韋雪娟

(廣西交科工程咨詢有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

近年來，隨著我國高速公路的大規(guī)模發(fā)展，公路建設(shè)逐漸延伸至水文地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)，工程難度也越來越大[1]。路基作為公路工程中的基礎(chǔ)承重結(jié)構(gòu)，其施工質(zhì)量直接影響高速公路的承載能力和使用壽命[2]。因此，針對地質(zhì)情況復(fù)雜地區(qū)的高速公路建設(shè)進(jìn)行施工質(zhì)量監(jiān)測，對于保證道路的安全穩(wěn)定性具有重要意義[3-4]。

目前，國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于路基施工質(zhì)量和沉降觀測展開了大量研究，如李新春等[5]研究了鹽漬土的物理特征，探索了其危害性，為科學(xué)設(shè)計(jì)鹽漬土路基提供合理的質(zhì)量管控方式，對鹽漬土地區(qū)施工提供更有實(shí)踐價(jià)值的方案。劉志強(qiáng)[6]對云湛高速公路(新陽段)高路堤頂沉降、坡腳水平位移及隆起量進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)合項(xiàng)目概況、施工進(jìn)度及控制標(biāo)準(zhǔn)，分析了填土高度對累計(jì)沉降量-時間曲線的影響。何雄剛[7]闡述了軟土路基的工程特點(diǎn)和處治方法，研究了軟土路基沉降觀測與數(shù)據(jù)處理內(nèi)容，認(rèn)為采用拋石擠淤和土工格柵相結(jié)合的處治方式可有效提高軟土路基的承載能力。張軍輝等[8]選取典型地質(zhì)區(qū)段10個不同斷面，采用沉降板法監(jiān)測施工過程中4組路基沉降數(shù)據(jù)，分析填方路基不同時間的沉降規(guī)律，對比了不同路基的沉降關(guān)系。由于我國地質(zhì)地形條件相對比較復(fù)雜，公路建設(shè)應(yīng)根據(jù)地區(qū)特性采用適宜的施工方式，以保證公路質(zhì)量和穩(wěn)定性?；诖耍疚囊晕覈戏缴絽^(qū)某高速公路施工為研究對象，針對特殊地質(zhì)條件下的路基施工質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行了闡述，并針對路基施工過程中的沉降變化情況進(jìn)行了監(jiān)測分析，最終保證路基施工的順利完工及工程質(zhì)量。

1 工程概況

某高速公路項(xiàng)目位于我國南方地區(qū)，線路設(shè)計(jì)長度為27.8 km，車道設(shè)計(jì)為雙向四車道，最高行駛速度為100 km/h，路基總寬度設(shè)計(jì)為24.5 m，路面行車道寬2×7.5 m，中央隔離帶寬2.5 m，緊急停車帶寬2×2.5 m。路基左面設(shè)計(jì)邊坡比為1∶2，右面邊坡比為1∶1.5。路基封層采用石灰土，包邊采用普通黏土。該地區(qū)屬于亞熱帶氣候，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨，受季風(fēng)影響明顯，容易給工程施工進(jìn)度帶來影響。根據(jù)地形勘測結(jié)果顯示，部分路段處于高山、峽谷等地形復(fù)雜地帶，填方高度最高達(dá)到17 m，丘陵地帶地形左高右低，山坡較陡，坡長最長達(dá)175 m，坡度最大為32.1 m。該路段路基土層從上到下主要分為：素填土層，厚度為1.4～2 m；粉質(zhì)黏土層，厚度為1.8～3.6 m；淤泥質(zhì)土層，厚度為3～9.5 m。路基采用樁徑為0.5 m的碎石樁處理，長度為15 m，布置間距為2 m，呈梅花形布置。路基截面設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 路基截面設(shè)計(jì)示意圖

2 施工質(zhì)量控制

在正式施工前應(yīng)嚴(yán)格做好施工組織、人員安排、機(jī)械部署、填土試驗(yàn)、路基處理以及技術(shù)核查等準(zhǔn)備工作；清場工作完成后，確定施工場地與原地面的左右坡度為1∶2和1∶1.5；在填筑前需對土質(zhì)相對松散位置進(jìn)行壓實(shí)。具體施工流程如下。

(1)填土：路基填土優(yōu)先選擇現(xiàn)場挖土方，挖土方不足時可從土場取土，并嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行填土試驗(yàn)，以保證填土參數(shù)達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。填筑完成后，采用取土試驗(yàn)來測試填筑效果，以保證壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(2)攤鋪、整平：依次采用推土機(jī)和平地機(jī)對路面進(jìn)行初平、終平處理。在攤鋪前，需將路面調(diào)整為兩側(cè)傾斜狀態(tài)，橫向排水坡的傾斜度在2%～4%，以保證路面的排水效果。

