填筑完成后，通過分析各測點水平位移量，確定路堤的水平位移，路基沉降與水平位移測點布置見圖2。

圖2 路基沉降與水平位移測點布置

3 特殊路基沉降監(jiān)測與穩(wěn)定性分析

3.1 路基沉降監(jiān)測結果分析

選取有代表性的監(jiān)測斷面沉降監(jiān)測結果作為研究對象，對路基施工過程中的沉降變形進行分析。由于該路段路基沉降變形情況相差不大，選取K23+600 斷面路基中心沉降監(jiān)測結果作為分析對象，繪制路堤中心沉降變形時間曲線見圖3，沉降變化速率見圖4。其中1 ～79 d 為路堤填筑施工期，88 ～179 d 為預壓期。

圖3 K23+600 斷面路堤中心沉降變形時間曲線

圖4 K23+600 斷面路堤中心沉降速率變化曲線

分析圖3 和圖4 曲線變化趨勢可以得出，在施工階段路堤產生沉降變形較大，沉降速率也較大，預壓期路堤沉降變形和沉降速率均不斷下降，在監(jiān)測結束時路堤沉降已基本穩(wěn)定。在路基填筑施工初期，路基沉降量和沉降速率均較大，沉降速率最大值為5.201 mm/d，隨著填筑高度的增加，沉降量不斷減小。由于受到施工期間天氣、施工工藝等因素的影響，側向位移變化速率有一定幅度的起伏。在預壓初期，路基沉降變形有一定幅度的增長，而后增長量不斷下降，在監(jiān)測168 d 后路堤基本達到穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 側向水平位移監(jiān)測結果分析

在路堤填筑施工階段和預壓期，對各側向水平位移監(jiān)測斷面開展監(jiān)測。由于各監(jiān)測斷面路堤側向水平位移監(jiān)測結果相差不大，選取K23+445 斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)作為研究對象，繪制側向水平位移變化曲線見圖5。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，得出各監(jiān)測時間段路堤側向水平位移變化速率，變化趨勢見圖6。

圖5 K23+445 斷面路堤側向水平位移變化曲線

圖6 K23+445 斷面路堤側向水平位移速率變化曲線

分析圖5 和圖6 曲線變化趨勢，得出K23+445斷面路堤側向水平位移在填筑施工階段變形量和變化速率均較大，預壓期呈現(xiàn)先增大后變小，變形量和變化速率不斷下降，最終達到穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢。在路堤填筑施工階段，路堤側向水平位移呈現(xiàn)線形增加的趨勢，變化速率也較大，變化速率最大值為1.000 mm/d。同樣由于受到施工期間天氣、施工工藝等因素的影響，側向位移變化速率有一定幅度的起伏。在預壓期，初期路堤側向變形有一定幅度的增加，但變形量和變形速率總體呈現(xiàn)不斷下降的趨勢，監(jiān)測完成達到穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3 路堤穩(wěn)定性評價

根據(jù)K23+600 斷面路堤中心沉降和K23+445 斷面路堤側向水平位移監(jiān)測結果，雖然路堤施工階段產生了較大的變形，變形速率也較大，其中沉降速率最大值達到5.201 mm/d，側向水平位移最大值達到1.000 mm/d，但預壓期迅速下降，并在監(jiān)測完成時均達到了穩(wěn)定狀態(tài)。結合施工現(xiàn)場其他斷面監(jiān)測結果，路基沉降變形和側向水平位移變化趨勢相同，在監(jiān)測完成后均達到了穩(wěn)定狀態(tài)，說明路基施工質量合格，達到了設計要求。

4 結語

由于施工條件受限，部分高速公路路基采用特殊土填筑路基，會對路基穩(wěn)定性產生不同程度的影響。結合隰吉高速公路部分路段特殊土路堤施工案例，在施工期間開展監(jiān)測，分析監(jiān)測數(shù)據(jù)確定路基的穩(wěn)定性。監(jiān)測內容主要包括路堤沉降監(jiān)測和側向水平位移兩個方面，分別制定監(jiān)測方案，采取高精度的監(jiān)測方法在路堤填筑施工階段和預壓期開展監(jiān)測。路堤沉降監(jiān)測采用埋入式沉降板法，分析監(jiān)測結果得出路堤填筑施工階段沉降變形量和變形速率較大，而預壓期二者均不斷下降，最終達到穩(wěn)定狀態(tài)。路堤側向水平位移監(jiān)測采用全站儀極坐標法，監(jiān)測結果與路堤沉降監(jiān)測結果類似，也呈現(xiàn)施工階段變形量和變形速率較大，預壓期逐漸下降，并在監(jiān)測結束時達到了穩(wěn)定狀態(tài)。通過分析兩個有代表性的路基監(jiān)測斷面路堤沉降和側向水平位移變化曲線，結合其他斷面的監(jiān)測結果，可以得出路堤施工質量達到要求，施工質量合格。