高填方路基沉降觀測分析
發布時間：2010-01-14 共1頁
沉降是公路工程中最常見的病害之一，河南正在建設的焦（作）鄭（州）高速公路有面積的可液化地段，為保證工作質量，作者通過對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律，為減少或消除路基沉降引起的質量病害和指導路基、路面施工提供依據。
路基沉降是公路在建設和使用過程中最常見的病害之一，多年來，由于對路基沉降的原因和機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量病害，直接影響到公路的使用質量和社會效益。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系，焦鄭高速公路指揮部根據工程需要，在焦鄭高速公路建設過程中選取了1#點(K0+100)、2#點 (K10+135)、3#點(K31+000)三個有代表性的位置分別對路堤填筑材料本身和原地基進行沉降觀察研究。
沉降觀測設置的方式
高填土沉降試驗包括兩個方面內容：
1、觀察高填土路基的自身沉降（含不同的填土高度（約3m）和不同的壓實區域路基自身的沉降）。
2、觀察高填土路基基底在路基填土重力等作用下的沉降。
其設置方式為：在不同的觀察位置豎直埋置一根導管（用ф6cm鋼管制作），導管下端設置砼底座(30#普通砼，幾何尺寸為0.5×0.5×0.2m，在導管內豎直放一根自由導桿(外徑2 cm鋼管)，導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，結合填土高及便于觀察和操作等實際情況，導管和導桿采用逐節連接方式進行加長，每節長度一般按3m或2m進行選擇。2m導管和導桿主要用在最上一節。導管和導桿上端伸出路面頂適當高度以便于工程竣工后跟蹤觀察。
根據各觀察點的路基填筑高度和地質情況，分別按照上述設置原則進行觀察點設置。
1#觀測點(路基高8.0m)分別在原地基、路基高3.4m處、6.5m處（93% 壓實區頂面）、7.2m處（95%壓實區頂面）、8.0m處（97%壓實區頂面）及路面頂設置共計六個不同高度和不同壓實區觀察點，分別編號為：1#--A、 1#-B、1#-C、1#-D、1#-E、1#-F。
2#觀測點(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%壓實區頂面）、9.7 m處（95%壓實區頂面）、10.5 m處（97%壓實區頂面）及路面頂設置共計七個不同高度和不同壓實區觀察點，分別編號為：2#-A、2#-B、2#-C、2#-D、2#-E、2#-F和2#-G。
3#觀測點(路基高6.2m)分別在原地基、路基高4.7 m處（93%壓實區頂面）、5.4 m處（95%壓實區頂面）、6.2 m處（97%壓實區頂面）及路面頂設置共計五個不同高度和不同壓實區觀察點，分別編號為：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的觀察以及定期沉降觀測。當導桿和導管安裝或接桿后對導桿頂要進行水準觀察。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。
觀測要求
每次設置及觀察要有具體負責人員到現場安排進行；在沉降觀測點附近設置便于長期觀察的水準點，并嚴格控制其水準高程；有關觀察的設備、儀器在每次觀察時要進行校核檢查，以確保每次檢查數據的準確性；每個觀測點的每次觀察要統一由專人負責收集、整理，記錄要準確、詳細。
施工情況
路基填筑施工嚴格按技術規范要求進行，同時將各壓實級區分別進行提高，即90%→93%，93%→95%，95%→97%。土方填筑采用分層填筑，每層壓實厚度不超過20cm，填筑材料為低液限粉土和低液限粘土，每層填土壓實前需平地機整平，以確保填土壓實的均勻性。1#觀察點地基采用強夯處理，地質條件有所改善，2#觀察點地基上鋪設有50cm厚砂礫石墊層作為隔離層，3#觀察點地基只進行碾壓后直接進行路基填筑。
觀察數據分析和結論
路基沉降隨著路基填筑高度的增加和時間的延長而增，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較緩慢。