(3)灑水、晾曬：在填筑前，采用灑水、晾曬方式保證填土的含水量為最佳狀態(tài)，即在2%～3%。

(4)土工格柵：土工格柵采用平鋪方式，平整鋪設(shè)在壓實(shí)后的中粗砂層，搭接寬度需>20 cm，縱向間隔為1 m，鋪設(shè)層數(shù)為2層。

(5)碾壓：采用振動壓路機(jī)先對路面邊緣進(jìn)行碾壓，再碾壓中間路面，縱向碾壓控制重疊范圍≤1 m，橫向碾壓控制重疊范圍為30～50 cm。均勻碾壓，避免偏壓和漏壓情況。

3 監(jiān)測方案設(shè)計(jì)

由于該路段地形地質(zhì)條件較為復(fù)雜，路基的沉降量和沉降速率均難以估計(jì)，因此需對施工過程中的路基沉降進(jìn)行嚴(yán)格把控。監(jiān)測內(nèi)容主要包括：填筑過程中坡腳路基沉降、路基水平位移量及路基沉降，施工完成后路基底部、樁體的沉降量及沉降速率。

3.1 監(jiān)測布置

本次監(jiān)測儀器主要采用沉降觀測樁、沉降板和精密水準(zhǔn)儀等埋設(shè)儀器，需按照設(shè)計(jì)要求定位精準(zhǔn)，做好保護(hù)措施，并定期檢查，共布置24塊沉降板和16根觀測樁。

(1)沉降觀測樁由直徑為20 mm的鋼筋構(gòu)成，其埋設(shè)點(diǎn)周圍15 cm范圍采用砂漿固定，高度為30 cm，上部半球形鋼頭露出表面長度≥5 mm，并做好防銹處理，其截面結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 沉降觀測樁示意圖(mm)

(2)沉降板由鋼板、金屬測管和塑料套管組成，鋼板尺寸為50 cm×50 cm，金屬測管直徑為40 mm，塑料套管直徑為60 mm，套管單節(jié)高度≤1 m。測量所用精密水準(zhǔn)儀精度控制在1 mm，讀數(shù)精確到0.1 mm。沉降板結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 沉降板結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 監(jiān)測頻率

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求以及現(xiàn)場施工情況，確定該項(xiàng)目觀測頻率為：填筑階段一般每天觀測1次，沉降量發(fā)生突變時，每天觀測2～3次，若兩次填筑間隔較長，可每3天觀測1次。路基施工完成后3個月內(nèi)，每5 d觀測1次，3～6個月內(nèi)，每7～15 d觀測1次，6個月以后，每月觀測1次，共監(jiān)測12個月。

4 結(jié)果與分析

根據(jù)《公路軟土路基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T D31-02-2013)規(guī)范要求，路基累計(jì)沉降量要<300 mm，填筑階段路基沉降速率≤10 mm/d，路基坡腳沉降速率≤5 mm/d。為保證該項(xiàng)目路基沉降滿足設(shè)計(jì)要求，針對路基關(guān)鍵位置進(jìn)行為期1年的沉降觀測，并對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

4.1 路基沉降量分析

隨機(jī)選取某段路基左側(cè)、右側(cè)及中部位置沉降板1年內(nèi)的沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，得到路基關(guān)鍵截面沉降量變化曲線如圖4所示。

圖4 路基關(guān)鍵截面沉降變化曲線圖

根據(jù)圖4可知，在監(jiān)測周期內(nèi)，路基頂面左側(cè)、中部及右側(cè)的沉降變化曲線大致相似，且整體沉降差異較小，說明在施工過程中路基未出現(xiàn)沉降不均勻的情況。在路基填筑初期，路基頂面左側(cè)、中部及右側(cè)的最大沉降量分別為22 mm、21 mm和19 mm，路基兩側(cè)最大沉降量相差僅3 mm。填筑中期的路基沉降量有所減小，原因是路基填方相對較小，且填筑過程相對緩慢。在填筑后期，由于路基填方較大，荷載增幅顯著，導(dǎo)致路基沉降量開始急劇提升，路基頂面左側(cè)、中部及右側(cè)的最大沉降量依次增長為21 mm、19 mm和22 mm，但路基兩側(cè)最大沉降量仍相差不大，說明路基整體沉降比較均勻。監(jiān)測周期結(jié)束后，路基頂面左側(cè)、中部及右側(cè)的最終累計(jì)沉降量分別為204 mm、185 mm和196 mm，均小于規(guī)范要求的300 mm。

