杜 賢

（貴州省公路工程集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

公路工程路基填筑施工以土石方填筑體沉降觀測儀進(jìn)行路基填筑沉降數(shù)據(jù)觀測，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)分析路基穩(wěn)定性情況，從而合理選擇施工工藝與設(shè)備，達(dá)到控制路基填筑質(zhì)量的效果[1-2]。該文分析路基沉降觀測及同步填筑的施工技術(shù)，具有十分重要的工程實(shí)踐意義。

1 研究背景

高速公路路基施工質(zhì)量是通過壓實(shí)度和彎沉兩個指標(biāo)控制來確定。當(dāng)前，我國眾多投入使用的高速公路壓實(shí)度與彎沉指標(biāo)，均符合工藝要求與指標(biāo)規(guī)范，但是實(shí)際應(yīng)用中路面塌陷、路基滑坡、不均勻沉降現(xiàn)象時常發(fā)生。

大量研究結(jié)果證實(shí)，高速公路路面塌陷、路基滑坡、不均勻沉降等病害直接誘因?yàn)槭┕きh(huán)節(jié)未進(jìn)行沉降觀測[3]。根據(jù)現(xiàn)有施工技術(shù)規(guī)范，高速公路路基施工沉降觀測質(zhì)量要求不高，除軟土地基外，其他路基施工均未對路基沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格要求。此外，沉降樁和沉降板是路基沉降觀測中較為常見的兩種觀測手段，檢測技術(shù)準(zhǔn)確性不佳導(dǎo)致結(jié)果失真，對確保項(xiàng)目工程質(zhì)量不力，故此該文提出路基沉降觀測及同步填筑的工藝。

2 土石方填筑體沉降觀測儀

土石方填筑體沉降觀測儀具備讀數(shù)精確、便于攜帶和測試快捷的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于公路路基沉降觀測，施工環(huán)節(jié)與通車后均可應(yīng)用[4]。

（1）位于土石方填筑體的沉降觀測儀，其填筑體內(nèi)測量管的液面始終與填筑體外測量管液面保持高度一致，利于這一檢測原理，能準(zhǔn)確觀測到路基沉降值，詳情如圖1所示。

圖1 土石方填筑體沉降觀測原理

（2）土石方填筑體沉降觀測儀測量管配備注入通道，其內(nèi)設(shè)置液體除氣裝置，管腔體側(cè)壁由進(jìn)液口和出液口組成，腔體頂部設(shè)有排氣口，進(jìn)液口高度高于出液口，可根據(jù)實(shí)際需求注入油。土石方填筑體沉降觀測儀由沉降測頭、管路、量測板三個結(jié)構(gòu)組成，詳細(xì)構(gòu)造如圖2所示。

圖2 土石方填筑體沉降觀測儀構(gòu)造

（3）為避免使用中測量管內(nèi)產(chǎn)生氣泡降低測量精密度，沉降觀測儀使用前需向其通道內(nèi)注入油使其排除通道內(nèi)氣體，從而提升觀測精確度與準(zhǔn)確度。該檢測儀操作簡便，結(jié)果可靠，在路堤內(nèi)部沉降數(shù)據(jù)測量中廣泛應(yīng)用。

3 施工工藝流程

施工工藝流程如圖3所示。

圖3 施工工藝流程

3.1 布設(shè)現(xiàn)場沉降觀測點(diǎn)

（1）選擇合適位置的控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)作為觀測基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行觀測。一般情況下，施工環(huán)節(jié)導(dǎo)線點(diǎn)于公路中心兩側(cè)50～300 m范圍內(nèi)選取，而水準(zhǔn)路線則需與公路沿線平齊且距離不宜太遠(yuǎn)。

（2）觀測網(wǎng)整體規(guī)劃。觀測網(wǎng)的規(guī)劃需突出特殊路段，采空區(qū)路基、軟基路段、高填方路段、正常路段等均需配備觀測點(diǎn)[5]。

（3）觀測點(diǎn)布局，布局方式詳情如圖4所示。

圖4 路堤沉降觀測斷面布置

3.2 沉降觀測儀安裝

（1）埋設(shè)線路。提前挖好溝槽備埋線路，填筑前對地基路面做好測量，開挖寬30 cm、深30～35 cm的地槽，溝槽挖掘過程中為避免同時施工互相干擾，須與路堤填筑相區(qū)分，

（2）測頭連接，管路埋設(shè)。提前備好的溝槽內(nèi)置入管路，以蛇形平放，將頭部連接并埋設(shè)壓力盒，溝槽內(nèi)布置完管路后，將引線與觀測房測量板相連接，隨后以細(xì)砂人工回填溝槽。

（3）管路連接。管路與脫氣等壓室連接，隨后打開排氣閥，對脫氣等壓室充水，完全排氣后按照順序打開，向進(jìn)油管內(nèi)注入油。

（4）排油管有油流出后，將量測管閥門打開，油位升高后關(guān)閉進(jìn)油閥門，管內(nèi)油位穩(wěn)定后，讀數(shù)并記錄。

3.3 路基動力試驗(yàn)

進(jìn)行路基動力試驗(yàn)時，明確路堤應(yīng)力分布規(guī)律，掌握路堤沉降基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為施工設(shè)備選擇與工藝優(yōu)化提供參考[6]。

3.3.1 沉降觀測及土壓力讀數(shù)

