高填方路基沉降觀測(cè)分析
發(fā)布時(shí)間：2010-01-14 共1頁
沉降是公路工程中最常見的病害之一，河南正在建設(shè)的焦（作）鄭（州）高速公路有面積的可液化地段，為保證工作質(zhì)量，作者通過對(duì)高填方路基施工過程中和完成后的沉降觀察分析，力求從中找出路基的沉降規(guī)律，為減少或消除路基沉降引起的質(zhì)量病害和指導(dǎo)路基、路面施工提供依據(jù)。
路基沉降是公路在建設(shè)和使用過程中最常見的病害之一，多年來，由于對(duì)路基沉降的原因和機(jī)理沒有足夠的了解和深刻的研究，致使路基沉降在公路建設(shè)中普遍存在并引起橋頭跳車、路基沉陷、路面早期破損等多種質(zhì)量病害，直接影響到公路的使用質(zhì)量和社會(huì)效益。為了更好地了解和掌握路基沉降的原因、搞清路基填筑材料、填筑高度與路基沉降的關(guān)系，焦鄭高速公路指揮部根據(jù)工程需要，在焦鄭高速公路建設(shè)過程中選取了1#點(diǎn)(K0+100)、2#點(diǎn) (K10+135)、3#點(diǎn)(K31+000)三個(gè)有代表性的位置分別對(duì)路堤填筑材料本身和原地基進(jìn)行沉降觀察研究。
沉降觀測(cè)設(shè)置的方式
高填土沉降試驗(yàn)包括兩個(gè)方面內(nèi)容：
1、觀察高填土路基的自身沉降（含不同的填土高度（約3m）和不同的壓實(shí)區(qū)域路基自身的沉降）。
2、觀察高填土路基基底在路基填土重力等作用下的沉降。
其設(shè)置方式為：在不同的觀察位置豎直埋置一根導(dǎo)管（用ф6cm鋼管制作），導(dǎo)管下端設(shè)置砼底座(30#普通砼，幾何尺寸為0.5×0.5×0.2m，在導(dǎo)管內(nèi)豎直放一根自由導(dǎo)桿(外徑2 cm鋼管)，導(dǎo)桿下端和另一砼底座(30#普通砼，幾何尺寸為1.0×1.0×0.2m）相連，并與所要觀察的位置平齊，結(jié)合填土高及便于觀察和操作等實(shí)際情況，導(dǎo)管和導(dǎo)桿采用逐節(jié)連接方式進(jìn)行加長(zhǎng)，每節(jié)長(zhǎng)度一般按3m或2m進(jìn)行選擇。2m導(dǎo)管和導(dǎo)桿主要用在最上一節(jié)。導(dǎo)管和導(dǎo)桿上端伸出路面頂適當(dāng)高度以便于工程竣工后跟蹤觀察。
根據(jù)各觀察點(diǎn)的路基填筑高度和地質(zhì)情況，分別按照上述設(shè)置原則進(jìn)行觀察點(diǎn)設(shè)置。
1#觀測(cè)點(diǎn)(路基高8.0m)分別在原地基、路基高3.4m處、6.5m處（93% 壓實(shí)區(qū)頂面）、7.2m處（95%壓實(shí)區(qū)頂面）、8.0m處（97%壓實(shí)區(qū)頂面）及路面頂設(shè)置共計(jì)六個(gè)不同高度和不同壓實(shí)區(qū)觀察點(diǎn)，分別編號(hào)為：1#--A、 1#-B、1#-C、1#-D、1#-E、1#-F。
2#觀測(cè)點(diǎn)(路基高10.5m)分別在原地基、路基高3.0 m處、6.0 m處、9.0 m處（93%壓實(shí)區(qū)頂面）、9.7 m處（95%壓實(shí)區(qū)頂面）、10.5 m處（97%壓實(shí)區(qū)頂面）及路面頂設(shè)置共計(jì)七個(gè)不同高度和不同壓實(shí)區(qū)觀察點(diǎn)，分別編號(hào)為：2#-A、2#-B、2#-C、2#-D、2#-E、2#-F和2#-G。
