高速公路路面沉降與沉降觀測的探討

1、.高速公路路面沉降與沉降觀測的探討姜連寶 天津五市政公路工程有限公司摘 要：本文通過分析路基沉降的原因，介紹了防治沉降的方法并重點闡述了沉降觀測的內(nèi)容。摘要：高速公路在我國已飛速發(fā)展，累記里程已突破一萬公路，對我國的國民經(jīng)濟建設(shè)起到了極大的推動作用在高速公路的建設(shè)過程中，我們積累了很多經(jīng)驗，解決了不少難題，但依然有不少頑固性難題，一直困繞著我們，成為高速公路事業(yè)發(fā)展的障礙。例如高速公路投入使用后，經(jīng)常會出現(xiàn)橋頭跳車，路面裂縫，橋涵裂縫等現(xiàn)象，成為事發(fā)隱患。而出現(xiàn)這些隱患的主要原因除了溫度與天氣的影響外，高速公路的沉降已成為不容忽視的因素。1. 高速公路沉降的原因及危害1.1沉降原因高速公路沉降

2、的原因是多方面的，歸納起來主要分為兩類，即地質(zhì)原因與施工原因。1.1.1地質(zhì)原因地質(zhì)原因是路基沉降的最主要因素，由于地質(zhì)情況不同，地基的承載能力也存在著各種差異，當路基和構(gòu)造物落在不良地段是時，它們會由于自重發(fā)生沉降。并且沉降的程度各不相同。剛性的構(gòu)造物與柔性的路基兩者抗變型能力也不相同。隨著時間的推移，它們會產(chǎn)生相對的高差或傾斜，甚至產(chǎn)生橫向位移和滑坡等現(xiàn)象，對高速公路造成損害。這種現(xiàn)象多發(fā)生在軟土路基段和填挖結(jié)合段。1.1.2施工原因施工原因也是產(chǎn)生沉降的一個主要原因。如路基填土過厚，導(dǎo)致碾壓不實，構(gòu)造物基坑碾壓，夯實力度不夠等。這樣經(jīng)過時間推移和雨水浸泡，路基和構(gòu)造物會有明顯沉降，這種現(xiàn)

3、象最易發(fā)生在一些薄弱部位。如臺背，擋土墻內(nèi)側(cè)，涵洞及蓋板涵的回填，路基填挖結(jié)合部等關(guān)鍵部位。此外,車輛超載,溫度驟變,雨雪侵襲等因素也會使高速公路發(fā)生沉降或變型損壞現(xiàn)象。1.2沉降危害由于高速公路發(fā)生沉降，并且柔性路基，剛性構(gòu)造物，剛性或半剛性路面的沉降程度各不相同，會導(dǎo)致原本平坦的路面發(fā)生凸凹現(xiàn)象。這樣會使路面的平整度大大降低，嚴重時會導(dǎo)致交通事故，并且減少高速公路使用壽命。如何防治高速公路的沉降問題沉降是一種自然現(xiàn)象，完全防治沉降是不現(xiàn)實的。我們的任務(wù)是盡力使沉降發(fā)生在最小范圍，上面我們談到了沉降發(fā)生的原因主要有兩種，即地質(zhì)和施工。地質(zhì)條件是我們無法改變的，我們的防治工作也只能從施工著手。

4、我們已經(jīng)知道沉降多發(fā)生在軟基路段與填挖結(jié)合段，防治工作必須從基底做起。首先，清理基底時必須到位。草皮、樹根、淤泥等必須清理干凈，并且碾壓必需到位，符合基底技術(shù)指標要求。特別是在稻田或水塘等處的淤泥必須清理徹底，并換滲透性好，多孔隙材料回填，采用分層填筑，分層碾壓，分層檢測的三分結(jié)原則施工，確?；踪|(zhì)量過關(guān)。在路基填筑時一定要控制好每層填筑厚度，最好控制在30cm以內(nèi)，確保壓實密度，防止因碾壓不實而發(fā)生沉降。在一些關(guān)鍵部位如臺背，擋土墻內(nèi)側(cè)，涵洞及蓋板涵的回填以及構(gòu)造物基坑等處，必需選擇滲透性好，多孔隙材料采用上述方法進行施工，不能有半點馬虎。在搭板澆注前，對搭板覆蓋區(qū)域應(yīng)用強夯，會有效減輕沉降

