1、高速公路路面沉降与沉降观测的探讨姜连宝 天津五市政公路工程有限公司摘 要：本文通过分析路基沉降的原因，介绍了防治沉降的方法并重点阐述了沉降观测的内容。摘要：高速公路在我国已飞速发展，累记里程已突破一万公路，对我国的国民经济建设起到了极大的推动作用在高速公路的建设过程中，我们积累了很多经验，解决了不少难题，但依然有不少顽固性难题，一直困绕着我们，成为高速公路事业发展的障碍。例如高速公路投入使用后，经常会出现桥头跳车，路面裂缝，桥涵裂缝等现象，成为事发隐患。而出现这些隐患的主要原因除了温度与天气的影响外，高速公路的沉降已成为不容忽视的因素。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，归纳起来主要分为两类，即地质原因与施工原因。1.1.1 地质原因地质原因是路基沉降的最主要因素，由于地质情况不同，地基的承载能力也存在着各种差异，当路基和构造物落在不良地段是时，它们会由于自重发生沉降。并且沉降的程度各不相同。刚性的构造物与柔性的路基两者抗变型能力也不相同。随着时间的推移，它们会产生相对的高差或倾斜，甚至产生横向位移和滑坡等现象，对高速公路造成损害。这种现象多发生在软土路基段和填挖结合段。1.1.2 施工原因施工原因也是产生沉降的一个主要原因。如路基填土过厚，导致碾压不实，构造物基坑碾压，夯实力度不够等。这样经过时间推移和雨水浸泡，路基和构造物会有明显沉降，这
3、种现象最易发生在一些薄弱部位。如台背，挡土墙内侧，涵洞及盖板涵的回填，路基填挖结合部等关键部位。此外,车辆超载,温度骤变,雨雪侵袭等因素也会使高速公路发生沉降或变型损坏现象。1.2 沉降危害由于高速公路发生沉降，并且柔性路基，刚性构造物，刚性或半刚性路面的沉降程度各不相同，会导致原本平坦的路面发生凸凹现象。这样会使路面的平整度大大降低，严重时会导致交通事故，并且减少高速公路使用寿命。如何防治高速公路的沉降问题沉降是一种自然现象，完全防治沉降是不现实的。我们的任务是尽力使沉降发生在最小范围，上面我们谈到了沉降发生的原因主要有两种，即地质和施工。地质条件是我们无法改变的，我们的防治工作也只能从施工
4、着手。我们已经知道沉降多发生在软基路段与填挖结合段，防治工作必须从基底做起。首先，清理基底时必须到位。草皮、树根、淤泥等必须清理干净，并且碾压必需到位，符合基底技术指标要求。特别是在稻田或水塘等处的淤泥必须清理彻底，并换渗透性好，多孔隙材料回填，采用分层填筑，分层碾压，分层检测的三分结原则施工，确保基底质量过关。在路基填筑时一定要控制好每层填筑厚度，最好控制在 30cm 以内，确保压实密度，防止因碾压不实而发生沉降。在一些关键部位如台背，挡土墙内侧，涵洞及盖板涵的回填以及构造物基坑等处，必需选择渗透性好，多孔隙材料采用上述方法进行施工，不能有半点马虎。在搭板浇注前，对搭板覆盖区域应用强夯，会有
5、效减轻沉降。必要时，在特殊地段可以使用塑料排水板，各种排桩复合地基等方法。此外，路基施工完毕后，在沉降较明显的地段不能马上进行路面施工,而应该等待路基自然沉降稳定后,方可进行路面施工。若工期比较紧张，可采用等载或超载预压法，对路基进行预压。即根据路面比重计算出预压材料的重量与体积，堆放在路基上进行预压，直到沉降稳定。不论采用什么方法式，我们必需要对沉降的程度有一个精确的了解，因此必需进行沉降观测。下面我们就来谈一谈沉降观测的问题：沉降观测沉降观测一般采用水准仪进行工作，通过周期性观测同一点的高程差值来确定沉降量。这是一项严肃认真的工作，并且精度要求较高，因此所用仪器必需经过严格检定，仪器各项指
6、标符合精度要求，所用水准尺应该有安平装置，最好不用伸缩式塔尺，以免卡簧间隙带来读数误差。沉降观测一般需要以下几个步骤：31 水准点及沉降观测点的设置3.1.1 水淮点的设置水准点是沉降观测的基准点，它的设置必需牢固、安全，并且不易受到破坏。为了准确直观，水准点需要设在路基征地范围之外，这样才能客观的反映路基的沉降情况。另外，水准点的位置也不能离路基过远，与沉降观测点之间高度差不应过大。最好能保证一次设站一次立尺能完成一个沉降观测点观测。因为多次转站会增加观测的累积误差，影响观测精度。由于水准点设置需要稳固并且不能下沉，所以它需要有一定的体积与形状。 （如图 1） ，它的形状需要上窄下宽，一般底
7、座宽 40cm，上口 20cm，长度 1m 即可，中间设置 16 或20 的钢筋。钢筋端部应保持凸状，露出混凝土 0.5-1cm。水准点埋入土中外露少许（一般 2cm 即可）或与地面相平，并做好标记。水准点设置有两种方法，第一种是预制，第二种是现浇。预制水准点先支模预制好水淮点再运至现场埋设。现浇则是在现场挖出基坑，然后用混凝土浇灌，最后在正中插入钢筋。无论那种方法，都应该保证水准点牢固，并且经过一昼夜方向使用，以确保混凝土凝固。3.1.2 沉降观测点的设置沉降观测点的设置比较灵活，可视观测部位不同，而设置不同的沉降观测点。一般分为构造物沉降观测点，成型路基路面观测点和正在施工的路基沉降观测点
