高填方路基沉降观测分析

2003年 第8期 (总第 114期) 黑龙江交通科技 HElLONGJlANG JlAOTONG KEJ No．8，2003 (sum No．114) 高填方路基沉降观测分析 李玉环，魏利刚，江树华 (龙建路桥股份有限公司第"-m程处) 摘 要：通过对高填方路基施工过程中和完成后的沉降观察分析，从中找出路基的沉降规律，为减少或消 除路基沉降引起的质量病害和指导路基、路面施工提供了依据。 关键词：高填方；沉降；观测分析 中图分类号：U416．03 文献标识码：B 文章编号：1008-3383(2003)08—0024—02 我们 在 所 承 建 的施 工 路段 中选 取 了 1#点 (K_245+200)、2 点 (K246+500)、3#点 (K247+ 000)3个有代表性的位置分别对路堤填筑材料本身 和原地基进行沉降观察研究。 1 沉降观测设置的方式 高填土沉降试验包括 2个方面内容 ：(1)观察高 填土路基的自身沉降(含不 同的填土高度(约 3 m) 和不同的压实区域路基 自身的沉降)；(2)观察高填 土路基基底在路基填土重力等作用下的沉降。 其设置方式为 ：在不 同的观察位置竖直埋置一根 导管(用直径 6 cm钢管制作)，导管下端设置混凝土底 座 (30#普 通混 凝 土，几 何 尺 寸 为 0．5 m×0．5 m ×0．2 m)，在导管内竖直放一根 自由导杆(外径 2 cm钢 管)，导杆下端 和另一 混凝 土底座(3o#普通混凝土 ，几 何尺寸为 1．0 mX 1．0 m×0．2 m)相连 ，并 与所要观察 的位置-Y-YF，结合填土高及便于观察和操作等实际情 况，导管和导杆采用逐节连接方式进行加长，每节长度 — 般按3 m或 2 m进行选择。2 m导管和导杆主要用 在最 匕—节。导管和导杆上端伸出路面顶适当高度以 便于工程竣工后跟踪观察。 1．1 根据各观察点的路基填筑高度和地质情况，分 别按照上述设置原则进行观察点设置 1#观测点 (路基高 8．0 m)分别在原地基、路基 高 3．4 m 处 、6．5 m 处(93％压实 区顶 面 )、7．2 m 处 (95％压实 区顶 面 )、8．0 m 处 (97％压 实 区顶 面 )及 路面顶设置共计 6个 不同高度和不同压实 区观察 点 ，分 别 编 号 为 ：1#一A、1#一B、1#—C、1#一D、 1#一 E 、 1#一 F。 2#观测点(路基高 10．5 m)分别在原地基 、路基 高 3．0 m 处 、6．0 m 处 、9．0 m 处 (93％压 实 区 顶 面)、9．7 1TI处 (95％压实区顶面)、10．5 m 处(97％ 压实区顶面)及路面顶设置共计 7个不 同高度和不 同压实区观察点 ，分别编号为：2#—_A、2#一B、2#一 C、2#———-D、2#——E、2#——F和 2#————G。 3l#观测点(路基高 6．2 m)分别在原地基、路基 高 4．7 m处(93％压实区顶面)、5．4 m处(95％压实 区顶面)、6．2 m处(97％压实区顶面)及路面顶设置 共计 5个不同高度和不同压实区观察点，分别编号 为 ：3#一 A、3#一 B、3#一 C、3#一D、3#—E。 2 观察与要求 观察包括安装或接杆时的观察以及定期沉降观 测，当导杆和导管安装或接杆后对导杆顶要进行水 准观察 。在施工期 间每填土约 1．0 m 高或 间隔 10 d 观察 一次 ，非施 工期 或完 工后 每 间 隔一个 月 观察一 次。 3 观测要求 每次设置及观察要有具体负责人员到现场安排 进行 ，在沉降观测点附近设置便于长期观察的水准 点 ，并严格控制其水准高程；有关观察的设备、仪器 在每次观察时要进行校核检查 ，以确保每次检查数 据的准确性；每个观测点的每次观察要统一由专人 负责收集、整理 ，记录要准确、详细。 4 施工情况 路基填筑施工严格按技术要求进行，同时 将各压实级区分别进行提高，即 90％一93％，93％ 一95％，95％一97％。土方填筑采用分层填筑 。每层 压实厚度不超过 20 cm，填筑材料为低液限粉土和 低液限粘土，每层填土压实前需平地机整平 ，以确保 填土压实的均匀性。1#观察点地基采用强夯处理， 地质条件有所改善 ，2#观察点地基上铺设有 50 cm 厚砂砾石垫层作为隔离层 ，3#观察点地基 只进行碾 压后直接进行路基填筑 。 5 观察数据分析和结论 路基沉降随着路基填筑高度的增加和时间的延 长而增大，路基在填筑过程 中，路基沉降速度较快， 竣工后的路基沉降相对较缓慢。 路基沉降全部是地基沉降 ，路基填方本身基本 不发生压缩沉降 ，可以不计，说明路基各区域压实标 准的选择可以保证工程的施工质量。