賀國棟（蘭州交通大學(xué)，甘肅 蘭州730070）

近年來，我國高速公路建設(shè)發(fā)展非?？?。國內(nèi)軟土地基分布廣泛，軟土的高含水量、孔大隙比、高壓縮性、小壓縮模量、低承載力等特性，為軟土地區(qū)施工提出了特殊要求。

目前，高速公路軟土地基處理通常采用以下措施：一種是采用排水固結(jié)預(yù)壓法改善土體的三相體結(jié)構(gòu)比例關(guān)系，加速軟土地基排水固結(jié)過程，達(dá)到改良土體的物理力學(xué)性質(zhì)的目的；另一種為加固土樁法，通過土體樁和樁間軟土形成復(fù)合地基，提高地基承載力，達(dá)到減小路基總沉降量的目的[1，2]。

從已有的研究成果和施工經(jīng)驗(yàn)看，高速公路軟土地基施工過程中的變形監(jiān)控必不可少，監(jiān)控中沉降觀測目的是判斷軟土地基沉降變化速率，進(jìn)而判定路基的穩(wěn)定性，保證路堤填筑施工安全，同時可利用監(jiān)控量測數(shù)據(jù)推算路基的最終沉降量，評價軟土地基的固結(jié)狀況以及設(shè)計(jì)方案、施工措施的合理性，豐富軟土地區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)、充實(shí)軟基處理理論。

路基變形監(jiān)控工作一般可分為填筑期監(jiān)控、預(yù)壓期監(jiān)控、路面施工期監(jiān)控和工后監(jiān)控4 個階段。其中前3 個階段(施工期)的變形監(jiān)控可以對高速公路施工過程實(shí)施沉降穩(wěn)定動態(tài)控制，正確控制填筑速率以確保路堤填筑安全；同時可確定加載預(yù)壓強(qiáng)度和卸載時間，加速沉降量在施工期或更早發(fā)生，減小工后沉降量；能確定結(jié)構(gòu)物和路面的施工時間，確保結(jié)構(gòu)物安全，減小路面施工期沉降量；通過監(jiān)控有效控制工后沉降量和不均勻沉降，保證路面結(jié)構(gòu)完整和車輛高速平穩(wěn)行駛。工后沉降觀測可以進(jìn)一步驗(yàn)證地基處理效果，驗(yàn)證沉降預(yù)測的精確性，為運(yùn)營期間采取合理措施提供指導(dǎo)，進(jìn)一步完善軟基設(shè)計(jì)、施工理論。

1 軟基變形監(jiān)控方案技術(shù)要求

軟土區(qū)路基變形監(jiān)控必須先做好技術(shù)設(shè)計(jì)方案，目的在于根據(jù)作業(yè)的具體要求，從全局考慮，統(tǒng)籌安排，使整個監(jiān)控工作能及時有效進(jìn)行，為工程建設(shè)的順利進(jìn)行提供可靠、準(zhǔn)確、連續(xù)完整的實(shí)測資料。

1.1 變形監(jiān)控精度指標(biāo)確定

確定路基變形的精度指標(biāo)通常有3 個，一是采用規(guī)范中規(guī)定的固定值；二是根據(jù)沉降變形增量的大小確定精度指標(biāo)；三是通過探討沉降變形觀測值與建筑物允許變形值的比值關(guān)系確定[3，4]。

沉降變形增量的觀測精度指標(biāo)要求：為了確保沉降變形速率不致過大引起地基、路基發(fā)生破壞，沉降變形觀測的精度必須能夠真實(shí)反映路基沉降速率。對高速公路不同施工期中路基沉降的一般變化規(guī)律進(jìn)行比較分析，結(jié)合現(xiàn)場觀測條件，目前一般在填筑期和預(yù)壓初期沉降變形增量的中誤差mds 宜取(2.5+0.5)mm，在預(yù)壓末期和路面施工期沉降增量中誤差mds 宜取(1.5+0.5)mm。

累計(jì)沉降變形量的觀測精度指標(biāo)：沉降變形觀測點(diǎn)初設(shè)或接管后觀測所得高程為初讀數(shù)，累計(jì)沉降量為歷次初讀數(shù)間隔時間內(nèi)的沉降增量之和。假設(shè)每次采用相同的觀測方法，沉降增量中誤差為mds，則經(jīng)過n 次初讀數(shù)后累計(jì)沉降量的中誤差ms 為mds，因此可以看到累計(jì)沉降變形量的觀測精度隨著初讀數(shù)的次數(shù)增多而降低。

1.2 沉降變形監(jiān)控的平差方法

在進(jìn)行軟基變形監(jiān)控技術(shù)方案準(zhǔn)備階段，如果發(fā)現(xiàn)為施工埋設(shè)的水準(zhǔn)網(wǎng)的精度低于沉降變形觀測的精度要求，此時在采用附合水準(zhǔn)路線進(jìn)行觀測后，若按一般附合水準(zhǔn)路線平差方法來消除觀測中的閉合差，水準(zhǔn)點(diǎn)本身的誤差將直接影響觀測結(jié)果的精度。因此沉降觀測的平差方法應(yīng)該充分考慮水準(zhǔn)點(diǎn)本身的誤差。