3#觀測(cè)點(diǎn)(路基高6.2m)分別在原地基、路基高4.7 m處（93%壓實(shí)區(qū)頂面）、5.4 m處（95%壓實(shí)區(qū)頂面）、6.2 m處（97%壓實(shí)區(qū)頂面）及路面頂設(shè)置共計(jì)五個(gè)不同高度和不同壓實(shí)區(qū)觀察點(diǎn)，分別編號(hào)為：3#-A、3#-B、3#-C、3#-D、3#-E。
觀察方法與要求
觀察包括安裝或接桿時(shí)的觀察以及定期沉降觀測(cè)。當(dāng)導(dǎo)桿和導(dǎo)管安裝或接桿后對(duì)導(dǎo)桿頂要進(jìn)行水準(zhǔn)觀察。在施工期間每填土約1.0米高或間隔10天觀察一次，非施工期或完工后每間隔一月觀察一次。
觀測(cè)要求
每次設(shè)置及觀察要有具體負(fù)責(zé)人員到現(xiàn)場(chǎng)安排進(jìn)行；在沉降觀測(cè)點(diǎn)附近設(shè)置便于長(zhǎng)期觀察的水準(zhǔn)點(diǎn)，并嚴(yán)格控制其水準(zhǔn)高程；有關(guān)觀察的設(shè)備、儀器在每次觀察時(shí)要進(jìn)行校核檢查，以確保每次檢查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的每次觀察要統(tǒng)一由專人負(fù)責(zé)收集、整理，記錄要準(zhǔn)確、詳細(xì)。
施工情況
路基填筑施工嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行，同時(shí)將各壓實(shí)級(jí)區(qū)分別進(jìn)行提高，即90%→93%，93%→95%，95%→97%。土方填筑采用分層填筑，每層壓實(shí)厚度不超過20cm，填筑材料為低液限粉土和低液限粘土，每層填土壓實(shí)前需平地機(jī)整平，以確保填土壓實(shí)的均勻性。1#觀察點(diǎn)地基采用強(qiáng)夯處理，地質(zhì)條件有所改善，2#觀察點(diǎn)地基上鋪設(shè)有50cm厚砂礫石墊層作為隔離層，3#觀察點(diǎn)地基只進(jìn)行碾壓后直接進(jìn)行路基填筑。
觀察數(shù)據(jù)分析和結(jié)論
路基沉降隨著路基填筑高度的增加和時(shí)間的延長(zhǎng)而增，路基在填筑過程中，路基沉降速度較快，竣工后的路基沉降相對(duì)較緩慢。
路基沉降全部是地基沉降，路基填方本身基本不發(fā)生壓縮沉降，可以不計(jì)。說明路基各區(qū)域壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的選擇可以保證工程的施工質(zhì)量。地基沉降與地質(zhì)條件和填土高度（即地基單位面積受力）有關(guān)。地質(zhì)條件越好，填筑高度越低，沉降越小，反之，路基沉降越。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，3個(gè)沉降觀察點(diǎn)的地基沉降值不同，以2#點(diǎn)沉降值為最，究其原因，主要是因?yàn)槠涞刭|(zhì)條件較差，地基承載力小，且路基填筑高度，其地基雖經(jīng)過砂礫墊層加固處理但并不能使其地質(zhì)條件有根本的改善。對(duì)于1#點(diǎn)，雖然其地質(zhì)條件較差，但因其地基經(jīng)過強(qiáng)夯處理后地質(zhì)條件發(fā)生了根本的變化，使其地基承載力有了較的提高，因而地基沉降相對(duì)較小。而3#點(diǎn)本身地質(zhì)條件相對(duì)較好，因而3#點(diǎn)地基沉降也相對(duì)較小。
