高速公路浸水路堤施工监测与分析

摘要：高填方浸水路基施工难度大，容易产生失稳或整体沉降，对路基施工质量与安全要求高。为了准确掌握浸水路堤的施工情况，文章对试验路3个监测断面路堤和地基分层的水平位移、竖向位移、路堤土应力和土工格栅加筋效果等进行监测，并收集数据绘制变形曲线，监测结果表明施工方案满足施工要求。

关键词：高速公路;浸水路基;水平位移;竖向位移;土应力

中图分类号：U416.1+5文献标识码：A DOI： 10.1 3282/j. cnki. wccst. 201 9. 12. 008

文章编号：1673 - 4874（2019）12 - 0026 - 04

0 引言

高填方浸水路基由于填料浸水湿化，容易造成路基边坡失稳或整体沉降，直接影响浸水路基的整体稳定性，给施工和运营安全造成很大影响。文章基于某高速公路高填方浸水路堤施工实践，在施工过程中制定监测方案，对高填方路堤和地基分层的水平位移、竖向位移、路堤土应力和土工格栅加筋效果等进行监测，收集数据绘制曲线对监测结果进行分析，对路堤的变形情况进行评估[1]。通过对监测数据的分析，掌握路堤结构的变形趋势，为施工和运营管理提供参考。

1 工程概况

某高速公路设计采用双向四车道，路基宽度为24.5 m。该高速公路路基采用高填方路堤，由于单侧临江，为浸水路基。沿线高低起伏大，相对高差达26～78 m，路堤填筑高度大，最大边坡高度为68 m，最大填筑高度为38 m。高速公路沿线地基表层土体为软塑粉质黏土、淤泥质粉土、粉土等，地表覆盖层厚度为3～7 m。高填方浸水路堤填方施工路段表层覆盖土层土质不均匀、厚度不均匀、透水性强、成型质量差、含水量小，下伏基岩为砂岩夹泥岩。

施工中选取填方高度最大的路段作为试验路段，路基填料主要采用红砂岩碎石，填料粒径控制在80 cm，碎石含量≥60%。分别采用A组填料和B组填料进行填筑，并在施工过程中监测高填方浸水路基和地基各分层的水平位移、竖向位移、土应力和土工格栅加筋效果，收集数据进行分析，为确定最佳施工方案提供参考依据。

2 高填方浸水路堤施工监测方案

2.1 监测断面选取

选取试验路段的三个断面K201+350、K201+450、K201+550，用于施工现场监测。

K201+350段路堤填筑高度为18 m，大部分地基位于百年水位线以下，地基表层为粉质黏土，填筑施工前采用强夯法对地基进行加固处理。

K201+450段路堤填筑高度为28 m，大部分地基位于百年水位线以下，地基表面坡度平缓，地基表层为粉质黏土，填筑施工前采用换填法对地基进行加固处理。

K201+ 550段路堤填筑高度为38 m，大部分地基位于百年水位线以下，地基表面坡度为19. 5%，地基表层为粉质黏土，填筑施工前采用清淤挖除回填法对地基进行加固处理。

2.2 监测方法与测点布置

（1）路堤和地基各分层水平位移监测

为了确定高填方浸水路堤和地层水平位移，在路堤横断面、填方边坡外缘、路肩埋置测斜管，安装测斜仪。根据路基宽度，共埋设测斜管5根，钻孔深度深入基岩。在地基加固处理完成后，按照图纸设计要求进行钻孔施工，钻孔深度达到设计深度后，将测斜管放入，并做好管口的保护。在每一个观测断面开挖沟糟，沟内不得有碎石等坚硬物体，用于安装电缆，并将电缆引入路边观测房。测斜仪埋设完成后，进行仪器测试，保证设备正常使用[2]。

（2）路堤各分层竖向位移监测

通过在监测断面上埋设一套沉降磁环，进行路堤各分层竖向位移监测。沉降环埋设前先在路基上部钻孔，再依次将磁铁环安装到孔中，达到预先设计的位置后，在孔内注入砂浆，填充分层沉降测管与孔壁之间的空隙，该测段共设置5个磁铁环。

（3）土应力监测

通过在填方路堤内部分层埋设土压力盒，对填方路基内部土应力进行监测。土压力盒埋设分三层进行，埋设深度分别为2m、7m、1 2 m，一个监测断面设3个测区、9个测点。

土压力盒埋设前根据图纸要求进行试坑开挖，达到设计深度后，坑底铺设细砂，将土压力盒放置在细砂层上，并开挖沟槽放置电缆，安装方法与测斜管电缆安装相同。土压力盒埋设完成后，进行仪器测试，保证设备正常使用[3]。

（4）土工格栅加筋效果监测

土工格栅加筋效果监测采用在土工格栅上固定柔性位移计的方法，通过监测土工格栅的拉伸变形情况确定加筋效果[4]。柔性位移計分三层固定在土工格栅上，埋设深度分别为2m、7m、12 m，一个监测断面设3个测区、9个测点。柔性位移计固定后，通过试验确定一个张拉初始值[5]。

3 高填方浸水路基监测与分析

3.1 路堤和地基各分层水平位移监测结果分析

在试验路段通过测斜仪监测路堤边坡水平位移，在深度上每隔0.5m读一次数。由于数据较多，分析中只选取2018年一部分坡脚和路肩监测数据，其中坡脚选取K201+350段监测断面，路肩选取K201+450段监测断面左侧路肩，并分别绘制水平位移一深度曲线如图1和图2所示。

