沿海地区普遍存在厚层的淤泥层:含水量高、孔隙比大、强度低、工程性质较差。软土地基本身的承载能力较差。当路基成型后, 不仅要承受路基及其构造物本身的荷载, 同时还要承受行车荷载。一般情况下填筑路基时只要土体的含水量满足要求, 在压实机械的作用下, 使其压实度达到90%以上, 当在施工过程中遇到软土地基或地下水位高, 土体的含水量过大的情况下就很难以满足要求。因此, 兴建道路基础工程时需要特别注意并加以妥善处理。在软土地区修建高等级公路, 其地基的处理多年来一直是公路建设的一个重大技术课题。由于计算理论、数学模式的不同, 各地软土性质的差异以及勘探手段、施工工艺等差别, 使路堤修筑问题更加复杂。多年来的高等级公路建设表明, 软土地基上路堤公路建设中问题几种的地段, 软基处理也是影响工期、造价等的重要因素。
软土地基上修筑高等级公路, 需要解决的关键问题是路堤的稳定的变形。路堤的稳定分析是路堤设计中最主要的工作之一, 只有满足稳定条件, 才能进行路堤的变形分析。软土地基上路堤的变形, 主要知路堤下软土地基的变形。软土路堤的破坏主要是路堤边坡滑动失稳。软土地基上路堤的变形, 主要知路堤下软土地基的变形。软土的变形特性十分复杂, 软土的种类、状态、荷载条件等都是其重要的影响因素。有关分析和计算理论和方法也有多种多样。由于软土地基复杂性, 高速公路建设实践中, 修筑试验段是一种比较可靠的现场测试方法。并且, 为保证软土地基上路堤的施工安全, 《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》 (JTJ017-9 6) 中要求高等级公路软土地基路堤施工需要进行软基变形监测。下面结合湛江疏港公路第六合同段软基路堤施工对公路软基路堤施工监控技术探讨分析。
1 工程概祝
本标段的填方多为沟渠低洼及农田地段, 地表水长期排泄不通, 其间沉积的低 (高) 液限黏土多呈软~塑状, 极易形成塑性区, 发生剪切破坏。软土层厚约3m~13m, 据计算, 在上述软土地区填筑路堤, 当填方高度超过8m时 (个别地方为4m~5m) 其路堤稳定性和残余土后沉降将不能满足规范的要求, 均需进行软基处理。
2 软基处治方法
软基处治方法很多, 归纳起来有五大类, 即置换、排水固结、振动挤密, 胶结和加筋等, 细分起来约有70多种。在公路工程方面经过多年来的优选和实践, 除在一些试验工程还选用一些新的方法外, 较多的工程则选用常规的、传统的方法, 即置换、固结排水和振动挤密等方法。这些方法的特点是技术可靠, 经济适用、施工容易、效果显著且不受时空限制, 故值得推广应用。
3 软基路堤施工中可能出现的工程问题
(1) 由于施土填筑速率控制不当造成工程事故。 (2) 由于地质情况的复杂性, 使实际地质情况与原设计有较大出入, 由于填筑过程中缺乏及时监测而造成工程事故。 (3) 软基路堤的危害还表现在后期的长期运营过程中, 由于残余工后沉降较大, 而引起路面过早破坏。
如何控制填筑速度并知道加荷水平没有大于地基强度增长情况呢在湛江疏港公路第六合同段较为有效的方法是:通过观测路堤的沉降情况和侧位移情况, 判定当前路堤稳定情况, 控制当前的填筑速率。
4 观测项目
湛江疏港公路第六合同段公路路堤施工观测项目及内容见表1。
5 观测仪器的埋设
一般地段沿纵向每隔100m~200m设置一个观测断面。桥头路段应设置2~3个观测断面, 沿河等特殊路段应酌情增设观测点;对于路堤较高 (大于12m) , 其下有排水板或碎石桩等处治措施时, 应适量缩短观测断面间距。对于上述段落, 要求观测断面I纵向间距不大于100m。
沉降盘一般在路堤中央埋设, 对于重要的段落, 可在较危险一侧路肩位置增加埋设点。
侧位移桩在两侧均应埋设。在地形趋势明显, 一侧软基或填方高度明显大于另一侧时, 也可只在较危险一侧埋设。
基准桩和套管接长可用螺纹联接, 在方便时可焊接;边桩长度不应小于1.5m, 断面可采用正方形或圆形, 并在桩顶预埋不易磨损的测头。一个断面设4个边桩, 埋设间距5m, 外设基准桩, 基准桩应在路堤坡脚外30m以上采用钢尺量测法。
6 沉降观测和频率
软基受荷后沉降量大, 极易导致地基失稳, 在软基上修筑高等级公路, 沉降与稳定是两大突出的问题。尤其是修筑的路堤较高时, 在保证工期的前提下如何确保施工中路堤的稳定性是相当重要的。理论方法不能准确地预测软基的沉降量及其速率, 现场观测值却能够如实地反应现场情况, 所以设计部门均对沉降观测进行了要求。以沉降观测、侧向位移观测为主, 配合孔隙水压力、土压力观测, 能够较好得对路堤稳定进行检测, 有效地指导施工。
6.1 沉降观测