通過對(duì)沉降曲線圖的觀察分析可以看到，路基沉降在路基填筑初始階段較慢，當(dāng)路基填筑達(dá)到一定高度時(shí)，沉降隨著填筑高度的增加迅速增，當(dāng)路基填筑即將竣工和竣工后，路基沉降又呈緩慢增加形式，直至路基完全穩(wěn)定下來，見沉降曲線圖。分析原因如下：路基在初始填筑過程中，由于原地基具有一定的承載力可以承受一定高度填土產(chǎn)生的壓力，在地基容許承載力范圍內(nèi)，地基沉降呈現(xiàn)出類似彈性變化的形式，即地基沉降隨著填土高度的增加而增加。當(dāng)填土增加到一定高度時(shí)，即土方填筑產(chǎn)生的壓力等于地基承載力時(shí)，地基受力處于極限狀態(tài)。當(dāng)填筑高度繼續(xù)增加，地基承載力進(jìn)入強(qiáng)化階段，原地基土體結(jié)構(gòu)被破壞，地基土顆粒在外力作用下重新排列形成新的結(jié)構(gòu)，使地基承載力得到增強(qiáng)。地基土結(jié)構(gòu)的變化，是該階段地基發(fā)生明顯沉降的根本原因。
隨著路基填筑結(jié)束，雖然地基所受填土產(chǎn)生的土壓力趨于穩(wěn)定，但由于多種因素(施工、行車、自然因素等)影響并通過實(shí)際觀測(cè)資料證明，路基在竣工后還不能立刻穩(wěn)定下來，需要經(jīng)過約八個(gè)月至一年時(shí)間，才能使路基逐漸趨于穩(wěn)定。但路基不會(huì)完全穩(wěn)定下來，還會(huì)發(fā)生很緩慢的沉降。
為確保路基本身不發(fā)生壓縮沉降，路基施工時(shí)，宜選擇低液限粘土或低液限粉土作為路基填料。填料要分層進(jìn)行，每層壓實(shí)厚度宜控制在10～20cm范圍內(nèi)。
路基沉降一般在路基完成后八個(gè)月至一年才能逐漸趨于穩(wěn)定。因此為減少或消除地基沉降引起的質(zhì)量隱患，在路面組織施工時(shí)要充分考慮地基持續(xù)沉降而帶來的質(zhì)量病害。
巖土工程師站點(diǎn)
路基沉降是公路在建設(shè)和使用過程中最常見的病害之一，多年來，由于對(duì)路基沉降的原因和機(jī)理沒有足夠的了解和深刻的研究，致使路基沉降在公路建設(shè)中普遍存在并引起橋頭跳車、路基沉陷、路面早期破損等多種質(zhì)量病害，直接影響到公路的使用質(zhì)量和社會(huì)效益。為了更好地了解和掌握路基沉降的原因、搞清路基填筑材料、填筑高度與路基沉降的關(guān)系，焦鄭高速公路指揮部根據(jù)工程需要，在焦鄭高速公路建設(shè)過程中選取了1#點(diǎn)(K0+100)、2#點(diǎn) (K10+135)、3#點(diǎn)(K31+000)三個(gè)有代表性的位置分別對(duì)路堤填筑材料本身和原地基進(jìn)行沉降觀察研究。
沉降觀測(cè)設(shè)置的方式
高填土沉降試驗(yàn)包括兩個(gè)方面內(nèi)容：
1、觀察高填土路基的自身沉降（含不同的填土高度（約3m）和不同的壓實(shí)區(qū)域路基自身的沉降）。
2、觀察高填土路基基底在路基填土重力等作用下的沉降。
其設(shè)置方式為：在不同的觀察位置豎直埋置一根導(dǎo)管（用ф6cm鋼管制作），導(dǎo)管下端設(shè)置砼底座(30#普通砼，幾何尺寸為0.5×0.5×0.2m，在導(dǎo)管內(nèi)豎直放一根自由導(dǎo)桿(外徑2 cm鋼管)，導(dǎo)桿下端和另一砼底座(30#普通砼，幾何尺寸為1.0×1.0×0.2m）相連，并與所要觀察的位置平齊，結(jié)合填土高及便于觀察和操作等實(shí)際情況，導(dǎo)管和導(dǎo)桿采用逐節(jié)連接方式進(jìn)行加長(zhǎng)，每節(jié)長(zhǎng)度一般按3m或2m進(jìn)行選擇。2m導(dǎo)管和導(dǎo)桿主要用在最上一節(jié)。導(dǎo)管和導(dǎo)桿上端伸出路面頂適當(dāng)高度以便于工程竣工后跟蹤觀察。