通过对图1浸水路堤K201+350段坡脚水平位移随深度变化曲线进行分析可知，路堤坡脚深层土体水平位移最大为-1.8 mm，说明路堤坡脚稳定性好，几乎不产生位移。

通过对图2浸水路堤K201+450段路肩水平位移随深度变化曲线进行分析可知，路堤路肩在垂直深度为20 m处出现了较大的水平位移，最大达到48 mm，低于设计要求的50 mm。且随路堤填筑高度不断增加，水平位移不断增加，但各分层水平位移增加量较小，满足浸水路堤稳定性的设计要求。通过对4个月的监测数据进行对比分析可知，随着时间的增长，路堤各分层的水平位移不断增加，但增速缓慢。

3.2 路堤各分层竖向位移监测结果分析

路堤各分层竖向位移监测采用电感探测装置，测定不同深度沉降磁环的观测数值，结合沉降磁环位置确定不同深度路堤分层竖向位移变化情况。竖向位移监测频率为每个月监测一次，文章选取K201+550段路堤横断面作为监测断面，收集数据并绘制曲线如图3所示。

通过对K201+550段路堤监测断面竖向位移一深度变化曲线进行分析，可知随着深度增加，土层竖向位移不断变小。2018年8月至12月，土层沉降量最大为72.3 mm，结合当地情况分析，這主要是由于降雨导致的。

3.3 土应力监测结果分析

对路堤填土应力进行监测，确定变化规律，推算土体强度随强度变化情况，调整施工工序，调整施工速度。填土土应力采用压力计测定，选取K201+ 450段路堤横断面作为监测断面，对4个压力计在7个月内的监测数据进行收集整理，并绘制曲线如图4所示。

通过对图4 K201+450段监测断面土压力一时间变化曲线的变化趋势进行分析可知，前4个月的土压力增加较稳定，后3个月有下降的趋势，这是由于前4个月还在进行路堤填筑施工，后3个月填筑施工结束，进行防护工程施工，因此土压力呈现前期增长、后期逐步趋于平稳的状态，说明施工后路堤填土压力逐步趋于平稳。

3.4 土工格栅加筋效果监测分析

为了提高路堤填筑结构的整体稳定性，可以改善填料之间受力情况，减小差异沉降。本项目高填方浸水路堤施工过程中，分别设置了3层土工格栅，埋设深度分别为2m、7m、12 m。为了检测土工格栅加筋效果，在土工格栅上部安装柔性位移计，测定土工格栅拉伸位移量随时间的变化情况。选取K201+550段路堤横断面作为监测断面，对5个柔性位移计在7个月内的监测数据进行收集整理，并绘制土工格栅曲线位移一时间曲线如图5所示。

通过对图5 K201+ 550段路堤监测断面土工格栅位移一时间变化曲线进行分析可知，前4个月土工格栅变形情况处于平稳的拉伸状态，后三个月有所收缩，拉力折减，加筋效果减弱，说明土体没有发生较大位移。

4 结语

通过在高速公路高填方浸水路基施工过程中制定监测方案，对路堤和地基各分层的水平位移、竖向位移、土应力和土工格栅加筋效果进行监测，并收集数据，绘制变化曲线，经分析后得出以下结论：

（1）通过对K201+450段监测断面路堤坡脚和路肩水平位移随深度变化情况进行分析，得出路堤坡脚变形较小，基本不产生变形;路堤路肩在垂直深度20 m处出现了较大的水平位移，最大达到48 mm，且水平位移随路堤填筑高度和时间的增加而增加，但增速缓慢，满足施工要求。

（2）通过对K201+550段路堤监测断面竖向位移一深度变化曲线进行分析，得出路堤沉降量随深度增加而不断变小，监测期间得到的土层最大沉降量为72.3 mm，分析认为这主要是由于降雨导致的。

（3）通过对K201+ 450段监测断面土应力随时间变化情况进行分析可知，前4个月的土应力增加较稳定，后3个月有下降的趋势，说明填筑施工期间土压力不断增长，施工后逐步趋于平稳。

（4）通过对路堤监测断面土工格栅位移随时间变化情况进行分析可知，前4个月土工格栅变形情况处于平稳的拉伸状态，后三个月有所收缩，拉力折减，加筋效果减弱，说明土体没有发生较大位移。

参考文献

[1]王保林，杨贵勇，重钢铁路浸水软基高填方路堤设计分析[J].高速铁路技术，201 5，6（1）：56 - 59.

[2]许有飞，郑治，戴生春，库岸公路中的浸水高填路堤设计[J].广东公路交通，201 3，39（5）：37 - 38，43.

[3]徐基立，杨锡武，范 亮.浸水高路堤稳定性试验研究[J].公路，201 3，58（5）：110 - 114.

[4]王小军，屈耀辉，魏永梁，等.郑西客运专线湿陷性黄土区试验路堤的沉降观测与预测研究[J].岩土力学，201 1，32（s1）：220 - 231.

[5]蒋浩然.高填方浸水路堤填筑技术及稳定性监测研究[D].成都：西南交通大学，2011.

作者简介：冯三平（ 1963-），工程师，研究方向：公路与桥梁工程管理。