對(duì)公路路基沉降的測(cè)量監(jiān)測(cè)
2015-06-09
對(duì)于修筑在軟土路基行的公路,最突出的問題是穩(wěn)定和沉降。由于軟土地基的強(qiáng)度低、承載力小、壓縮性高、滲透性低、固結(jié)變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),所以, 進(jìn)行軟土地基的處理就是為了使工后沉降(即路面設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)殘余沉降)減小,達(dá)到路基穩(wěn)定。對(duì)軟土路基進(jìn)行沉降和穩(wěn)定的跟蹤動(dòng)態(tài)觀測(cè)是提高公路建設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一。
1公路軟土地基發(fā)生沉降的原因
軟土的強(qiáng)度較低,天然地基上淺基礎(chǔ)的承載力基本值一般為50kPa~80 kPa,這就不能承受較大的車輛荷載,否則可能會(huì)出現(xiàn)地基的局部破壞乃至整體滑動(dòng),或者是在開挖較深的基坑時(shí),出現(xiàn)基坑的隆起和坑壁失穩(wěn)的現(xiàn)象；另外,由于車輛荷載差異較大,體形又比較復(fù)雜,那就要產(chǎn)生較大的不均勻沉降,沉降和不均勻沉降過大將引起公路基礎(chǔ)標(biāo)高的降低,影響公路的使用條件,或者造成傾斜、開裂、破壞。所以要進(jìn)行沉降動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)指導(dǎo)施工。
2監(jiān)測(cè)內(nèi)容和目的
為監(jiān)測(cè)路基在施工期中的變形動(dòng)態(tài),掌握時(shí)間、壓實(shí)度和沉降的關(guān)系。對(duì)路基實(shí)施科學(xué)觀測(cè)主要有以下三個(gè)目的: (1) 根據(jù)地質(zhì)因素選擇合理沉降點(diǎn)觀測(cè)；(2)根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)控制填土速率以保證路堤在施工中的安全與穩(wěn)定；(3)根據(jù)實(shí)測(cè)曲線預(yù)測(cè)工后沉降，確定構(gòu)造物和路面結(jié)構(gòu)的施工期，使工后沉降控制在設(shè)計(jì)的允許范圍內(nèi)；(4)實(shí)測(cè)路堤沉降為施工計(jì)量提供依據(jù)。因此，沉降觀測(cè)的準(zhǔn)確性顯得尤為重要。
3沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇
3.1沉降點(diǎn)布設(shè)考慮因素
3.1.1地質(zhì)因素
常見的地質(zhì)類型可分為巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土等,除巖石外,其它的土都因其物理力學(xué)性質(zhì)的不同,填筑路基時(shí)會(huì)有不同的均勻或不均勻的沉降。因此,應(yīng)參照巖土類型及其性質(zhì)的差異,相對(duì)布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)的疏與密
3.1.2荷載因素
不同的填筑材料及不同的填筑厚度,路堤荷載也不同。荷載不同,沉降會(huì)表現(xiàn)出很大差異,隨之布設(shè)點(diǎn)位的密度則也應(yīng)不同。另外,建成通車后車輛荷載也是進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)要考慮的因素。
3.1.3 填筑質(zhì)量
得當(dāng)?shù)奶幚矸绞胶土己玫膲簩?shí)度是路基質(zhì)量的保證。路基是整個(gè)公路的根。軟土地基的處理是針對(duì)路基穩(wěn)定性和沉降進(jìn)行的,要達(dá)到路基沉降發(fā)生小；必須做到層間填筑厚度的良好壓實(shí)。
3.1.4 觀測(cè)方式
為獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),可采用水準(zhǔn)儀、全站儀、GPS等測(cè)量手段得到。為適應(yīng)不同的測(cè)量方式,不同的點(diǎn)位應(yīng)有不同的布設(shè)要求,如工作點(diǎn)砌水泥觀測(cè)墩或預(yù)制埋石等。
3.2 沉降點(diǎn)布設(shè)原則與方式
(1)從整體到局部。即先綜觀施工的整個(gè)路段,所選的點(diǎn)能夠從整體上控制高等級(jí)公路的沉降特性,再根據(jù)局部路段特征進(jìn)行調(diào)節(jié)、加密。
(2)先設(shè)計(jì)后施工。即先在圖紙上規(guī)劃設(shè)計(jì),然后進(jìn)行實(shí)地踏勘、對(duì)照、修改、確定和埋設(shè)點(diǎn)位。
(3)點(diǎn)位埋設(shè)牢固可靠。沉降觀測(cè)周期長(zhǎng),點(diǎn)位不穩(wěn)定或人為因素,會(huì)使沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)失去比較意義。尤其是基準(zhǔn)點(diǎn),它是整個(gè)路段觀測(cè)的起算依據(jù)。一般布設(shè)方式有 ：布設(shè)邊樁點(diǎn)、布設(shè)沉降、布設(shè)測(cè)斜管等。
4路基沉降的觀測(cè)方法
