软土路堤工后沉降监测、分析与控制

胡汉兵，胡胜刚

（长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，武汉 430010）

软土路堤工后沉降监测、分析与控制

胡汉兵，胡胜刚

（长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，武汉 430010）

以某高速公路软土路堤为工程背景，详细介绍了高速公路软土地基沉降监测和工后沉降预测分析方法，以及工后预测沉降不能满足设计要求时，如何对软土地基进行处理。根据本段软土地基处理效果可知，软土地基沉降监测及工后沉降预测分析是保证软土地基处理取得成功的必要手段。

软土地基；路堤；地基监测；工后沉降；堆载预压

某高速公路软土地基段全长2.04 km。自2003年6月开始进行地基处理和路基填筑施工，至2004年3月底路基填土基本完成，8月底开始铺筑路面，至2004年12月下旬，工程全部完工［1］。

本路段路线所经地段软土地基广泛分布，主要存在以下2个方面的岩土工程问题：

（1）地基在路堤荷载作用下将产生较大的沉降和工后沉降，桥涵构造物与土路堤连接处易产生不均匀沉降，形成“桥头跳车”现象；

（2）软土强度低、固结慢，当路基填土高度超过软土的极限填土高度后，若对填土速率不加控制，极易产生路基失稳现象。

因此需要针对工程具体特点对软土地基进行分析、计算、研究，确定技术可靠、施工可行、经济合理的处理方法；合理安排施工程序，同时在施工过程中进行严密监测，随时掌握地基应力及变形发展情况；分析其安全状态，调整施工速率，进行信息化施工，以确保工程安全并保证地基沉降和工后沉降满足工程要求；并确保路基填土安全、快速完成。

1 工程地质条件

本路段软土地基广泛分布，分布地段地势相对低洼，地面标高18.0～20.2 m；软土以淤泥及淤泥质黏土为主，厚度一般0.8～11.4 m，局部地段达19.8 m。该段典型地质模型为表层湖塘相淤泥层，下为第四系冲积沉积层结构。为更好地掌握工程地质情况，了解主要土层的分布及各土层的物理力学特性，结合重点断面观测设施的埋设钻孔，对控制性断面，如K86+460断面（软土厚度9.8 m）、K86+ 530断面（软土厚度8.8 m）、K86+700断面（软土厚度8.5 m）、K88+100断面（软土厚度13 m）、CK0+ 370断面（软土厚度12 m）和EK0+470（软土厚度19.8 m）等断面进行了补充地质勘探以及土工试验。软土的物理力学性指标统计平均值列于表1。

表1 软土物理力学性指标统计平均值Table1 Statistic mean values of physical and mechanical indexes of soft soil

2 现场监测

（1）监测目的：软土路基的稳定性及沉降是高速公路建设中的难点问题，对路基变形以及地下水情况进行现场监控，以达到控制软土路基稳定和工后沉降满足设计要求的目的。

（2）监测断面类型：根据软土分布、路堤高度、所处部位等的不同，将监测断面分为2种类型，即重点断面和一般断面。一般断面主要以沉降控制为目的，监测设施主要为沉降板，部分高填方部位还埋设有测斜管（软土层较厚部位）。重点断面主要布置在软土较厚、填土较高而且地基处理不够彻底的路段，这些地段沉降问题和稳定性问题都很突出，因此监测措施较为齐全，有沉降板、测斜管、分层沉降管、孔隙水压力探头、地下水位管等。图1为重点断面K88+100观测仪器埋设示意图。

图1 K88+100断面观测仪器埋设示意图Fig.1 Layout ofmonitoring equipment at cross section K88+100

（3）监测断面布置：根据软土路基的特点，制订公路软土路基稳定性及沉降控制研究和监测方案。在监测断面选取过程中，考虑“突出重点、控制全线”的原则。共布置埋设了14个监测断面［1］。