地基沉降与地 质条件和填土高度 (即地基单位面积受力)有关，地 维普资讯 http://www.cqvip.com 第8期 高填方路基沉降观测分析 质条件越好 ，填筑高度越低，沉降越小，反之，路基沉 降越大。通过观察可 以发现 ，3个沉降观察 点的地 基沉降值不同，以 2 点沉降值为最大，究其原因，主 要是因为其地质条件较差 ，地基承载力小 ，且路基填 筑高度大 ，其地基虽经过砂砾垫层加 固处理但并不 能使其地质条件有根本的改善。对于 1#点 ，虽然其 地质条件较差 ，但因其地基经过强夯处理后地质条 件发生了根本的变化，使其地基承载力有了较大 的 提高，因而地基沉降相对较小。而 3 点本身地质条 件相对较好 ，因而 3#点地基沉降也相对较小。 。 痂1 昌 _ ： ； 、 ；⋯ ’ ⋯-¨‘ ”¨ 二 i、{ 填土高 (m)／时间 (月 ) 图1 沉降曲线图 注：(1)图中实线部分代表各观察点填筑高度与沉降关系曲线 图，横标代表填土高度，每格代表 1 m； (2)图中虚线部分代表各观察点路基填筑完工后时间与沉 降关系曲线图，横标代表时间，每格代表 1个月 通过对沉降曲线图(见图 1)的观察分析可 以看 到，路基沉降在路基填筑初始阶段较慢，当路基填筑 达到一定高度时 ，沉降随着填筑高度的增加迅速增 大，当路基填筑 即将竣工和竣工后，路基沉降又呈缓 慢增加形式 ，直至路基完全稳定下来 ，见沉降曲线 图。分析原因如下：路基在初始填筑过程中，由于原 地基具有一定的承载力可以承受一定高度填土产生 的压力，在地基容许承载力范围内，地基沉降呈现出 类似弹性变化的形式 ，即地基沉降随着填土高度的 增加而增 加 ，当填土增加 到一 定高度时 ，即土方填筑 产生的压力 等于 地基 承载 力 时 ，地 基受 力 处 于极 限 状 态。当填 筑高度 继续 增 加 ，地基 承 载力 进入 强 化 阶段 ，原地基土 体结构被破坏 ，地基土颗 粒在外力作 用下重新 排列形成 新 的结 构 ，使地 基 承载 力得 到增 强 。地基 土结构 的变 化 ，是该 阶段 地基 发 生 明显沉 降的根本原 因。 随着路基填筑结束 ，虽然地基所受填土产生的 土压力趋 于稳定 ，但 由于多种 因素(施工 、行车 、自然 因素等)影响并通过实际观测资料证 明，路基在竣工 后还不 能立刻 稳定 下来 ，需要 经过 约八个 月 至一 年 时间，才能使路基逐渐趋于稳定 ，但路基不会完全稳 定 下来 ，还会发 生很缓慢 的沉 降。 为确保路基本身不发生压缩沉降 ，路基施工时， 宜选择低液限粘土或低液限粉土作为路基填料。填 料要分层进行，每层压实厚度宜控制在 10～20 cm 范围内。 路基沉降一般在路基完成后八个月至一年才能 逐渐趋于稳定。因此，为减少或消除地基沉降引起 的质量隐患 ，在路面组织施工时要充分考虑地基持 续沉降而带来的质量病害。 收稿日期：2o03—03—05 (上接第23页) 砂又是透水性材料，水渗到底部大量聚积 ，会使包边 土软化脱落 ，特别是冬季冰冻 ，使路基和包边土发生 冻胀 ，给路基造成一定的损坏 ，因此 ，在风积砂段路 基底层设透水塑料排水管或横 向排水盲沟 ，尤其高 填方路段浸水面积大，底部渗水也 多，如不采取措 施 ，会对包边土有更大的破坏性 。 ①透水塑料排水管 要使用管径 2～3寸(1寸=0．0B m)的塑料管，长应 大于2．5 n"l，内口用纱布罩住，管壁以5 an间距钻有梅花 形布罩的2～3 nn 的小孔，使路基内部存水沿塑料排水 管流 、^路基夕l-，此种排水管只适用于积水量小的路段。 ②排水盲沟 在K253+300～K253+7．50高填方路段，两侧设 450 m长的盲沟，盲沟平均间距 20 1"1"1，尽可能在低洼处， 开挖高度 1 m，盲沟区用透水性较好的风积砂或其他透 水性材料填筑，其余部分用粘性土回填夯实。 2．10 关于桥头路基填筑 为了防止桥头跳车，桥头换填石料或石渣等透 水性材料，松铺厚度不能超过 15 cm，压实与路 基相同，从桥的台后 自原地面起水平距离 2 m，后方 以 1：1．5的坡度至路基顶面，箱涵从涵侧原地面起 水平距离 2 m，后方以 1：1．5的坡度到涵顶；圆管涵 从涵中心两侧各 2倍孔径至涵顶 0．5 m范围 内换 填 ，用小型机具层层夯实，最后用压路机压实。 为了使风积砂路基形成板体结构 ，辽 宁省高速 公路指挥部与我部共同制定了用 27 cm风化砂岩做 路基封层的 ，路基底面预留 10 cm，路面底基层 17 cm，施工结束后 ，经检测 ，各项指标均达到了路面 底基层施工规范的要求 ，弯沉值也达到了指标 ， 这说 明风积砂路基强度符合设计标准。 收稿日期：2o03—03—03 维普资讯 http://www.cqvip.com