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摘要：探讨适合于公路软基沉降观测规范化问题。提出沉降观测的精度指标、观测频率、水准测量等级及沉降观测测的实施的具体要求，作为高等级公路正确掌握沉降观测标准的建议。
关键词：公路软基理论沉降观测指标规范化
中图分类号：X734文献标识码： A
1前言
高等级公路软基路段的沉降问题，直接影响到工程的质量。建设单位为确保质量成立了专门的机构进行沉降和稳定管理，指定施工单位进行连续的沉降观测，使有害的沉降在工前发生，观测成果用以作为判断路堤施工进展中安全与否和预压是否到稳定的依据，以便使工程顺利进行。
2沉降观测的精度指标
2.1通常，确定沉降观测的精度指标有三条标准：一是根据沉降量的大小确定精度指标；二是探讨沉降观测中误差与建筑物允许变形值的比值关系；三是采用规范中规定的固定值，本文着重讨论沉降量大小与观测精度的关系，即沉降量越小，观测精度越高，反之，要求为低。就公路软土地基的沉降量来说：沉降量的变化是相当复杂的，它与设计总沉降量的大小、观测频率、软基厚度、地基处理的方法、填土高度、沉降控制的方法以及沉降趋于稳定状态等因素有关。所谓稳定状态有两方面含义：一是路槽层(或95层，以下称95层)完成后，经过一定时间预压(堆载或等、超载)，若连续两个月实测沉降速率小于5mm/月时称为路基稳定；二是路基稳定后，进行底基层、基层和油面层施工时，若连续两个月实测沉降速率小于3mm/月时称为路面层稳定。显然，若考虑稳定状态时的小沉降量(3～5mm/月)，则要求很高的观测精度，应采用精密的仪器和方法进行沉降观测，增加了测量难度和工作量。因此，对施工全过程(路堤填筑、预压期及路面施工期)分阶段确定观测精度是合理的，下面用实测资料来分析沉降量变化的规律。
2.2取某高速公路A-D标的路基沉降观测资料(计331个观测点、3680次观测的时段沉降量)，以15d为观测时段，划分0～5mm、5～10mm、大于10mm的三个沉降量的区间，经统计得各区间出现的次数与百分比，见表1所示。A-D标段已发生的沉降量百分比，见表2所示。
15d沉降量的统计表表１
路堤填筑期发生的沉降量统计量表2
表1中，若将大于10mm的沉降量看作是大沉降量，则各标出现的百分比：A标为56.6%、B标为26.8%、C标为48%、D标为36.2%。这些大沉降量一般出现在路堤施工期的大部分时间中；而0～5mm的小沉降量大部分出现在95层即将到位的时段中。
表2可知，由于每个标段的地基土质和软基深度厚度不完全一致，所发生的沉降量也有所区别。例如，以大于30mm的沉降量为界限，A、C标出现的百分比分别为53.3%和76.6%，而B标、C标为11.3%和17.7%。若取路堤填筑施工期為500d，则折算为月平均沉降量为2cm。可见，A、C标的测量精度可放低一些，而B、C标应作较高的要求。
3水准测量的精度与方法
观测精度指标确定后，选用何种等级的水准测量是众所关心的问题。现取水准测量规范中，二、三、四等水准测量的观测中误差m观(尺上一次读数中误差)分别为0.18mm、0.78mm、1.04mm，以此来分析一测站的高差中误差和两期观测测站之差的中误差。 水准测量精度分析表达式表3
水准测量若考虑其它一些误差影响，表3所列的误差值还略大一些，若不考虑水准基点高程中误差，则沉降点二期观测高程之差的中误差就是表4中所列的各项误差值。表3可见，若观测精度为2～1mm时，预压期及路面施工期的沉降观测选用三等或二等水准测量。施工单位配有DSI水准仪时，可采用二等水准，否则至少用三等水准观测。目前高等级公路的建设单位和各个监理组配有进口的精密水准仪，可以用二等水准要求检查三等水准的沉降观测成果。这样比较合理地判别沉降观测的正确性。
