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摘要: 高速公路软基路段路堤施工期间的稳定、安全及工后沉降控制是影响施工进度和质量的关键问题，本文笔者通过对某高速公路软土地基路堤施工沉降观测和侧向位移观测,总结不同施工期沉降观测和侧向位移观测的监控方法.
关键词: 高速公路; 沉降; 观测周期
Abstract: highway subgrade construction section of soft foundation during the period of stable, safe and control is the effect of post-construction settlement construction schedule and quality of key problems, this paper based on a highway subgrade construction of soft ground subsidence observation and lateral displacement observation, summarizes different subsidence observation and during the lateral displacement of the observation of monitoring method.
Keywords: highways; and Settlement; Observation period
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A 文章编号：
软土地基的沉降和侧向位移直接影响到工程进度和质量。对道路施工过程实施稳定动态控制和侧向位移观测,可以保证施工期填筑路堤的稳定安全,验证设计并优化软基处理方案,确定路面铺筑时间,使沉降在工前发生,控制工后沉降和路面施工期沉降量;但是,由于沉降观测和侧向位移观测点多面广,观测程序繁复,观测过程受施工影响,沉降观测和侧向位移观测的正确性和准确性难以保证。所以,必须根据规范和设计要求,按照施工现场实际情况对软土地基沉降观测的路堤填筑期和路面施工期实行有效的监控。
1、工程概况
江门某高速公路K25+500～K33+500段软土地基所处地形为冲积平原,地势平坦,地下水位较高,局部有常年积水。根据该路段软土层性质、厚度、路堤填土高度及桥涵构造物等条件的不同,沿线布置典型监测断面和标准监测断面。标准监测断面主要布置于路基软土层较薄、性状略好或路堤填土高度较小以及与构造物的结合路段,典型监测断面选择路基软土层较厚、性状较差、填土较高等路基沉降和稳定问题突出的典型路段。
1、软土路基施工沉降及稳定性监测的重要性
1.1软土路基施工存在的主要问题
(1)软土路基在路堤填筑施工过程中和路堤填土完成后,地基都要产生较大的沉降和剩余沉降,如何控制剩余沉降达到设计标准;如何确定路基的预留高度以保证路面达到设计标高;如何进行沉降控制,以尽保证不同构造物接头的平顺,减少跳车现象。
(2)由于软土强度低、固结慢,软土路基在路堤土施工过程中容易造成地基失稳,引起路堤滑坡破坏.在施工中如何控制填土速率,以确保地基稳定,而又影响工程的进度和质量。
1.2路堤施工沉降观测的目的
(1)根据实测数据控制填土速率以保证路堤在施工中的安全与稳定。
(2)根据实测曲线预测工后沉降,确定构造物和面结构的施工期,施工后沉降控制在设计允许范围。
(3)实测路堤沉降为施工计算提供依据。
1.3软土路基的观测内容
(1)地表沉降量观测。
(2)地表水平位移量及隆起量观测。
(3)地下土体水平位移观测。
(4)地基内部土体观测。
3 仪器设备及埋设
3.1 沉降板
沉降板设置于路基中心, 沉降板为600mm×600mm×10mm的钢板, 沉降板埋入地下10cm。沉降观测板中央焊接直径为25于3mm) , 钢管每节长300mm, 钢管接长采用外接管箍丝扣连接。钢管外用50mm镀锌圆管保护, 每300mm一节螺扣相接, 不与钢管相连。沉降板埋置时先用砂找平, 确保沉降板放置后水平, 且钢管平行于垂线( 见图1) 。 单位为厘米
图1 沉降板及观测桩设置图
3.2 观测桩
观测桩埋设于路基坡脚外1.5m。观测桩为φ10×150cm的圆木, 下端削成楔形, 上端桩头中心钉有小铁钉作观测标记。每组3根, 间距为1.5m,入土深度为100cm, 桩顶标高相同且在同一轴向上( 见图1) 。
3.3 分层沉降仪
分层沉降仪由分层沉降管、磁环、波纹管等部分组成。测点设置在路基中心, 持力层上每一地层设置一个磁环, 软土层厚度较大地段的软土层中设置两个磁环, 磁环的埋设深度根据埋设点的工程地质情况确定。埋设时, 在路基中间用钻机钻孔至持力层, 根据地质情况在相应的深度安装磁环, 下好沉降管后, 用膨胀土封孔, 以使磁环与地层同步沉降, 用分层沉降仪测量各磁环的位置, 分别计算各地层的沉降量( 见图2) 。