（4）观测频度：根据观测断面的填土施工及地基变形情况，控制适当的观测频度，以满足能够捕捉到各观测物理量的特征点（峰值、突变值）及保证观测曲线完整为原则进行观测。另外，遇异常情况，随时加密观测。

3 工后沉降分析

按照双曲线规律对实测沉降曲线进行拟合，并结合理论分析结果对软土路基的最终沉降和工后沉降进行推算［2］，其中工后沉降推算的时间点定在2004年9月底（假定路面工程于2004年10月初开工），即2004年10月初以后地基所发生的沉降都归入工后沉降。推算结果列于表2。

表2 各断面最终沉降和工后沉降推算成果Table2 Prediction of ultimate settlement and post-construction settlement

从表2可以看出，当前各断面实测沉降在124～566 mm范围，其中部分断面的沉降值较大，实测沉降值超过400 mm，最大达566 mm，且当前地基沉降速率仍较大，大多在0.5 mm／d以上，图2和图3为典型断面沉降曲线，图中沉降曲线下降趋势仍很明显，说明当前地基变形远未稳定。

图2 K86+460断面加载-位移曲线Fig.2 Load-disp lacem ent curves at section K 86+460

图3 EK0+470断面加载-位移曲线Fig.3 Load-disp lacement curves at section EK0+470

推算的工后沉降在48～288 mm范围，按照高速公路对软土地基工后沉降的设计要求（一般路段工后沉降不得大于200 mm，桥头及明涵处工后沉降不得大于100 mm）［3］，尚有6个断面的工后沉降不能满足上述要求，其原因主要有：①局部路段地质条件较差、软土较厚；②局部路段地质条件一般，但填土高度很大；③部分断面处填土较晚，地基沉降时间较短；④部分断面位于桥头附近，而桥头沉降控制要求较严。

4 不合格断面地基处理措施及分析

对上述工后沉降不能满足设计要求的路段，由于工期限制，预压期较短，而且对于大多数断面，通过延长预压期来减小工后沉降的效果也很有限，因此有必要采取适当的工程措施，以达到加速地基固结进程，使沉降提前发生，减小后期沉降的目的。

对工后沉降不能满足设计要求的路段，采用超载预压或等载预压措施［4，5］，按4个月预压期考虑，计算各断面超载部分所引起的沉降和工后沉降，然后结合软土分布、设计填土高度以及桥涵等构造物的分布等情况进行分段，提出处理措施建议，经处理后上述断面工后沉降能满足设计要求，见表3。

表3 分段处理措施建议及预压前后各断面工后沉降预测表Table3 Suggested treatmentmeasures and settlements prediction of every section of post-construction before and after prepressing

5 处理效果

2004年9月20日对堆载预压断面的工后沉降和预压效果进行分析，堆载期间各断面沉降在42～122 mm范围，沉降速率平均为0.4～1.1 mm／d，说明堆载预压效果较明显。经观测，K87+735，K88+ 100，EK0+316及EK0+470四个断面的工后沉降已满足设计要求。而K86+460和K88+210两个断面沉降速率仍未明显收敛，当时沉降速率仍达0.7 mm／d，且均位于桥头，因此在现有堆载下，预压至9月底，其工后沉降仍不满足要求，因此于9月23 24日对K86+455至K86+500和K88+170至K88+221两段施加了第四层堆载（厚50 cm），继续进行预压。

同年10月21日又根据近期观测资料，对K86 +460和K88+210两个堆载预压断面的工后沉降重新进行了拟合推算，沉降速率仍分别达1.1 mm／d和0.8 mm／d，且均位于桥头，工后沉降仍不能满足设计要求。由于工期限制，无法继续预压，经技术经济比较后决定卸载，施工路面，对后期沉降通过加强维护来弥补。近期观测成果表明，虽然上述两个断面软土地基沉降速率在持续下降，但沉降仍未完全收敛稳定。其工后沉降量还可能超过设计要求，故需要对竣工通车之后的软土路基沉降继续进行监测，以及时了解沉降变形状况，为采取适当工程措施提供参考依据。除上述两个断面外，其余断面沉降速率已降到很小，工后沉降能满足设计要求。

