基于分层观测法的冻土路基竖向沉降分析

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1、基于分层观测法的冻土路基竖向沉降分析摘要：结合黑北公路的实际施工、科研项目，从冻土路段选择、观测地点的确定、观测方法的应用及沉降规律分析等进行较详细的论述，以期为实际的冻土路基施工提供指导和帮助关键词：冻土；沉降；分析引言冻土地基必须进行适当的处理，才能保证路基具有足够的稳定性。但是不论如何处理,冻土层都要经过一定的沉降过程，才能固结到位。以往，在路基施工过程中对于冻土路段路基稳定性的跟踪观测未能给予足够的重视，对于路基施工期间的沉降过程以及竣工后的残余沉降量未能充分掌握，致使很多路段路基完成后发生

2、了较大的沉降，造成路面严重破坏，既影响了行车质量，又带来了经济损失。黑北公路是202国道黑河至北安段，Ⅱ级公路，全长243公里。黑北公路沿线地质情况十分复杂，许多路基位于多年冻土路段。这类路段虽经采取相应处理措施，但由于下部土层的不确切性和不稳定性，在路基填筑过程中极易发生过度沉降，造成失稳破坏。因此只有通过对路基进行跟踪沉降观测，根据实际发生的沉降量适当调整路基填土施工速度，才能确保路基工程顺利完成。1沿线冻土分布特点10黑北公路段处于退化性岛状多年冻土区域内，该区内岛状多年冻土基本全部发育在地表

3、积水、塔头草生长茂密、草炭和泥炭积累较厚的低洼沼泽地中。退化性多年冻土所能维持、保存的根本原因在于冻土层中的热收支量在短期内尚不足以提供融化冻土所需的热量，换言之，在相对短的时期内，现有多年冻土层基本处于热量平衡状态。从孙吴北(K42)至引龙河(K190)，岛状多年冻土分布共有17段，总长为3.165Km。地质勘察资料表明，路段中的岛状多年冻土都发育在低洼地、地表积水、塔头草生长茂盛、草炭和泥炭发育的沼泽化湿地当中。从上述岛状多年冻土存在的地域条件来看，断面上不同地貌部位环境组合差异，影响着多年冻土

4、的发育与保存。沟谷谷地的环境条件最有利冻土生成与保存，那里具有丛生茂盛的塔头草，厚度大于两侧山坡5～10倍的松散沉积物，地表发育着较厚的草炭、泥炭、苔藓和腐殖土，它们具有较强的储水特性。从对多年冻土的保存条件来讲，含有大量水分的草炭与泥炭层，不但起保温作用，而且有很强的蒸发耗热能力，加上地表生长茂盛的塔头草甸，阻隔太阳对地表的直接辐射，减少了地表土层的短波辐射热交换量，上述环境条件对多年冻土有良好的保护作用。相反，在两侧的山坡、山岭上，仅有0.2m左右的腐殖土层，土中含水量小，比较干燥，对气温变化较

5、为敏感。因此，黑北公路沿线的多年冻土，主要分布在有利于多年冻土保存环境条件的沟谷洼地当中，而在相对较高的山坡、山岭地带则无多年冻土分布。2冻土路段选择为保护冻土、避免对冻土层的过分扰动，造成融沉过大，黑北公路针对冻土路段的地基处理采取了浅层清基的方法进行施工，最大清基深度为0.9m。以确保路面施工完成后，路基整体具有足够的稳定性，竣工后不会发生过大的沉降。确定的主要冻土路段及各自的处理方案如表1所示。10表1主要冻土路段及路基处理方案桩号处理方案K63+330~K63+600清基0.9m，换填碎石土

6、，高出原地面30㎝。K138+000~K138+400清基0.9m，换填碎石土，高出原地面40㎝。K150+300~K151+000清基0.5m，换填碎石土，高出原地面50㎝。表2重点冻土观测试验路段序号路段位置路段长度（m）路段描述1K138+000~K138+400400冻土2K150+300~K151+000700冻土3K165+750~K166+9001150冻土对上述冻土路段路基进行观测，目的是为了掌握这些路段施工期间路基的变化情况，以便根据观测数据及时调整施工方案，确保路基施工完成后能够

7、具有足够的稳定性。3路基沉降测量方案及设备要求3.1观测设备本项目采用分层沉降测量方法。它的特点是不仅能够测量深层沉降量，同时也能测量地表沉降量。分层沉降测是采用电磁沉降仪结合沉降管进行观测，是针对不同深度、层位的土体进行观测，同时能够完成表面及深层沉降观测，是国内外常用的软土地基稳定性观测技术。分层沉降观测系统由电磁式沉降仪、沉降管、沉降环及其它配套设备构成[1]。3.2路基沉降测量方案根据观测路段长度，断面间距确定为100m。每个断面设3个测点，分别位于路中线和左、右路肩外1m10（见图1）。路

8、中线点是为了观测施工期间断面的最大沉降量，在路面结构施工时需埋入土中。路肩外侧各点是为了方便在路面竣工后继续观测路基的工后沉降。在沉降观测元件埋设完成后，要立即完整地观测一次，取得初始读数，这一点非常重要，因为今后的沉降计算均以这一读数为基准。在路基填土施工的初期，观测间隔时间要短一些，每星期需要观测一次。路基填土施工正常进行时，待2个月之后，观测间隔时间延长至每月一次。图1横断面测点布置（单位：mm）3.3埋设技术（1）观测的孔位（测点）定位要准确。（2）在定位点安