8、。无论那种点位，都必需保证稳固，不能遭到破坏。构造物沉降观测点的设置比较容易，我们只需在构造物表面钉一根钢钉即可（如图 2） ，或者干脆在构造物表面画一个标记（如图 3）但这种方法会使扶尺增加难度，不易把握精度。也有在施工时就把沉降观测点浇筑在构造物表面的， （如图 4）这样最稳固，也最精确。图 1钢钉图 2构造物表面点位图 3 图 4成型路基路面的沉降观测点设置与水准点基本相同，尺寸可以适度缩小，形状仍保持上窄下宽。但路基路面上经常有车辆设备等机械行驶，所以观测点必需埋在地下 5-10cm，以保证不被破坏或移动（如图 5） 。并且要做好标记，观测时挖开，观测完埋住。一般一个断面设 3 个点，
9、距离在 100-500m 之间（如图 6） ，可视具体情况而定。正在施工中的路基设置观测点比较困难，各种大型机械（如平地机、压路机等）的工作常常会破坏点位。因此在埋设点位时要尽量低于地面。由于施工正在进行，路基顶面会一层层升高，所以观测点位也必须跟着抬高。因此我们在设置点位时钢筋要留长一些，当路基升高一层，我们就要在原有钢筋上焊接一段，再升高一层，再焊接一段（如图 7） 。如此往复，才能真正了解施工时的沉降情况，困此施工中的沉降观测是最困难，也是最麻烦的。测量人员需要每一层填土后，把点位挖出来，测量后焊接，然后再测量新的顶面。由于点位埋于地下，测量人员还要把初始点位的坐标用全站仪记录下来，以便
10、下一次测量时定位。因些在施工段进行沉降观测时，要特别的耐心和细心才能保证沉降观测的精度。图（7）路基顶面图 5 水准点 2图 6-点 1-1 点 1-2 点 1-3 水准点 1点 2-1 点 2-2 点 2-3- - - - -路基3.2 进行沉降观测点位设置完成后就可以进行沉降观测了。沉降观测需要严格按照周期性进行，比如每10 天一次，只有固定的周期性观测，才能正确的反应的路基沉降的情况和规律。进行沉降观测时要细致，必须保证多人复核，确保精度。原则上要尽量减少转站次数。一人观测完成后要有另一人复核。一次观测完成后要变换测站位置再观测一次。若观测结果有差异，应取平均值，并做好记录，以备下一次观
11、测相比较。3.3 数据处理外业观测完成后，要及时把观测结果整理，汇总，并形成表格，以便及时汇报沉降情况。有了正确的沉降资料，决策者可以根据实际情况，并考虑工期，质量等相关问题，做出相应的施工措施。汇总资料必需清晰，全面。包括日期、观测次数、点位、位置、每次沉降量，累积沉降量等各项内容（如表 1） ，让人一目了然。表（1）点位 1-1 位置：K58+100 左观测次数观测时间初始高程本次观测高程本次沉降量（mm）累积沉降量（mm）备注1 2003.8.6 10.682 10.6822 2003.8.16 10.682 10.678 -4 -43 2003.8.26 10.682 10.675 -
12、3 -74 2003.9.6 10.682 10.672 -3 -105 2003.9.16 10.682 10.670 -2 -12表（1）清晰的反映了观测时间,次数以及沉降量等指标。我们从表（1）中发现,累积沉降量是根据每次观测值与初始观测值相比较得出的,本次沉降量是根据本次观测值与上次观测值比较得出。但我们在沉降观测点的设置中提到,施工中的沉降观测点是要不断焊接加长的,那么初始观测值,已经不能与加长后的观测值相比较,此时该如何处理呢?我们可以在表（1）的基础上,再加上初始增长观测值与本次增长观测值两项,如表（2） 。这样我们就可以根据本次观测值与上次增长观测值比较得出本次沉降量, 根据本
13、次沉降量与上次累积沉降量得出本次累积沉降量。这样，我们仍然可以正确的得出沉降量的数值。表（2）点位 2-1 位置：K60+250观测次数观测时间初始观测值增长初始观测值本次观测值本次增长观测值本次沉降量（mm）累计沉降量（mm）1 2003.4.2 4.685 4.6852 2003.4.12 4.685 4.970 4.680 4.970 -5 -53 2003.4.22 4.970 5.213 4.965 5.213 -5 -104 2003.5.2 5.213 5.455 5.210 5.455 -3 -135 2003.5.12 5.455 5.689 5.451 5.689 -4 -17以上我们简单介绍了高速公路沉降的产生原困、危害、防治要点及沉降观测等内容。由于沉降观测是反映沉降程度的主要手段，因此我们把要点放在介绍沉降观测上。由于本人水平有限，难免有很多漏洞与不足之处，希望各位同行能给予指正，批评和宝贵建议。让我们共同讨论研究，早日攻破高速公路建设中的各种难关。参考文献：1苏阳.高速公路扩建工程软基路段施工简介J.水运工程.2007.2. 2郭志边等.高速公路拼接段地基处理方法的探讨J.施工技术.2006.1.作者简介：姜连宝 天津五市政公路工程有限公司 电话：24251680 传真:24251800 电子信箱：