1.3 沉降變形觀測技術(shù)要求

觀測精度應(yīng)按測量規(guī)范根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算評估。為了確保觀測精度達(dá)到三等水準(zhǔn)測量的要求，沉降觀測可采用單程雙測站、往返觀測和附合水準(zhǔn)路線等方法，觀測的不符差應(yīng)滿足《工程測量規(guī)范》中三等水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求。水準(zhǔn)觀測時應(yīng)及時檢查較差或閉合差，應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定，不滿足限差要求必須立即復(fù)測。儀器、操作和外界環(huán)境是誤差的三來源，為此，每次觀測應(yīng)盡量遵從5 個固定原則：即后視尺固定；測站位置固定；轉(zhuǎn)點(diǎn)固定；儀器設(shè)備固定；觀測人員固定。

1.4 觀測點(diǎn)的布置及觀測頻率設(shè)計(jì)

高速公路沉降變形觀測點(diǎn)的布置首先應(yīng)滿足施工過程中地基、路基安全需要，其次考慮高速公路路線較長，應(yīng)對布設(shè)密度進(jìn)行優(yōu)化，以節(jié)省投資。沉降觀測的頻率應(yīng)能反映出路基荷載和沉降變化的過程，通常需根據(jù)具體情況確定[5，6]。

2 軟基變形監(jiān)控方案實(shí)施

2.1 沉降變形觀測點(diǎn)的選擇和埋設(shè)

沉降變形觀測的測量點(diǎn)分為校核基點(diǎn)、工作基點(diǎn)和沉降觀測點(diǎn)。其中沉降觀測點(diǎn)主要有埋設(shè)于路基中心線、路肩及基底的沉降板測桿。工作基點(diǎn)是作為沉降板測桿觀測的控制點(diǎn)，必須埋設(shè)在路堤填土影響區(qū)以外，一般至少距路基中心線50m 以外。一般用預(yù)制混凝土樁打入堅(jiān)硬土層2m 以下，保證其穩(wěn)定。而校核基點(diǎn)是用于控制工作基點(diǎn)的，布設(shè)在沉降區(qū)外地基穩(wěn)定的地段，也一般采用預(yù)制混凝土樁打入堅(jiān)硬土層10m 以下，4周應(yīng)采取永久性保護(hù)措施，且利用它定期對工作基點(diǎn)復(fù)測校核。沉降觀測單位一般可利用施工單位所設(shè)置的校核基點(diǎn)。

2.2 沉降板的制作、埋設(shè)及保護(hù)

沉降板的制作要求：一般采用為長寬高尺寸為60cm×60cm×1cm 的鋼板做底板，一根直徑為40mm 的鋼管，并用4 塊鋼條搭接將鋼管焊接在鋼板的正中心作為測桿。隨著填土的增高，測桿可以接長，逐漸升高。鋼管外還設(shè)置硬質(zhì)PVC套管，防止鋼管與路堤填土直接接觸，PVC 套管也可接長。

沉降板在第1 層填土鋪平但未壓實(shí)之前進(jìn)行埋設(shè)，安放沉降板時應(yīng)確保鋼板底座水平性良好，保證充實(shí)，避免底座與砂墊層局部虛空。通常在選擇斷面后，分別于路堤的中心和左、右路肩及基底上各埋設(shè)沉降板一塊，實(shí)測不同時間不同位置的沉降變形。

路基變形數(shù)據(jù)通過對測桿的不定期測試得到，為了得到與實(shí)際吻合的數(shù)據(jù)，要確保沉降板處于正常工作狀態(tài)，沉降板一旦損壞將很難恢復(fù)，更嚴(yán)重的是將導(dǎo)致數(shù)據(jù)的斷點(diǎn)，破壞數(shù)據(jù)采集的完整性和連續(xù)性。實(shí)際工作過程中，由于施工現(xiàn)場的復(fù)雜性，大型施工機(jī)械多、作業(yè)頻繁，極易造成沉降板的破壞。為此，監(jiān)控負(fù)責(zé)方和施工方要做好相應(yīng)工作，監(jiān)控技術(shù)人員要對埋設(shè)做好技術(shù)指導(dǎo)工作，沉降板接管外要套有硬質(zhì)PVC 管，沉降板周圍不得有大型土塊或石塊，沉降板四周可人工填料并用小型機(jī)具振動壓實(shí)。對施工人員做好宣傳工作，在沉降板周圍插上一面紅旗或非常醒目的標(biāo)志牌以警醒操作施工機(jī)械的人員。

2.3 觀測頻率和精度及觀測原則

根據(jù)施工監(jiān)控的技術(shù)設(shè)計(jì)方案，一般每填土1 層觀測1 次，長時間停止施工，中間需要加測，觀測間隔不大于7 ～10d/次。觀測過程發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，要加大觀測頻率，調(diào)整到2d/次，甚至1d/次，密切注意沉降變形發(fā)展情況。一般而言，觀測精度與沉降變形量有一定的關(guān)系，即沉降量越大，觀測精度可放低，反之則要求精度高。路堤施工期間，其沉降變形觀測精度與預(yù)壓期及路面施工期的沉降觀測精度相比，可適當(dāng)放低。