根據(jù)各觀察點(diǎn)的路基填筑高度和地質(zhì)情況，分別按照上述設(shè)置原則進(jìn)行觀察點(diǎn)設(shè)置。
1#觀測(cè)點(diǎn)(路基高8.0m)分別在原地基、路基高3.4m處、6.5m處（93% 壓實(shí)區(qū)頂面）、7.2m處（95%壓實(shí)區(qū)頂面）、8.0m處（97%壓實(shí)區(qū)頂面）及路面頂設(shè)置共計(jì)六個(gè)不同高度和不同壓實(shí)區(qū)觀察點(diǎn)，分別編號(hào)為：1#--A、 1#-B、1#-C、1#-D、1#-E、1#-F。
2#觀測(cè)點(diǎn)(路基高10.5m)分別在原地基、路基高3.0 m處、6.0 m處、9.0 m處（93%壓實(shí)區(qū)頂面）、9.7 m處（95%壓實(shí)區(qū)頂面）、10.5 m處（97%壓實(shí)區(qū)頂面）及路面頂設(shè)置共計(jì)七個(gè)不同高度和不同壓實(shí)區(qū)觀察點(diǎn)，分別編號(hào)為：2#-A、2#-B、2#-C、2#-D、2#-E、2#-F和2#-G。
3#觀測(cè)點(diǎn)(路基高6.2m)分別在原地基、路基高4.7 m處（93%壓實(shí)區(qū)頂面）、5.4 m處（95%壓實(shí)區(qū)頂面）、6.2 m處（97%壓實(shí)區(qū)頂面）及路面頂設(shè)置共計(jì)五個(gè)不同高度和不同壓實(shí)區(qū)觀察點(diǎn)，分別編號(hào)為：3#-A、3#-B、3#-C、3#-D、3#-E。
觀察方法與要求
觀察包括安裝或接桿時(shí)的觀察以及定期沉降觀測(cè)。當(dāng)導(dǎo)桿和導(dǎo)管安裝或接桿后對(duì)導(dǎo)桿頂要進(jìn)行水準(zhǔn)觀察。在施工期間每填土約1.0米高或間隔10天觀察一次，非施工期或完工后每間隔一月觀察一次。
觀測(cè)要求
每次設(shè)置及觀察要有具體負(fù)責(zé)人員到現(xiàn)場(chǎng)安排進(jìn)行；在沉降觀測(cè)點(diǎn)附近設(shè)置便于長(zhǎng)期觀察的水準(zhǔn)點(diǎn)，并嚴(yán)格控制其水準(zhǔn)高程；有關(guān)觀察的設(shè)備、儀器在每次觀察時(shí)要進(jìn)行校核檢查，以確保每次檢查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的每次觀察要統(tǒng)一由專人負(fù)責(zé)收集、整理，記錄要準(zhǔn)確、詳細(xì)。
施工情況
路基填筑施工嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行，同時(shí)將各壓實(shí)級(jí)區(qū)分別進(jìn)行提高，即90%→93%，93%→95%，95%→97%。土方填筑采用分層填筑，每層壓實(shí)厚度不超過20cm，填筑材料為低液限粉土和低液限粘土，每層填土壓實(shí)前需平地機(jī)整平，以確保填土壓實(shí)的均勻性。1#觀察點(diǎn)地基采用強(qiáng)夯處理，地質(zhì)條件有所改善，2#觀察點(diǎn)地基上鋪設(shè)有50cm厚砂礫石墊層作為隔離層，3#觀察點(diǎn)地基只進(jìn)行碾壓后直接進(jìn)行路基填筑。