沉降觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在需要觀測(cè)的位置,它將直接反映出測(cè)點(diǎn)處地基變形情況,因此,測(cè)點(diǎn)的位置設(shè)置不僅要根據(jù)設(shè)計(jì)要求,同時(shí)還應(yīng)針對(duì)施工掌握的地質(zhì)、地形等情況調(diào)整或增設(shè)。布點(diǎn)原則:一般路線100~200m左右在路中心設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn),橋頭、路堤高度大于4m的斷面,須設(shè)置左、中、右三個(gè)觀測(cè)點(diǎn)；通道只在中心設(shè)置一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)；橋頭引道路段測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在橋頭搭板末端。每填筑一層土都應(yīng)觀測(cè)1次,如果兩次填筑時(shí)間過長(zhǎng),每3d至少觀測(cè)1次。路堤填筑完成后,在設(shè)定的預(yù)壓期間內(nèi),可根據(jù)地基的穩(wěn)定情況來確定觀測(cè)時(shí)間,一般半個(gè)月或個(gè)月觀測(cè)1次,直到設(shè)定的預(yù)壓期結(jié)束。
4.1沉降觀測(cè)的技術(shù)要求
目前,公路路基施工中的沉降觀測(cè)都采用埋設(shè)沉降標(biāo)的測(cè)量方法。沉降觀測(cè)工作分路堤填筑期觀測(cè)、預(yù)壓期觀測(cè)、孔隙水壓力觀測(cè)、路面施工期觀測(cè)等四個(gè)階段。各期觀測(cè)的具體要求為:
(1)觀測(cè)方法采用幾何水準(zhǔn)測(cè)量方法。觀測(cè)工作必須嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范,確定觀測(cè)精度、頻率,使觀測(cè)資料可靠、完整、連續(xù)。
(2)路基填筑期的沉降觀測(cè)精度應(yīng)不低于國(guó)家四等水準(zhǔn)測(cè)量要求；預(yù)壓期沉降觀測(cè)按照國(guó)家三等水準(zhǔn)測(cè)量要求;路面施工期沉降觀測(cè)按照國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量要求。
(3)每填筑一層時(shí)應(yīng)觀測(cè)1次,間歇期較長(zhǎng)時(shí)要增加測(cè)次,每15d至少觀測(cè)1次。
(4)觀測(cè)儀器應(yīng)符合規(guī)范要求,應(yīng)定期進(jìn)行檢驗(yàn)與校正；記錄手簿及資料整理應(yīng)規(guī)范。
(5)為了消除觀測(cè)中的系統(tǒng)誤差,盡可能使觀測(cè)條件相同,觀測(cè)工作應(yīng)遵循5固定原則：后視尺固定、測(cè)站位置固定、儀器固定、觀測(cè)人員固定、轉(zhuǎn)點(diǎn)固定。
5路基填土速率控制
路基施工沉降觀測(cè)的主要目的之一就是通過計(jì)算沉降速率來控制填土速率?！豆奋浲恋鼗返淘O(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定:路堤中心線地面沉降速率每晝夜大于10mm時(shí),應(yīng)立即停止路基填筑。目前,在高速公路路基施工設(shè)計(jì)中,軟土地基都要進(jìn)行地基處理,而未處理之處一般是土質(zhì)較好或填土高度不大的路段,因此,實(shí)測(cè)的沉降速率一般都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)范控制標(biāo)準(zhǔn)。例如某路基觀測(cè)點(diǎn)A是沉降速率相對(duì)較大的點(diǎn),其沉降曲線圖見圖1,上部是填土高,下部是沉降量。從圖中可以看出： (1)填土速率越快,沉降速率越大；(2)其平均沉降速率約為1·2mm/d。針對(duì)該高速公路建設(shè)的實(shí)際情況,每月對(duì)沉降速率大于60mm/月的觀測(cè)點(diǎn)都要進(jìn)行分析,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。
6 預(yù)壓段沉降數(shù)據(jù)分析
對(duì)于有的公路的工期要求較嚴(yán),因此,我們可以利用沉降速率來控制卸載時(shí)間。如圖某高速公路觀測(cè)點(diǎn)B的沉降曲線圖見圖2,其沉降速率變化圖見圖3。在圖3中,左側(cè)柱形代表填土高,右側(cè)柱形代表沉降速率。該點(diǎn)位于等載預(yù)壓路段,它是2006年11月4日開始預(yù)壓的,預(yù)壓初期,其沉降速率為90mm/月,到2007年1月4日,其沉降速率為28mm/月,沉降速率減少緩慢,離穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)還差很多。在經(jīng)過仔細(xì)分析論證之后,我們決定進(jìn)行超載預(yù)壓,經(jīng)過計(jì)算,再加載50cm土。超載預(yù)壓之后,加大了沉降觀測(cè)頻率,觀測(cè)結(jié)果表明,超載初期,沉降量較大,但沉降速率迅速減少。該點(diǎn)于2007年6月中旬卸載,保證了施工工期
7小結(jié)
由以上分析表面,高速公路建設(shè)施工沉降觀測(cè)是一項(xiàng)十分有意義的工作,它對(duì)高速公路施工決策、對(duì)提高高速公路建設(shè)質(zhì)量都有十分重要的作用。高速公路軟土地基沉降量監(jiān)測(cè)相當(dāng)重要,它與設(shè)計(jì)總沉降量的大小、觀測(cè)頻率、地質(zhì)條件(軟基厚度)、布設(shè)位置、填土速率、填土高度、預(yù)壓沉降控制有關(guān)。因此,需要對(duì)施工全過程測(cè)量監(jiān)測(cè)，指導(dǎo)施工，提高質(zhì)量。