路基沉降全部是地基沉降，路基填方本身基本不發生壓縮沉降，可以不計。說明路基各區域壓實標準的選擇可以保證工程的施工質量。地基沉降與地質條件和填土高度（即地基單位面積受力）有關。地質條件越好，填筑高度越低，沉降越小，反之，路基沉降越。通過觀察可以發現，3個沉降觀察點的地基沉降值不同，以2#點沉降值為最，究其原因，主要是因為其地質條件較差，地基承載力小，且路基填筑高度，其地基雖經過砂礫墊層加固處理但并不能使其地質條件有根本的改善。對于1#點，雖然其地質條件較差，但因其地基經過強夯處理后地質條件發生了根本的變化，使其地基承載力有了較的提高，因而地基沉降相對較小。而3#點本身地質條件相對較好，因而3#點地基沉降也相對較小。
通過對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，當路基填筑達到一定高度時，沉降隨著填筑高度的增加迅速增，當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生的壓力，在地基容許承載力范圍內，地基沉降呈現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。當填土增加到一定高度時，即土方填筑產生的壓力等于地基承載力時，地基受力處于極限狀態。當填筑高度繼續增加，地基承載力進入強化階段，原地基土體結構被破壞，地基土顆粒在外力作用下重新排列形成新的結構，使地基承載力得到增強。地基土結構的變化，是該階段地基發生明顯沉降的根本原因。
隨著路基填筑結束，雖然地基所受填土產生的土壓力趨于穩定，但由于多種因素(施工、行車、自然因素等)影響并通過實際觀測資料證明，路基在竣工后還不能立刻穩定下來，需要經過約八個月至一年時間，才能使路基逐漸趨于穩定。但路基不會完全穩定下來，還會發生很緩慢的沉降。
為確保路基本身不發生壓縮沉降，路基施工時，宜選擇低液限粘土或低液限粉土作為路基填料。填料要分層進行，每層壓實厚度宜控制在10～20cm范圍內。
路基沉降一般在路基完成后八個月至一年才能逐漸趨于穩定。因此為減少或消除地基沉降引起的質量隱患，在路面組織施工時要充分考慮地基持續沉降而帶來的質量病害。
巖土工程師站點
路基沉降是公路在建設和使用過程中最常見的病害之一，多年來，由于對路基沉降的原因和機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量病害，直接影響到公路的使用質量和社會效益。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系，焦鄭高速公路指揮部根據工程需要，在焦鄭高速公路建設過程中選取了1#點(K0+100)、2#點 (K10+135)、3#點(K31+000)三個有代表性的位置分別對路堤填筑材料本身和原地基進行沉降觀察研究。
沉降觀測設置的方式
高填土沉降試驗包括兩個方面內容：
1、觀察高填土路基的自身沉降（含不同的填土高度（約3m）和不同的壓實區域路基自身的沉降）。
2、觀察高填土路基基底在路基填土重力等作用下的沉降。
其設置方式為：在不同的觀察位置豎直埋置一根導管（用ф6cm鋼管制作），導管下端設置砼底座(30#普通砼，幾何尺寸為0.5×0.5×0.2m，在導管內豎直放一根自由導桿(外徑2 cm鋼管)，導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，結合填土高及便于觀察和操作等實際情況，導管和導桿采用逐節連接方式進行加長，每節長度一般按3m或2m進行選擇。2m導管和導桿主要用在最上一節。導管和導桿上端伸出路面頂適當高度以便于工程竣工后跟蹤觀察。
根據各觀察點的路基填筑高度和地質情況，分別按照上述設置原則進行觀察點設置。
1#觀測點(路基高8.0m)分別在原地基、路基高3.4m處、6.5m處（93% 壓實區頂面）、7.2m處（95%壓實區頂面）、8.0m處（97%壓實區頂面）及路面頂設置共計六個不同高度和不同壓實區觀察點，分別編號為：1#--A、 1#-B、1#-C、1#-D、1#-E、1#-F。