4沉降观测的实施
4.1沉降板的埋设
软土路基一般每隔200m埋设一个沉降点；非软土路基每1km埋设一个。沉降板由一根直杆(直径=20～30mm的钢管或自来水管)和600×600×9mm的沉降钢板组成。直杆用三根斜钢筋焊接在沉降板上，沉降板埋设在路基的底面或砂垫层下。为了使沉降杆不受破坏，杆长应随填土升高而逐段接高。每段接管的长度为20～30mm，两端有螺纹接头与空心管紧绞连接。观测时，每段接管的顶面应有相邻两期的观测标高。
4.2位移桩的设置
在路基填筑过程中，由于路堤荷重的作用，使路堤坡脚处可能产生水平位移和垂直位移，因此要在路堤坡脚处设置若干位移桩。位移桩长度为100～200cm，断面为10×10cm的方桩打入地基内。桩的入土深度是随土基软硬程度不同而异，以不被踩动为原则。位移桩的布置根据地基及路堤场地条件确定，一般从路堤坡脚起，在垂直于路中心线方向每隔2～3m布设5个位移桩，并用经纬仪定线方法使5个桩在一条直线上，最后用小钉在木桩上标定桩位。为了观测水平位移，在移位桩的延长线上设置二个固定桩A、B(AB为20～30m)。每次观测时，安置经纬仪于A点，后视B点，倒转望远镜观测5个桩是否在一直线上，否则量出偏出直线的垂距(即横向位移)。用钢尺丈量固定点A到各位移的距离，两期观测的距离差为纵向位移。
4.3水准仪及水准尺
二等水准测量仪器采用DS1精密水准仪，配用因瓦水准尺；三、四等水准测量采用DS3水准仪，配用3m长的红、黑面木质水准尺。水准尺各部分转动应灵活，望远镜制微动螺旋作用应可靠，调焦镜运用及目镜调节不能有明显的晃动现象。每次观测前除检验圆水准器、十字丝位置正确性，自动安平水准仪补偿器灵敏度等项目外，必须正确进行i角的检验。精密水准仪按国家一、二等水准测量规范进行检验；普通水准仪按国家三、四等水准规范进行检验。DS1水准仪i角不应超过15″；DS3型水准仪不应超过20″。水准尺必须牢固无损，尺底板不应有松动，尺的中线与尺底成垂直，尺面不能有弯曲。水准尺应进行标尺零点不等差、1米长度和分米长度等项目的检验，水准尺必须装有圆水准器，不符合要求不能使用。着重提出：大多数施工队习惯用塔尺进行沉降观测，这是不能允许的，因为塔尺上没有圆水准器，尺子的垂直度难以控制。
4.4沉降观测的外业
为了提高沉降观测精度，按如下要求进行操作：
(1)在实际工作中，由于路堤逐层升高，导致测站位置难以固定。笔者建议：在首次观测时，将水准仪大致安置在路中心线处，使前、后视距满足要求，读取一个前视距离作为固定值。
(2)观测时必须携带尺垫，严禁用砖石或不设尺垫作为转点。
(3)一测站观测高差必须用红、黑面(或基铺面)读数，各项限差及路线允许闭合差
4.5沉降观测的成果整理
成果整理时，首先检查手薄中的数据和计算是否正确，观测限差是否符合要求，文字说明是否齐全。然后将观测数据填入表6，计算两期观测的沉降量和累计沉降量，为了清楚地表示时间、填土高度和沉降量之间的关系，绘制沉降点的时间-填土高度-沉降量的关系曲线。
5结束语
(1)高等级公路沉降观测的目的用以判断路堤施工进展的安全和达到稳定标准的依据。通过实测绘制沉降过程线，推求最终沉降量来满足工后沉降的要求。因此，沉降观测的资料应有较高的可靠性。
(2)鉴于目前高等级公路沉降观测没有专门的规范。各施工单位的观测基本上是采用DS3型水准仪配用塔尺的等外水准的模式，而对水准点和沉降点和埋设、操作限差，记录格式和成果整理等规范性问题，尚未得到完全解决，导致一些观测点的精度较差，不能作为稳定判断标准的依据。为了确保观测成果的精度，根据大量的实测资料统计出各个施工期沉降量变化的规律。提出路堤施工期中的观测精度为3～2mm，预压期及路面施工期的观测精度为2～1mm，根据施工单位的仪器设备情况制定出相应的水准测量等级及观测方法。