图2分层沉降仪设置图
3.4 深层土体位移计( 测斜)
深层土体位移是将测斜管设置在土体中, 用测斜仪测试土体的水平位移。测斜管埋置于路堤坡脚, 埋设深度视地质情况而定, 底部穿透持力层5m～8m。埋设时, 坡脚处用钻机打孔, 将测斜管下到钻孔中, 管与孔之间用砂充填。现场用测斜仪测定任意深度处管的倾斜度, 然后计算土的位移量及其方向( 见图3) 。
图3深层土体位移计算设置图
3.5 孔隙水压力计
在测量孔隙水压力时主要用到孔隙水压力计和频率计, 即在路基中心钻孔, 用导线将孔隙水压力计放至预定深度, 用膨胀土封孔, 导线引至路基坡脚并加以保护, 然后用频率计测量各深度处的孔隙水压力。根据工程地质资料, 每个测点在不同深度上埋设3～6个孔隙水压力计( 见图4) 。
图4孔隙水压力计设置图
3.6 水准点的埋设
水准点应设在路基坡脚外不少于40m且不易被破坏扰动的地方, 且应保证其稳定性。水准点桩采用10cm×10cm×100cm的钢筋混凝土桩, 桩顶预埋钢筋测头。桩周顶部50cm现浇混凝土固定, 并在地面上浇注1.0m×1.0m×0.2m的观测平台, 桩顶露出平台10cm 。所有水准点需用图表形式呈送监理工程师。
水准点桩的混凝土标号不小于25。除以上暂时性水准点外, 在离路基坡脚100m外设置半永久性水准点, 三个暂时性水准点共用一个半永久性水准点,以保证水准点损坏后能联测找回。
3.7 沉降及位移控制
施工过程中沉降及位移的控制标准如下: a) 沿路堤中线地面沉降速率每昼夜不宜大于1.0cm; b)坡角水平位移每昼夜不宜大于0.5cm。施工中超过界限值时, 应停止填筑加载, 直到观测值小于界限值时方允许重新加载。预压期根据实测沉降量控制, 根据本项目软基特点建议按连续三个月月平均沉降值小于5mm为沉降稳定标准。
4、观测周期及频率
沉降观测伴随着路堤填筑施工开始, 直到路堤施工及预压沉降稳定后结束。预计观测期为两年。路堤连续填筑时, 每填筑一层观测一次, 但至少3d一次; 如果路堤不是连续填筑, 施工期间每3d测一次。路堤填筑达到预压标高后, 前三个月每7d观测一次, 后三个月每15d观测一次, 之后至稳定卸载为每月观测一次。观测精度应满足如下要求: 位移观测误差小于5mm, 方向观测水平角误差小于2.5″,沉降高程观测误差小于1mm。
5、组织机构
根据项目实际情况, 应设置组织机构( 如图5所示) 。
图5组织机构图
6、质量管理体系
观测进度及安排应严格按照设计文件所要求的观测频率及精度进行。观测及量测值必须经过自检及互检才允许报送资料整理及分析。经资料整理及分析后, 若有疑問须及时补测校正。沉降及位移超限要及时报警, 保证施工进度及安全。观测人员必须认真负责, 按记录表格认真填写原始记录, 观测期间, 由观测单位保护好所有观测点和观测标志,承包商施工过程中不得破坏观测点。正常情况下,每月向监理报送一次观测资料及分析报告, 当超出界限值时应立即向监理工程师汇报。监理工程师应经常检查观测点、水准点的情况。观测工作结束后, 观测单位向总监办提供观测段总体观测结果分析报告、各点观测数据整理图表、原始记录合订本、相应的曲线分析图件。观测及资料整理人员也应严格按照质量管理体系执行。整个质量管理体系如图6所示。
图6质量管理体系图
7、结语
沉降及位移观测是软基处理的一个重要部分,直接影响着工程的安全与进度。通过沉降与位移观测, 有助于指导施工进度, 控制填筑速率, 为施工期间沉降引起的增加土方量作出准确的测算, 同时控制预压期, 推算地基最终沉降量并对沉降稳定卸荷时间作出准确的判断, 以最终保证施工的安全与质量。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词: 高速公路; 沉降; 观测周期
Abstract: highway subgrade construction section of soft foundation during the period of stable, safe and control is the effect of post-construction settlement construction schedule and quality of key problems, this paper based on a highway subgrade construction of soft ground subsidence observation and lateral displacement observation, summarizes different subsidence observation and during the lateral displacement of the observation of monitoring method.