2.4 沉降變形觀測方法

一般進(jìn)行變形監(jiān)控時，測站點(diǎn)并不需要與工作基點(diǎn)及沉降標(biāo)一定在一條線上，只需要后視距與前視距盡量相等，前后視距差不宜超過1m。后視距或前視距以不超過50m 為宜，當(dāng)工作基點(diǎn)與沉降板測點(diǎn)相距太遠(yuǎn)或因高差的原因需要轉(zhuǎn)點(diǎn)時，一定得使用尺墊，轉(zhuǎn)點(diǎn)次數(shù)一般為1 次，不宜超過2 次。

沉降板埋設(shè)穩(wěn)定后即可測得初始高程H0，隨著填方高度增加需要接長鋼管時，在接長之前，觀測高程H1。將鋼管接上，再觀測其高程，以此觀測值作為下次觀測計(jì)算沉降變形的初始值，依次類推。此時本次的沉降值即為：H1-H0。每段鋼管的長度以20 ～30cm 為宜，鋼管過長，當(dāng)接上鋼管再于其上豎立銦鋼尺時，銦鋼尺所處位置較高，豎尺者無法看到圓水準(zhǔn)氣泡，致使銦鋼尺無法豎直，而是左右晃動，讓觀測讀數(shù)者讀數(shù)產(chǎn)生誤差。觀測時間一般選擇在上午或下午較好，最好避開中午時段，因?yàn)槟菚r陽光強(qiáng)烈，致使觀測人員眼睛眩暈，不宜看準(zhǔn)讀數(shù)，另陽光強(qiáng)烈時對觀測儀器也有較大損害[7]。

隨著路基填筑高度不斷增高，觀測點(diǎn)位置相應(yīng)要發(fā)生變化。一次轉(zhuǎn)點(diǎn)時，一般把工作基點(diǎn)的高程導(dǎo)到新壓實(shí)的路面上，如果此時儀器架設(shè)于原地面時，前后視讀數(shù)都有困難?？蓪⑥D(zhuǎn)點(diǎn)設(shè)于路堤邊坡上一定范圍內(nèi)，在其上豎立銦鋼尺，儀器仍架設(shè)于原地面，則可看到讀數(shù)，再把儀器架設(shè)于新壓實(shí)的路面，將此處的高程導(dǎo)向沉降板測點(diǎn)。當(dāng)填土高度進(jìn)一步增大，仍會出現(xiàn)看不見銦鋼尺而無法讀數(shù)，而轉(zhuǎn)點(diǎn)又不宜超過2 次。此時則需要將工作基點(diǎn)的高程導(dǎo)往附近的橋墩或通道上，因?yàn)闃蚨栈蛲ǖ赖某两祷旧弦掩呌诜€(wěn)定，所以橋墩或通道上某一處的高程可作為以后的工作基點(diǎn)。

2.5 測試數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測的不同時間同一位置，及同一時間不同位置的變形資料，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行及時處理，同時繪制地基、路基隨時間變形的曲線，以填土?xí)r間為橫坐標(biāo)軸，與時間對應(yīng)的荷載(填土高度)和沉降量為縱坐標(biāo)軸，可繪制時間-荷載-沉降曲線，指導(dǎo)施工過程。根據(jù)沉降變形量隨時間變化曲線，日沉降速率不超過10.0mm/d 時，可填筑下一層土方。當(dāng)日沉降速率大于此值，則需報警，及時通知施工單位，上報業(yè)主，并仔細(xì)分析原因且加密觀測，待路堤變形穩(wěn)定才可繼續(xù)填土。

3 結(jié)語

軟土地基沉降變形觀測是修筑高速公路過程中必不可少的監(jiān)測工作，軟土地基路堤施工期間，根據(jù)場地軟土的特點(diǎn)，進(jìn)行施工安全監(jiān)控，控制地基沉降變形是確保施工進(jìn)度和施工質(zhì)量的重要手段，在軟土地區(qū)工程建設(shè)中要給予高度重視。

[1]龔曉南，等.)地基處理手冊(第二版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000.55-141.

[2] 公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范(JTJ017!96)[S].北京：人民交通出版社，1997.

[3] 中華人民共和國交通部. 工程測量規(guī)范(GB50026-93)[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2001.

[4]聶讓，許金良.公路施工測量手冊[M].北京：人民交通出版社，1999.

[5]徐澤中，白忠良.滬寧高速公路(江蘇段)軟土地基沉降觀測和穩(wěn)定驗(yàn)證分析[J].水利水電科技進(jìn)展，1998(3)：40-43.

[6]何良德，洪波.高速公路軟土地基沉降觀測的精度控制[J].公路，2003(4)：31-34。

[7]羅新文，徐學(xué)軍，施戈亮.高速公路軟土地基施工期沉降觀測問題的探討[J].長江大學(xué)學(xué)報，2008(3)：304-306。