(4)本文提出的观测精度指标和观测频率以及水准测量实施的意见，供交流、参考，使沉降观测的技术标准进一步发展和完善。
关键词：公路软基理论沉降观测指标规范化
中图分类号：X734文献标识码： A
1前言
高等级公路软基路段的沉降问题，直接影响到工程的质量。建设单位为确保质量成立了专门的机构进行沉降和稳定管理，指定施工单位进行连续的沉降观测，使有害的沉降在工前发生，观测成果用以作为判断路堤施工进展中安全与否和预压是否到稳定的依据，以便使工程顺利进行。
2沉降观测的精度指标
2.1通常，确定沉降观测的精度指标有三条标准：一是根据沉降量的大小确定精度指标；二是探讨沉降观测中误差与建筑物允许变形值的比值关系；三是采用规范中规定的固定值，本文着重讨论沉降量大小与观测精度的关系，即沉降量越小，观测精度越高，反之，要求为低。就公路软土地基的沉降量来说：沉降量的变化是相当复杂的，它与设计总沉降量的大小、观测频率、软基厚度、地基处理的方法、填土高度、沉降控制的方法以及沉降趋于稳定状态等因素有关。所谓稳定状态有两方面含义：一是路槽层(或95层，以下称95层)完成后，经过一定时间预压(堆载或等、超载)，若连续两个月实测沉降速率小于5mm/月时称为路基稳定；二是路基稳定后，进行底基层、基层和油面层施工时，若连续两个月实测沉降速率小于3mm/月时称为路面层稳定。显然，若考虑稳定状态时的小沉降量(3～5mm/月)，则要求很高的观测精度，应采用精密的仪器和方法进行沉降观测，增加了测量难度和工作量。因此，对施工全过程(路堤填筑、预压期及路面施工期)分阶段确定观测精度是合理的，下面用实测资料来分析沉降量变化的规律。
2.2取某高速公路A-D标的路基沉降观测资料(计331个观测点、3680次观测的时段沉降量)，以15d为观测时段，划分0～5mm、5～10mm、大于10mm的三个沉降量的区间，经统计得各区间出现的次数与百分比，见表1所示。A-D标段已发生的沉降量百分比，见表2所示。
15d沉降量的统计表表１
路堤填筑期发生的沉降量统计量表2
表1中，若将大于10mm的沉降量看作是大沉降量，则各标出现的百分比：A标为56.6%、B标为26.8%、C标为48%、D标为36.2%。这些大沉降量一般出现在路堤施工期的大部分时间中；而0～5mm的小沉降量大部分出现在95层即将到位的时段中。
表2可知，由于每个标段的地基土质和软基深度厚度不完全一致，所发生的沉降量也有所区别。例如，以大于30mm的沉降量为界限，A、C标出现的百分比分别为53.3%和76.6%，而B标、C标为11.3%和17.7%。若取路堤填筑施工期為500d，则折算为月平均沉降量为2cm。可见，A、C标的测量精度可放低一些，而B、C标应作较高的要求。
3水准测量的精度与方法
观测精度指标确定后，选用何种等级的水准测量是众所关心的问题。现取水准测量规范中，二、三、四等水准测量的观测中误差m观(尺上一次读数中误差)分别为0.18mm、0.78mm、1.04mm，以此来分析一测站的高差中误差和两期观测测站之差的中误差。 水准测量精度分析表达式表3
水准测量若考虑其它一些误差影响，表3所列的误差值还略大一些，若不考虑水准基点高程中误差，则沉降点二期观测高程之差的中误差就是表4中所列的各项误差值。表3可见，若观测精度为2～1mm时，预压期及路面施工期的沉降观测选用三等或二等水准测量。施工单位配有DSI水准仪时，可采用二等水准，否则至少用三等水准观测。目前高等级公路的建设单位和各个监理组配有进口的精密水准仪，可以用二等水准要求检查三等水准的沉降观测成果。这样比较合理地判别沉降观测的正确性。
4沉降观测的实施
4.1沉降板的埋设