Keywords: highways; and Settlement; Observation period
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A 文章编号：
软土地基的沉降和侧向位移直接影响到工程进度和质量。对道路施工过程实施稳定动态控制和侧向位移观测,可以保证施工期填筑路堤的稳定安全,验证设计并优化软基处理方案,确定路面铺筑时间,使沉降在工前发生,控制工后沉降和路面施工期沉降量;但是,由于沉降观测和侧向位移观测点多面广,观测程序繁复,观测过程受施工影响,沉降观测和侧向位移观测的正确性和准确性难以保证。所以,必须根据规范和设计要求,按照施工现场实际情况对软土地基沉降观测的路堤填筑期和路面施工期实行有效的监控。
1、工程概况
江门某高速公路K25+500～K33+500段软土地基所处地形为冲积平原,地势平坦,地下水位较高,局部有常年积水。根据该路段软土层性质、厚度、路堤填土高度及桥涵构造物等条件的不同,沿线布置典型监测断面和标准监测断面。标准监测断面主要布置于路基软土层较薄、性状略好或路堤填土高度较小以及与构造物的结合路段,典型监测断面选择路基软土层较厚、性状较差、填土较高等路基沉降和稳定问题突出的典型路段。
1、软土路基施工沉降及稳定性监测的重要性
1.1软土路基施工存在的主要问题
(1)软土路基在路堤填筑施工过程中和路堤填土完成后,地基都要产生较大的沉降和剩余沉降,如何控制剩余沉降达到设计标准;如何确定路基的预留高度以保证路面达到设计标高;如何进行沉降控制,以尽保证不同构造物接头的平顺,减少跳车现象。
(2)由于软土强度低、固结慢,软土路基在路堤土施工过程中容易造成地基失稳,引起路堤滑坡破坏.在施工中如何控制填土速率,以确保地基稳定,而又影响工程的进度和质量。
1.2路堤施工沉降观测的目的
(1)根据实测数据控制填土速率以保证路堤在施工中的安全与稳定。
(2)根据实测曲线预测工后沉降,确定构造物和面结构的施工期,施工后沉降控制在设计允许范围。
(3)实测路堤沉降为施工计算提供依据。
1.3软土路基的观测内容
(1)地表沉降量观测。
(2)地表水平位移量及隆起量观测。
(3)地下土体水平位移观测。
(4)地基内部土体观测。
3 仪器设备及埋设
3.1 沉降板
沉降板设置于路基中心, 沉降板为600mm×600mm×10mm的钢板, 沉降板埋入地下10cm。沉降观测板中央焊接直径为25于3mm) , 钢管每节长300mm, 钢管接长采用外接管箍丝扣连接。钢管外用50mm镀锌圆管保护, 每300mm一节螺扣相接, 不与钢管相连。沉降板埋置时先用砂找平, 确保沉降板放置后水平, 且钢管平行于垂线( 见图1) 。 单位为厘米
图1 沉降板及观测桩设置图
3.2 观测桩
观测桩埋设于路基坡脚外1.5m。观测桩为φ10×150cm的圆木, 下端削成楔形, 上端桩头中心钉有小铁钉作观测标记。每组3根, 间距为1.5m,入土深度为100cm, 桩顶标高相同且在同一轴向上( 见图1) 。
3.3 分层沉降仪
分层沉降仪由分层沉降管、磁环、波纹管等部分组成。测点设置在路基中心, 持力层上每一地层设置一个磁环, 软土层厚度较大地段的软土层中设置两个磁环, 磁环的埋设深度根据埋设点的工程地质情况确定。埋设时, 在路基中间用钻机钻孔至持力层, 根据地质情况在相应的深度安装磁环, 下好沉降管后, 用膨胀土封孔, 以使磁环与地层同步沉降, 用分层沉降仪测量各磁环的位置, 分别计算各地层的沉降量( 见图2) 。
图2分层沉降仪设置图
3.4 深层土体位移计( 测斜)