（1）儀器檢測。計數(shù)前做好系統(tǒng)全面檢測，包括閥門、進(jìn)出口、油管、量測系統(tǒng)、測頭、護(hù)管等。

（2）通過讀取數(shù)據(jù)對沉降值核算。量測板刻度尺上讀取水準(zhǔn)值，土壓力測試儀器讀取土壓力值，并進(jìn)行沉降值核算。

3.3.2 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)項(xiàng)目工程實(shí)際需求，設(shè)計水準(zhǔn)測量記錄表格，反映出水準(zhǔn)尺數(shù)據(jù)、水準(zhǔn)儀誤差、工作基點(diǎn)點(diǎn)號與名稱等。借助EXCEL進(jìn)行基本數(shù)據(jù)核算與分析，優(yōu)化表格內(nèi)容，對沉降內(nèi)容和觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。

所有檢測數(shù)據(jù)均現(xiàn)場處置，對路堤填筑中發(fā)現(xiàn)的問題動態(tài)檢測和處理，核算不同層次地基沉降值，并繪制填土高度-沉降關(guān)系圖，繪制路基斷面高程圖。

3.4 室內(nèi)試驗(yàn)

填料室內(nèi)試驗(yàn)，測量不同粒徑填料不同條件下的壓實(shí)曲線、粒徑范圍、滲透系數(shù)、動靜力學(xué)特性、沉陷特征等指標(biāo)[7]。

3.5 施工設(shè)備、工藝選擇

通過土體變異性特點(diǎn)，自制循環(huán)荷載土體累積變形方案，進(jìn)行沉降變形規(guī)律分析，通過壓路機(jī)循環(huán)荷載情況下路堤沉降變形特征，以及觀測數(shù)據(jù)和室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行施工設(shè)備與工藝優(yōu)化。

（1）循環(huán)荷載壓路機(jī)選擇。根據(jù)該項(xiàng)目工藝需求，填土厚度為20 cm，對不同噸位級別單鋼輪振動壓路機(jī)動力學(xué)特征進(jìn)行檢測，詳見圖5與圖6。填土深度為30 cm時，土壓力為600 kPa，該壓力為單鋼輪振動壓路機(jī)工作最小壓力，工作時應(yīng)選噸位大于該數(shù)值的壓路機(jī)。

圖5 壓路機(jī)作用下動力響應(yīng)

圖6 壓路機(jī)作用下上壓力分布

（2）壓實(shí)工藝選擇。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際，結(jié)合工藝特征與技術(shù)要求，根據(jù)振幅、頻率、壓實(shí)速度、壓實(shí)遍數(shù)等數(shù)據(jù)合理選擇振動壓路機(jī)，施工中進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，并于24 h后進(jìn)行沉降觀測。須滿足路基穩(wěn)定性和壓實(shí)度需求，壓實(shí)工藝的選擇應(yīng)符合最小路基沉降值，該項(xiàng)目沉降量最小為0.05 m。

3.6 施工設(shè)備、施工工藝優(yōu)化

路基填筑施工應(yīng)結(jié)合動力試驗(yàn)結(jié)果和沉降觀測數(shù)據(jù)合理選擇施工設(shè)備與工藝，對路基施工動態(tài)沉降變形規(guī)律進(jìn)行合理分析，從而提高設(shè)備工藝應(yīng)用可行性，確保施工質(zhì)量[8]。

3.6.1 填土厚度優(yōu)化

壓路機(jī)應(yīng)盡量選擇最大噸位，進(jìn)行動力學(xué)試驗(yàn)并進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)檢測，將路基填土高度控制在15～30 cm。填土深度達(dá)30 cm時，土壓力為800 kPa，可結(jié)合項(xiàng)目需求對填土厚度適度增加。

3.6.2 施工設(shè)備優(yōu)化

根據(jù)工程需求進(jìn)行填料變化時，需進(jìn)行壓路機(jī)優(yōu)化。填土深度為30 cm時，應(yīng)對土壓力進(jìn)行測試，壓力小于600 kPa則應(yīng)替換壓路機(jī)，選擇壓力更高的壓路機(jī)進(jìn)行重新填土壓實(shí)。

3.6.3 施工工藝優(yōu)化

（1）路基施工前應(yīng)進(jìn)行路基壓實(shí)度檢測，確保路基穩(wěn)定性后方可施工。施工操作前，進(jìn)行路基沉降觀測，沉降速率小于等于0.05 mm/d，證實(shí)工程項(xiàng)目選擇的設(shè)備工藝可行性較強(qiáng)，不可大幅度調(diào)整[9]。

（2）路基穩(wěn)定性符合要求且壓實(shí)度高，沉降速度在0.05～0.1 mm/d區(qū)間范圍內(nèi)，需要對施工設(shè)備及工藝加以優(yōu)化，使用大噸位壓路機(jī)，必要情況下可選擇沖擊壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)。

（3）路基穩(wěn)定性符合要求且壓實(shí)度高，沉降速度大于0.1 mm/d，表明項(xiàng)目施工中路基沉降量過大，路基承載力難以達(dá)標(biāo)，須進(jìn)行地基加固，方可再次施工。

4 質(zhì)量控制

控制點(diǎn)合理布局是提高路基觀測質(zhì)量的基礎(chǔ)，統(tǒng)一觀測精度，根據(jù)實(shí)際需求采用高程控制和平面控制等不同模式，對控制點(diǎn)科學(xué)布局，控制點(diǎn)數(shù)量應(yīng)大于3個，并將其放置于穩(wěn)定區(qū)域。

5 結(jié)論

公路項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)，借助土石方填筑體沉降觀測儀進(jìn)行路基沉降數(shù)據(jù)的觀測，并結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果、路基穩(wěn)定可靠性分析數(shù)據(jù)，來合理選擇施工設(shè)備及其工藝以控制路基填筑質(zhì)量，通過技術(shù)指標(biāo)優(yōu)化保障工程質(zhì)量。公路項(xiàng)目路基沉降觀測及同步填筑施工技術(shù)，對確保路基施工質(zhì)量意義重大。