2#觀測點(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%壓實區頂面）、9.7 m處（95%壓實區頂面）、10.5 m處（97%壓實區頂面）及路面頂設置共計七個不同高度和不同壓實區觀察點，分別編號為：2#-A、2#-B、2#-C、2#-D、2#-E、2#-F和2#-G。
3#觀測點(路基高6.2m)分別在原地基、路基高4.7 m處（93%壓實區頂面）、5.4 m處（95%壓實區頂面）、6.2 m處（97%壓實區頂面）及路面頂設置共計五個不同高度和不同壓實區觀察點，分別編號為：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的觀察以及定期沉降觀測。當導桿和導管安裝或接桿后對導桿頂要進行水準觀察。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。
觀測要求
每次設置及觀察要有具體負責人員到現場安排進行；在沉降觀測點附近設置便于長期觀察的水準點，并嚴格控制其水準高程；有關觀察的設備、儀器在每次觀察時要進行校核檢查，以確保每次檢查數據的準確性；每個觀測點的每次觀察要統一由專人負責收集、整理，記錄要準確、詳細。
施工情況
路基填筑施工嚴格按技術規范要求進行，同時將各壓實級區分別進行提高，即90%→93%，93%→95%，95%→97%。土方填筑采用分層填筑，每層壓實厚度不超過20cm，填筑材料為低液限粉土和低液限粘土，每層填土壓實前需平地機整平，以確保填土壓實的均勻性。1#觀察點地基采用強夯處理，地質條件有所改善，2#觀察點地基上鋪設有50cm厚砂礫石墊層作為隔離層，3#觀察點地基只進行碾壓后直接進行路基填筑。
觀察數據分析和結論
路基沉降隨著路基填筑高度的增加和時間的延長而增，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較緩慢。
路基沉降全部是地基沉降，路基填方本身基本不發生壓縮沉降，可以不計。說明路基各區域壓實標準的選擇可以保證工程的施工質量。地基沉降與地質條件和填土高度（即地基單位面積受力）有關。地質條件越好，填筑高度越低，沉降越小，反之，路基沉降越。通過觀察可以發現，3個沉降觀察點的地基沉降值不同，以2#點沉降值為最，究其原因，主要是因為其地質條件較差，地基承載力小，且路基填筑高度，其地基雖經過砂礫墊層加固處理但并不能使其地質條件有根本的改善。對于1#點，雖然其地質條件較差，但因其地基經過強夯處理后地質條件發生了根本的變化，使其地基承載力有了較的提高，因而地基沉降相對較小。而3#點本身地質條件相對較好，因而3#點地基沉降也相對較小。
通過對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，當路基填筑達到一定高度時，沉降隨著填筑高度的增加迅速增，當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生的壓力，在地基容許承載力范圍內，地基沉降呈現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。當填土增加到一定高度時，即土方填筑產生的壓力等于地基承載力時，地基受力處于極限狀態。當填筑高度繼續增加，地基承載力進入強化階段，原地基土體結構被破壞，地基土顆粒在外力作用下重新排列形成新的結構，使地基承載力得到增強。地基土結構的變化，是該階段地基發生明顯沉降的根本原因。
隨著路基填筑結束，雖然地基所受填土產生的土壓力趨于穩定，但由于多種因素(施工、行車、自然因素等)影響并通過實際觀測資料證明，路基在竣工后還不能立刻穩定下來，需要經過約八個月至一年時間，才能使路基逐漸趨于穩定。但路基不會完全穩定下來，還會發生很緩慢的沉降。
為確保路基本身不發生壓縮沉降，路基施工時，宜選擇低液限粘土或低液限粉土作為路基填料。填料要分層進行，每層壓實厚度宜控制在10～20cm范圍內。
路基沉降一般在路基完成后八個月至一年才能逐漸趨于穩定。因此為減少或消除地基沉降引起的質量隱患，在路面組織施工時要充分考慮地基持續沉降而帶來的質量病害。
巖土工程師站點