目前, 经常采用的方法, 是在填筑软基处理后, 路堤填筑前的原地面埋设沉降板 (管) 。通过对沉降板 (管) 的高程观测, 反应地表的沉降情况。需要在测区内选定适量的水准点作为地面观测点, 并埋设标志, 同时在沉降范围外的稳定处设置适量的基准点。在一个测区内至少要设置3个基准点以便通过联测验证其稳定性。从基准点出发用水准测量方法测定各观测点的高程不同日期两次测得同一观测点的高程之差, 即代表地面高程在这两次观测期间的变化。对一些有代表性的观测点, 则应绘制沉降量与时间的关系曲线。有了地表沉降观测的大量资料, 就可以用数理统计方法分析沉降规律, 预计沉降的发展趋势, 分析沉降同影响因素之间的关系。
6.2 侧向位移观测
侧向位移速率增量是判断路堤稳定与否的控制指标之一, 同时, 根据侧向位移量的大小可计算因位移而引起的沉降量。在地基上修筑路堤时, 由于填土荷载使地基产生水平位移, 地表水平位移以坡脚附近最为敏感。为了保证工程的安全, 一般在坡脚处沿纵向分别在路两侧设一排边桩, 观测其在施工过程中的侧向位移, 并控制其不超过一定值来限制加荷速率, 监视地基的稳定性。填筑开始以后, 随着荷载增加, 侧向位移也缓慢增加, 但每天的位移值不大, 当荷载接近地基的极限荷载时, 边桩位移就迅速增大。
路堤的侧向位移的观测, 也要布设高精度的变形控制网。由基准点和工作基点组成首级变形控制网, 工作基点与变形观测点组成次级网。变形控制网按不同观测对象和不同的观测仪器可布设成测角网、测边网、边角网。由各期观测成果计算出的各观测点坐标变化, 可以计算各点的位移量, 以反映各观测期间地面水平位移情况。
侧向位移桩观测每3d观测一次。在雨季前后要连测, 检查水准点的标高是否有变动。路堤在填筑过程中, 若侧向位移量达到0.5cm/d时, 即显示不稳定状态的出现, 应立即停止加载。及时地进行资料分析, 通常采用图解法或解析法。图解法是在计算各变形值后, 以时间和变形值为参数绘制各种图表, 如水平位移矢量图、应变图等, 进行位移矢量分析和应变分析以了解变形过程和发展趋势。解析法应用统计检验方法, 判别变形是否存在。应用回归分析可定量的分析变形规律, 并且可作变形预报, 这对监视变形具有重要价值。
由于施工中存在许多不确定因素, 数据的采集也难免受到影响, 故应该有适当数量的观测点。同时应做好设备的保护工作, 及时发现并修补损坏的仪器, 及时补测, 保证数据的连续性。观测所依据的基准点、工作基点和被观测物的观测点 (沉降板、位移桩) , 点位要稳定;观测所用仪器、设备、观测人员要稳定;观测时的环境条件基本一致;观测路线、镜位、程序和方法要固定。在客观上尽量减少观测误差的不定性, 使所测的结果具有统一的趋向性, 保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致, 使所观测的沉降量更真实。
7 填筑控制标准
软土路基在路堤填筑施工过程中和路堤填土完成后, 地基都要产生较大的沉降和剩余沉降。由于软土强度低、固结慢, 软土路基在路堤土施工过程中容易造成地基失稳, 引起路堤滑坡破坏。通过对地表沉降量观测、地表水平位移量及隆起量观测、地下土体水平位移观测和地基内部土体观测来控制填土速率, 确定构造物和面结构的施工期, 为施工计算提供依据。按相应规范路堤稳定控制标准为:路堤中心线地面沉降速率每昼夜不大于1.0cm, 坡脚水平位移速率每昼夜不大于0.5cm。用观测结果结合沉降和位移发展趋势进行综合分析, 路堤填筑速率, 以水平位移控制为主, 如超过此限立即停止填筑。
8 地基处理情况
该段地下水埋深0.6m~2m, 土壤为软塑、流塑的亚粘土与饱和地松散粉细砂。根据地质静力探测曲线及路基填土高度的变化, 采用正方形井间距1.5m布空的带装砂井, 井深按路堤填土荷载与基础土壤状况采用不同的处理深度。带装砂井上置0.5m的砂垫层及厚0.2m的碎石层, 其靠路基边坡处设有干砌片石以利于排水。
9 异常情况的发现与处理
9.1 异常情况的判定
(1) 在沉降或侧位移观测结果超过控制标准时。 (2) 尽管观测结果未超过控制标准, 但在趋势曲线上越来越大, 且呈明显不收敛趋势。 (3) 在路堤出现明显的异常征兆时。
9.2 处理方法
当路堤稳定出现异常情况而可能失稳时, 应立即停止加载并采取果断措施, 待路堤恢复稳定后, 方可继续填筑。对有破坏趋势的软基处治段落, 每天进行软基观测直到段落稳定为止。
1 0 结语
通过上述方法, 在湛江疏港公路第六合同段软基路堤施工过程中, 地表的沉降和侧位移得到了有效监控, 很好地控制了路堤的填筑速率, 软基路堤合格率为100%;且工后残余沉降在规范标准之内。最终加快了施土进度, 工程质量优良, 取得了较好的经济效益和社会效益。
摘要：在公路软基路堤施工中, 对地表沉降和地表水平位移实施监控, 以控制路堤的填筑速度, 使路基变形控制在规定范围内。本文作者结合湛江疏港公路第六合同段公路的地表沉降和水平位移的施工, 探讨公路路堤软基的施工监控技术。
关键词：公路,软基,地表沉降,监控,施工技术