5、。必要時，在特殊地段可以使用塑料排水板，各種排樁復(fù)合地基等方法。此外，路基施工完畢后，在沉降較明顯的地段不能馬上進行路面施工,而應(yīng)該等待路基自然沉降穩(wěn)定后,方可進行路面施工。若工期比較緊張，可采用等載或超載預(yù)壓法，對路基進行預(yù)壓。即根據(jù)路面比重計算出預(yù)壓材料的重量與體積，堆放在路基上進行預(yù)壓，直到沉降穩(wěn)定。不論采用什么方法式，我們必需要對沉降的程度有一個精確的了解，因此必需進行沉降觀測。下面我們就來談一談沉降觀測的問題：沉降觀測沉降觀測一般采用水準儀進行工作，通過周期性觀測同一點的高程差值來確定沉降量。這是一項嚴肅認真的工作，并且精度要求較高，因此所用儀器必需經(jīng)過嚴格檢定，儀器各項指標符合精度

6、要求，所用水準尺應(yīng)該有安平裝置，最好不用伸縮式塔尺，以免卡簧間隙帶來讀數(shù)誤差。沉降觀測一般需要以下幾個步驟：31水準點及沉降觀測點的設(shè)置3.1.1水淮點的設(shè)置水準點是沉降觀測的基準點，它的設(shè)置必需牢固、安全，并且不易受到破壞。為了準確直觀，水準點需要設(shè)在路基征地范圍之外，這樣才能客觀的反映路基的沉降情況。另外，水準點的位置也不能離路基過遠，與沉降觀測點之間高度差不應(yīng)過大。最好能保證一次設(shè)站一次立尺能完成一個沉降觀測點觀測。因為多次轉(zhuǎn)站會增加觀測的累積誤差，影響觀測精度。由于水準點設(shè)置需要穩(wěn)固并且不能下沉，所以它需要有一定的體積與形狀。（如圖1），它的形狀需要上窄下寬，一般底座寬40cm，上口2

7、0cm，長度1m即可，中間設(shè)置16或20的鋼筋。鋼筋端部應(yīng)保持凸狀，露出混凝土0.5-1cm。水準點埋入土中外露少許（一般2cm即可）或與地面相平，并做好標記。水準點設(shè)置有兩種方法，第一種是預(yù)制，第二種是現(xiàn)澆。預(yù)制水準點先支模預(yù)制好水淮點再運至現(xiàn)場埋設(shè)。現(xiàn)澆則是在現(xiàn)場挖出基坑，然后用混凝土澆灌，最后在正中插入鋼筋。無論那種方法，都應(yīng)該保證水準點牢固，并且經(jīng)過一晝夜方向使用，以確?；炷聊?。圖13.1.2沉降觀測點的設(shè)置沉降觀測點的設(shè)置比較靈活，可視觀測部位不同，而設(shè)置不同的沉降觀測點。一般分為構(gòu)造物沉降觀測點，成型路基路面觀測點和正在施工的路基沉降觀測點。無論那種點位，都必需保證穩(wěn)固，不能遭

8、到破壞。構(gòu)造物沉降觀測點的設(shè)置比較容易，我們只需在構(gòu)造物表面釘一根鋼釘即可（如圖2），或者干脆在構(gòu)造物表面畫一個標記（如圖3）但這種方法會使扶尺增加難度，不易把握精度。也有在施工時就把沉降觀測點澆筑在構(gòu)造物表面的，（如圖4）這樣最穩(wěn)固，也最精確。鋼釘圖2構(gòu)造物表面點位圖3圖4成型路基路面的沉降觀測點設(shè)置與水準點基本相同，尺寸可以適度縮小，形狀仍保持上窄下寬。但路基路面上經(jīng)常有車輛設(shè)備等機械行駛，所以觀測點必需埋在地下5-10cm，以保證不被破壞或移動（如圖5）。并且要做好標記，觀測時挖開，觀測完埋住。一般一個斷面設(shè)3個點，距離在100-500m之間（如圖6），可視具體情況而定。路基頂面圖5水準