深层土体位移是将测斜管设置在土体中, 用测斜仪测试土体的水平位移。测斜管埋置于路堤坡脚, 埋设深度视地质情况而定, 底部穿透持力层5m～8m。埋设时, 坡脚处用钻机打孔, 将测斜管下到钻孔中, 管与孔之间用砂充填。现场用测斜仪测定任意深度处管的倾斜度, 然后计算土的位移量及其方向( 见图3) 。
图3深层土体位移计算设置图
3.5 孔隙水压力计
在测量孔隙水压力时主要用到孔隙水压力计和频率计, 即在路基中心钻孔, 用导线将孔隙水压力计放至预定深度, 用膨胀土封孔, 导线引至路基坡脚并加以保护, 然后用频率计测量各深度处的孔隙水压力。根据工程地质资料, 每个测点在不同深度上埋设3～6个孔隙水压力计( 见图4) 。
图4孔隙水压力计设置图
3.6 水准点的埋设
水准点应设在路基坡脚外不少于40m且不易被破坏扰动的地方, 且应保证其稳定性。水准点桩采用10cm×10cm×100cm的钢筋混凝土桩, 桩顶预埋钢筋测头。桩周顶部50cm现浇混凝土固定, 并在地面上浇注1.0m×1.0m×0.2m的观测平台, 桩顶露出平台10cm 。所有水准点需用图表形式呈送监理工程师。
水准点桩的混凝土标号不小于25。除以上暂时性水准点外, 在离路基坡脚100m外设置半永久性水准点, 三个暂时性水准点共用一个半永久性水准点,以保证水准点损坏后能联测找回。
3.7 沉降及位移控制
施工过程中沉降及位移的控制标准如下: a) 沿路堤中线地面沉降速率每昼夜不宜大于1.0cm; b)坡角水平位移每昼夜不宜大于0.5cm。施工中超过界限值时, 应停止填筑加载, 直到观测值小于界限值时方允许重新加载。预压期根据实测沉降量控制, 根据本项目软基特点建议按连续三个月月平均沉降值小于5mm为沉降稳定标准。
4、观测周期及频率
沉降观测伴随着路堤填筑施工开始, 直到路堤施工及预压沉降稳定后结束。预计观测期为两年。路堤连续填筑时, 每填筑一层观测一次, 但至少3d一次; 如果路堤不是连续填筑, 施工期间每3d测一次。路堤填筑达到预压标高后, 前三个月每7d观测一次, 后三个月每15d观测一次, 之后至稳定卸载为每月观测一次。观测精度应满足如下要求: 位移观测误差小于5mm, 方向观测水平角误差小于2.5″,沉降高程观测误差小于1mm。
5、组织机构
根据项目实际情况, 应设置组织机构( 如图5所示) 。
图5组织机构图
6、质量管理体系
观测进度及安排应严格按照设计文件所要求的观测频率及精度进行。观测及量测值必须经过自检及互检才允许报送资料整理及分析。经资料整理及分析后, 若有疑問须及时补测校正。沉降及位移超限要及时报警, 保证施工进度及安全。观测人员必须认真负责, 按记录表格认真填写原始记录, 观测期间, 由观测单位保护好所有观测点和观测标志,承包商施工过程中不得破坏观测点。正常情况下,每月向监理报送一次观测资料及分析报告, 当超出界限值时应立即向监理工程师汇报。监理工程师应经常检查观测点、水准点的情况。观测工作结束后, 观测单位向总监办提供观测段总体观测结果分析报告、各点观测数据整理图表、原始记录合订本、相应的曲线分析图件。观测及资料整理人员也应严格按照质量管理体系执行。整个质量管理体系如图6所示。
图6质量管理体系图
7、结语
沉降及位移观测是软基处理的一个重要部分,直接影响着工程的安全与进度。通过沉降与位移观测, 有助于指导施工进度, 控制填筑速率, 为施工期间沉降引起的增加土方量作出准确的测算, 同时控制预压期, 推算地基最终沉降量并对沉降稳定卸荷时间作出准确的判断, 以最终保证施工的安全与质量。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。