软土路基一般每隔200m埋设一个沉降点；非软土路基每1km埋设一个。沉降板由一根直杆(直径=20～30mm的钢管或自来水管)和600×600×9mm的沉降钢板组成。直杆用三根斜钢筋焊接在沉降板上，沉降板埋设在路基的底面或砂垫层下。为了使沉降杆不受破坏，杆长应随填土升高而逐段接高。每段接管的长度为20～30mm，两端有螺纹接头与空心管紧绞连接。观测时，每段接管的顶面应有相邻两期的观测标高。
4.2位移桩的设置
在路基填筑过程中，由于路堤荷重的作用，使路堤坡脚处可能产生水平位移和垂直位移，因此要在路堤坡脚处设置若干位移桩。位移桩长度为100～200cm，断面为10×10cm的方桩打入地基内。桩的入土深度是随土基软硬程度不同而异，以不被踩动为原则。位移桩的布置根据地基及路堤场地条件确定，一般从路堤坡脚起，在垂直于路中心线方向每隔2～3m布设5个位移桩，并用经纬仪定线方法使5个桩在一条直线上，最后用小钉在木桩上标定桩位。为了观测水平位移，在移位桩的延长线上设置二个固定桩A、B(AB为20～30m)。每次观测时，安置经纬仪于A点，后视B点，倒转望远镜观测5个桩是否在一直线上，否则量出偏出直线的垂距(即横向位移)。用钢尺丈量固定点A到各位移的距离，两期观测的距离差为纵向位移。
4.3水准仪及水准尺
二等水准测量仪器采用DS1精密水准仪，配用因瓦水准尺；三、四等水准测量采用DS3水准仪，配用3m长的红、黑面木质水准尺。水准尺各部分转动应灵活，望远镜制微动螺旋作用应可靠，调焦镜运用及目镜调节不能有明显的晃动现象。每次观测前除检验圆水准器、十字丝位置正确性，自动安平水准仪补偿器灵敏度等项目外，必须正确进行i角的检验。精密水准仪按国家一、二等水准测量规范进行检验；普通水准仪按国家三、四等水准规范进行检验。DS1水准仪i角不应超过15″；DS3型水准仪不应超过20″。水准尺必须牢固无损，尺底板不应有松动，尺的中线与尺底成垂直，尺面不能有弯曲。水准尺应进行标尺零点不等差、1米长度和分米长度等项目的检验，水准尺必须装有圆水准器，不符合要求不能使用。着重提出：大多数施工队习惯用塔尺进行沉降观测，这是不能允许的，因为塔尺上没有圆水准器，尺子的垂直度难以控制。
4.4沉降观测的外业
为了提高沉降观测精度，按如下要求进行操作：
(1)在实际工作中，由于路堤逐层升高，导致测站位置难以固定。笔者建议：在首次观测时，将水准仪大致安置在路中心线处，使前、后视距满足要求，读取一个前视距离作为固定值。
(2)观测时必须携带尺垫，严禁用砖石或不设尺垫作为转点。
(3)一测站观测高差必须用红、黑面(或基铺面)读数，各项限差及路线允许闭合差
4.5沉降观测的成果整理
成果整理时，首先检查手薄中的数据和计算是否正确，观测限差是否符合要求，文字说明是否齐全。然后将观测数据填入表6，计算两期观测的沉降量和累计沉降量，为了清楚地表示时间、填土高度和沉降量之间的关系，绘制沉降点的时间-填土高度-沉降量的关系曲线。
5结束语
(1)高等级公路沉降观测的目的用以判断路堤施工进展的安全和达到稳定标准的依据。通过实测绘制沉降过程线，推求最终沉降量来满足工后沉降的要求。因此，沉降观测的资料应有较高的可靠性。
(2)鉴于目前高等级公路沉降观测没有专门的规范。各施工单位的观测基本上是采用DS3型水准仪配用塔尺的等外水准的模式，而对水准点和沉降点和埋设、操作限差，记录格式和成果整理等规范性问题，尚未得到完全解决，导致一些观测点的精度较差，不能作为稳定判断标准的依据。为了确保观测成果的精度，根据大量的实测资料统计出各个施工期沉降量变化的规律。提出路堤施工期中的观测精度为3～2mm，预压期及路面施工期的观测精度为2～1mm，根据施工单位的仪器设备情况制定出相应的水准测量等级及观测方法。
(4)本文提出的观测精度指标和观测频率以及水准测量实施的意见，供交流、参考，使沉降观测的技术标准进一步发展和完善。