9、點2圖6-點1-1點1-2點1-3水準點1點2-1點2-2點2-3-路基 正在施工中的路基設(shè)置觀測點比較困難，各種大型機械（如平地機、壓路機等）的工作常常會破壞點位。因此在埋設(shè)點位時要盡量低于地面。由于施工正在進行，路基頂面會一層層升高，所以觀測點位也必須跟著抬高。因此我們在設(shè)置點位時鋼筋要留長一些，當路基升高一層，我們就要在原有鋼筋上焊接一段，再升高一層，再焊接一段（如圖7）。如此往復(fù)，才能真正了解施工時的沉降情況，困此施工中的沉降觀測是最困難，也是最麻煩的。測量人員需要每一層填土后，把點位挖出來，測量后焊接，然后再測量新的頂面。由于點位埋于地下，測量人員還要把初始點位的坐標用全站儀記錄下來

10、，以便下一次測量時定位。因些在施工段進行沉降觀測時，要特別的耐心和細心才能保證沉降觀測的精度。圖（7） 3.2進行沉降觀測點位設(shè)置完成后就可以進行沉降觀測了。沉降觀測需要嚴格按照周期性進行，比如每10天一次，只有固定的周期性觀測，才能正確的反應(yīng)的路基沉降的情況和規(guī)律。進行沉降觀測時要細致，必須保證多人復(fù)核，確保精度。原則上要盡量減少轉(zhuǎn)站次數(shù)。一人觀測完成后要有另一人復(fù)核。一次觀測完成后要變換測站位置再觀測一次。若觀測結(jié)果有差異，應(yīng)取平均值，并做好記錄，以備下一次觀測相比較。3.3數(shù)據(jù)處理外業(yè)觀測完成后，要及時把觀測結(jié)果整理，匯總，并形成表格，以便及時匯報沉降情況。有了正確的沉降資料，決策者可以

11、根據(jù)實際情況，并考慮工期，質(zhì)量等相關(guān)問題，做出相應(yīng)的施工措施。匯總資料必需清晰，全面。包括日期、觀測次數(shù)、點位、位置、每次沉降量，累積沉降量等各項內(nèi)容（如表1），讓人一目了然。表（1）點位1-1 位置：K58+100左觀測次數(shù)觀測時間初始高程本次觀測高程本次沉降量（mm）累積沉降量（mm）備注12003.8.610.68210.68222003.8.1610.68210.678-4-432003.8.2610.68210.675-3-742003.9.610.68210.672-3-1052003.9.1610.68210.670-2-12表（1）清晰的反映了觀測時間,次數(shù)以及沉降量等指標。我

12、們從表（1）中發(fā)現(xiàn),累積沉降量是根據(jù)每次觀測值與初始觀測值相比較得出的,本次沉降量是根據(jù)本次觀測值與上次觀測值比較得出。但我們在沉降觀測點的設(shè)置中提到,施工中的沉降觀測點是要不斷焊接加長的,那么初始觀測值,已經(jīng)不能與加長后的觀測值相比較,此時該如何處理呢?我們可以在表（1）的基礎(chǔ)上,再加上初始增長觀測值與本次增長觀測值兩項,如表（2）。這樣我們就可以根據(jù)本次觀測值與上次增長觀測值比較得出本次沉降量, 根據(jù)本次沉降量與上次累積沉降量得出本次累積沉降量。這樣，我們?nèi)匀豢梢哉_的得出沉降量的數(shù)值。表（2）點位2-1 位置：K60+250觀測次數(shù)觀測時間初始觀測值增長初始觀測值本次觀測值本次增長觀測值本次沉降量（mm）累計沉降量（mm）12003.4.24.6854.68522003.4.124.6854.9704.6804.970-5-532003.4.224.9705.2134.9655.213-5-1042003.5.25.2135.4555.2105.455-3-1352003.5.125.4555.6895.4515.689-4-17以上我們簡單介紹了高速公路沉降的產(chǎn)生原困、危害、防治要點及沉降觀測等內(nèi)容。由于沉降觀測是反映沉降程度的主要手段，因此我們把要點放在介紹沉降觀測上。由于本人