4.2 基底沉降速率分析

針對1年內(nèi)路基各觀測點(diǎn)的沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，并分別計(jì)算出不同時期基底各觀測點(diǎn)的沉降速率，得到基底沉降速率變化曲線如圖5所示。

圖5 基底沉降速率變化曲線圖

根據(jù)圖5可知，隨著監(jiān)測時間的增長，路基基底沉降速率≤5 mm/月和≤2 mm/月的觀測點(diǎn)百分比均不斷增大，說明路基基底整體沉降狀況良好。在監(jiān)測初期，路基基底沉降速率≤5 mm/月的測點(diǎn)達(dá)到59%，≤2 mm/月的測點(diǎn)達(dá)到51%；而到達(dá)監(jiān)測中期后，路基基底沉降速率≤5 mm/月的測點(diǎn)增至84%，≤2 mm/月的測點(diǎn)增至73%，基底測點(diǎn)沉降速率達(dá)標(biāo)率增幅較為明顯；監(jiān)測周期結(jié)束后，路基基底沉降速率≤5 mm/月的測點(diǎn)可達(dá)到100%，≤2 mm/月的測點(diǎn)可達(dá)到97%，基底測點(diǎn)沉降速率達(dá)標(biāo)率較高。綜合來看，在整個施工周期內(nèi)，路基基底的沉降速率均滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求，不會對路基填筑和路面施工產(chǎn)生影響。

4.3 位移樁沉降速率分析

針對1年內(nèi)路基坡腳外側(cè)各位移樁的水平位移值進(jìn)行整理分析，并分別計(jì)算出不同時期各位移樁的沉降速率，得到路基坡腳測點(diǎn)達(dá)標(biāo)百分比變化曲線如圖6所示。

根據(jù)圖6可知，隨著監(jiān)測時間的增長，路基坡腳測點(diǎn)沉降速率≤5 mm/月和≤2 mm/月的測點(diǎn)達(dá)標(biāo)百分比均呈增大趨勢，說明路基坡腳水平位移狀況良好。在監(jiān)測初期，路基坡腳約62%的測點(diǎn)滿足沉降速率≤5 mm/月的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，55%的測點(diǎn)滿足沉降速率≤2 mm/月的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；而到監(jiān)測中期后，路基坡腳約83%的測點(diǎn)滿足沉降速率≤5 mm/月的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，75%的測點(diǎn)滿足沉降速率≤2 mm/月的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；監(jiān)測周期結(jié)束后，路基坡腳約100%的測點(diǎn)滿足沉降速率≤5 mm/月的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，96%的測點(diǎn)滿足沉降速率≤2 mm/月的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。綜合來看，在整個施工周期內(nèi)，路基坡腳測點(diǎn)沉降速率達(dá)標(biāo)率較高，路基坡腳的水平位移增長速度基本滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

圖6 路基坡腳測點(diǎn)達(dá)標(biāo)百分比變化曲線圖

5 結(jié)語

本文從路基填筑施工的質(zhì)量控制、監(jiān)測儀器及監(jiān)測方法等進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并針對路基頂面、路基基底及路基坡腳外側(cè)的沉降量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，得出以下結(jié)論。

(1)監(jiān)測周期內(nèi)路基頂面整體沉降差異較小，在施工過程中未出現(xiàn)路基不均勻沉降。監(jiān)測周期結(jié)束后，路基頂面左部、中部及右部的最終累計(jì)沉降量均小于規(guī)范要求的300 mm，說明路基頂面沉降差異滿足設(shè)計(jì)要求。

(2)隨著監(jiān)測時間的增長，路基基底沉降速率≤5 mm/月和≤2 mm/月的測點(diǎn)達(dá)標(biāo)百分比均不斷增大，且在整個施工周期內(nèi)，路基基底測點(diǎn)沉降速率達(dá)標(biāo)率較高，均滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求，說明路基基底整體沉降狀況良好。

(3)監(jiān)測周期結(jié)束后，路基坡腳約100%的測點(diǎn)滿足沉降速率≤5 mm/月的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，96%的測點(diǎn)滿足沉降速率≤2 mm/月的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，且在監(jiān)測周期內(nèi)路基坡腳的水平位移增長速度基本滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。