觀察數(shù)據(jù)分析和結(jié)論
路基沉降隨著路基填筑高度的增加和時(shí)間的延長(zhǎng)而增，路基在填筑過程中，路基沉降速度較快，竣工后的路基沉降相對(duì)較緩慢。
路基沉降全部是地基沉降，路基填方本身基本不發(fā)生壓縮沉降，可以不計(jì)。說明路基各區(qū)域壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的選擇可以保證工程的施工質(zhì)量。地基沉降與地質(zhì)條件和填土高度（即地基單位面積受力）有關(guān)。地質(zhì)條件越好，填筑高度越低，沉降越小，反之，路基沉降越。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，3個(gè)沉降觀察點(diǎn)的地基沉降值不同，以2#點(diǎn)沉降值為最，究其原因，主要是因?yàn)槠涞刭|(zhì)條件較差，地基承載力小，且路基填筑高度，其地基雖經(jīng)過砂礫墊層加固處理但并不能使其地質(zhì)條件有根本的改善。對(duì)于1#點(diǎn)，雖然其地質(zhì)條件較差，但因其地基經(jīng)過強(qiáng)夯處理后地質(zhì)條件發(fā)生了根本的變化，使其地基承載力有了較的提高，因而地基沉降相對(duì)較小。而3#點(diǎn)本身地質(zhì)條件相對(duì)較好，因而3#點(diǎn)地基沉降也相對(duì)較小。
通過對(duì)沉降曲線圖的觀察分析可以看到，路基沉降在路基填筑初始階段較慢，當(dāng)路基填筑達(dá)到一定高度時(shí)，沉降隨著填筑高度的增加迅速增，當(dāng)路基填筑即將竣工和竣工后，路基沉降又呈緩慢增加形式，直至路基完全穩(wěn)定下來，見沉降曲線圖。分析原因如下：路基在初始填筑過程中，由于原地基具有一定的承載力可以承受一定高度填土產(chǎn)生的壓力，在地基容許承載力范圍內(nèi)，地基沉降呈現(xiàn)出類似彈性變化的形式，即地基沉降隨著填土高度的增加而增加。當(dāng)填土增加到一定高度時(shí)，即土方填筑產(chǎn)生的壓力等于地基承載力時(shí)，地基受力處于極限狀態(tài)。當(dāng)填筑高度繼續(xù)增加，地基承載力進(jìn)入強(qiáng)化階段，原地基土體結(jié)構(gòu)被破壞，地基土顆粒在外力作用下重新排列形成新的結(jié)構(gòu)，使地基承載力得到增強(qiáng)。地基土結(jié)構(gòu)的變化，是該階段地基發(fā)生明顯沉降的根本原因。
隨著路基填筑結(jié)束，雖然地基所受填土產(chǎn)生的土壓力趨于穩(wěn)定，但由于多種因素(施工、行車、自然因素等)影響并通過實(shí)際觀測(cè)資料證明，路基在竣工后還不能立刻穩(wěn)定下來，需要經(jīng)過約八個(gè)月至一年時(shí)間，才能使路基逐漸趨于穩(wěn)定。但路基不會(huì)完全穩(wěn)定下來，還會(huì)發(fā)生很緩慢的沉降。
為確保路基本身不發(fā)生壓縮沉降，路基施工時(shí)，宜選擇低液限粘土或低液限粉土作為路基填料。填料要分層進(jìn)行，每層壓實(shí)厚度宜控制在10～20cm范圍內(nèi)。
路基沉降一般在路基完成后八個(gè)月至一年才能逐漸趨于穩(wěn)定。因此為減少或消除地基沉降引起的質(zhì)量隱患，在路面組織施工時(shí)要充分考慮地基持續(xù)沉降而帶來的質(zhì)量病害。
巖土工程師站點(diǎn)