6 结 论

在软土路段布置监测设施，对软土路堤沉降变形进行了严密观测，且随工程进展，对软土地基工后沉降进行了及时的分析和预测，并根据观测情况进行动态调整，判断工后沉降是否满足设计要求，对工后沉降不满足设计要求的部位，采取了合理工程措施进行处理，使之达到设计要求，为合理确定路面施工时间和采取工程措施提供了科学依据。同时成功控制了路基填土及超载施工过程中的路基稳定性。可为类似工程提供借鉴。

［1］ 胡汉兵，李仲秋，蔡汉利.武汉绕城公路第十六合同段软土路基沉降与稳定控制研究及监测［R］.武汉：长江水利委员会长江科学院，2005：1-10，14-21.（HU Han-bing，LIZhong-qiu，CAIHan-li.The research and monitoring of settlement and stability of road embankments over soft ground for the 16th Contract Section of Wuhan Ring Expressway，Changjiang River Scientific Research Institute［R］.Wuhan：Changjiang Water Resources Commission，2005：1-10，14-21.（in Chinese））

［2］ 孙常青，饶锡保，王月香.沉降观测曲线的拟合和最终沉降量的确定［J］.长江科学院院报，2002，（5）：58-61.（SUN Chang-qing，RAO Xi-bao，WANG Yue-xiang.Determination of final settlement by fitting observed curve method［J］.Journal of Yangtze River Scientific Research Institute，2002，（5）：58-61.（in Chinese））

［3］ JTJ017-96，公路软土地基路堤设计与施工技术规范［S］.北京：人民交通出版社，1996.（JTJ017-96，Technical Specification for Design and Construction of Road Embankment over Soft Soil［S］.Beijing：Communications Press，1996.（in Chinese））.

［4］ 冯光愈，程展林，鄢重新.高速公路软土地基处理研究［J］.长江科学院院报，1996，（4）：37-44.（FENG Guang-yu，CHEN Zhan-lin，YAN Chong-xing.Researeh on soft clay foundation treatment for expressway［J］.Journal of Yangtze River Scientific Research Institute，1996，（4）：37-44.（in Chinese））

［5］ 林 清，程展林，徐建明.高速公路软基处理及施工控制技术研究［J］.交通科技，2004，（5）：18-20.（LIN Qing，CHENG Zhan-lin，XU Jian-ming.Study-report on the treatment and control for expressway soft-foundation［J］.Transportation Science＆Technology，2004，（5）：18-20.（in Chinese））

［6］ JTJ051-93，公路土工试验规程［S］.北京：人民交通出版社，1993.（JTJ051-93，Specification for Soil Testing of Highway［S］.Beijing：China Communications Press，1993.（in Chinese） ）

（编辑：赵卫兵）

Post-construction Settlement M onitoring，Analysis and Control of Road Embankment Built on Soft Ground

HU Han-bing，HU Sheng-gang
（Changjiang River Scientific Research Institutes，Key Laboratory of Geotechnical Mechanics and Engineering of the Ministry ofWater Resources，Wuhan 430010，China）

In combination with some road embankment project built on a soft ground，it is introduced in detail the monitoringmethods of soft ground and analyticalmethods of predicting the post-construction settlements of a road embankment.It is also explained that how to improve the soft ground when predicted settlement does notmeet the design demands.According to the observed settlement information of this road embankment，it can be concluded thatmonitoring and predicting in time the post-construction settlement is essential to successfully guarantee the road embankment built on soft ground.

soft ground；road embankment；monitoring；post-construction settlement；pre-loading

TU472

A

1001-5485（2010）04-0040-04

2009-05-06

胡汉兵（1972-），男，湖北黄陂人，高级工程师，工学硕士和理学硕士，主要从事地基基础相关研究，（电话）027-82926147（电子信箱）huhb＠mail.crsri.cn。