对公路路基沉降的测量监测
2015-06-09
对于修筑在软土路基行的公路,最突出的问题是稳定和沉降。由于软土地基的强度低、承载力小、压缩性高、渗透性低、固结变形持续时间长,所以, 进行软土地基的处理就是为了使工后沉降(即路面设计使用年限内残余沉降)减小,达到路基稳定。对软土路基进行沉降和稳定的跟踪动态观测是提高公路建设质量的关键技术之一。
1公路软土地基发生沉降的原因
软土的强度较低,天然地基上浅基础的承载力基本值一般为50kPa~80 kPa,这就不能承受较大的车辆荷载,否则可能会出现地基的局部破坏乃至整体滑动,或者是在开挖较深的基坑时,出现基坑的隆起和坑壁失稳的现象；另外,由于车辆荷载差异较大,体形又比较复杂,那就要产生较大的不均匀沉降,沉降和不均匀沉降过大将引起公路基础标高的降低,影响公路的使用条件,或者造成倾斜、开裂、破坏。所以要进行沉降动态监测指导施工。
2监测内容和目的
为监测路基在施工期中的变形动态,掌握时间、压实度和沉降的关系。对路基实施科学观测主要有以下三个目的: (1) 根据地质因素选择合理沉降点观测；(2)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；(3)根据实测曲线预测工后沉降，确定构造物和路面结构的施工期，使工后沉降控制在设计的允许范围内；(4)实测路堤沉降为施工计量提供依据。因此，沉降观测的准确性显得尤为重要。
3沉降监测点的选择
3.1沉降点布设考虑因素
3.1.1地质因素
常见的地质类型可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土等,除岩石外,其它的土都因其物理力学性质的不同,填筑路基时会有不同的均匀或不均匀的沉降。因此,应参照岩土类型及其性质的差异,相对布设观测点的疏与密
3.1.2荷载因素
不同的填筑材料及不同的填筑厚度,路堤荷载也不同。荷载不同,沉降会表现出很大差异,随之布设点位的密度则也应不同。另外,建成通车后车辆荷载也是进行沉降监测要考虑的因素。
3.1.3 填筑质量
得当的处理方式和良好的压实度是路基质量的保证。路基是整个公路的根。软土地基的处理是针对路基稳定性和沉降进行的,要达到路基沉降发生小；必须做到层间填筑厚度的良好压实。
3.1.4 观测方式
为获取监测数据,可采用水准仪、全站仪、GPS等测量手段得到。为适应不同的测量方式,不同的点位应有不同的布设要求,如工作点砌水泥观测墩或预制埋石等。
3.2 沉降点布设原则与方式
(1)从整体到局部。即先综观施工的整个路段,所选的点能够从整体上控制高等级公路的沉降特性,再根据局部路段特征进行调节、加密。
(2)先设计后施工。即先在图纸上规划设计,然后进行实地踏勘、对照、修改、确定和埋设点位。
(3)点位埋设牢固可靠。沉降观测周期长,点位不稳定或人为因素,会使沉降观测数据失去比较意义。尤其是基准点,它是整个路段观测的起算依据。一般布设方式有 ：布设边桩点、布设沉降、布设测斜管等。
4路基沉降的观测方法
沉降观测点应设置在需要观测的位置,它将直接反映出测点处地基变形情况,因此,测点的位置设置不仅要根据设计要求,同时还应针对施工掌握的地质、地形等情况调整或增设。布点原则:一般路线100~200m左右在路中心设一个测点,桥头、路堤高度大于4m的断面,须设置左、中、右三个观测点；通道只在中心设置一个观测点；桥头引道路段测点应设置在桥头搭板末端。每填筑一层土都应观测1次,如果两次填筑时间过长,每3d至少观测1次。路堤填筑完成后,在设定的预压期间内,可根据地基的稳定情况来确定观测时间,一般半个月或个月观测1次,直到设定的预压期结束。
4.1沉降观测的技术要求
目前,公路路基施工中的沉降观测都采用埋设沉降标的测量方法。沉降观测工作分路堤填筑期观测、预压期观测、孔隙水压力观测、路面施工期观测等四个阶段。各期观测的具体要求为:
(1)观测方法采用几何水准测量方法。观测工作必须严格执行国家水准测量规范,确定观测精度、频率,使观测资料可靠、完整、连续。
(2)路基填筑期的沉降观测精度应不低于国家四等水准测量要求；预压期沉降观测按照国家三等水准测量要求;路面施工期沉降观测按照国家二等水准测量要求。
(3)每填筑一层时应观测1次,间歇期较长时要增加测次,每15d至少观测1次。
(4)观测仪器应符合规范要求,应定期进行检验与校正；记录手簿及资料整理应规范。
(5)为了消除观测中的系统误差,尽可能使观测条件相同,观测工作应遵循5固定原则：后视尺固定、测站位置固定、仪器固定、观测人员固定、转点固定。
5路基填土速率控制
路基施工沉降观测的主要目的之一就是通过计算沉降速率来控制填土速率。《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》中规定:路堤中心线地面沉降速率每昼夜大于10mm时,应立即停止路基填筑。目前,在高速公路路基施工设计中,软土地基都要进行地基处理,而未处理之处一般是土质较好或填土高度不大的路段,因此,实测的沉降速率一般都远远小于规范控制标准。例如某路基观测点A是沉降速率相对较大的点,其沉降曲线图见图1,上部是填土高,下部是沉降量。从图中可以看出： (1)填土速率越快,沉降速率越大；(2)其平均沉降速率约为1·2mm/d。针对该高速公路建设的实际情况,每月对沉降速率大于60mm/月的观测点都要进行分析,以便及时发现问题。
6 预压段沉降数据分析
对于有的公路的工期要求较严,因此,我们可以利用沉降速率来控制卸载时间。如图某高速公路观测点B的沉降曲线图见图2,其沉降速率变化图见图3。在图3中,左侧柱形代表填土高,右侧柱形代表沉降速率。该点位于等载预压路段,它是2006年11月4日开始预压的,预压初期,其沉降速率为90mm/月,到2007年1月4日,其沉降速率为28mm/月,沉降速率减少缓慢,离稳定标准还差很多。在经过仔细分析论证之后,我们决定进行超载预压,经过计算,再加载50cm土。超载预压之后,加大了沉降观测频率,观测结果表明,超载初期,沉降量较大,但沉降速率迅速减少。该点于2007年6月中旬卸载,保证了施工工期
7小结
由以上分析表面,高速公路建设施工沉降观测是一项十分有意义的工作,它对高速公路施工决策、对提高高速公路建设质量都有十分重要的作用。高速公路软土地基沉降量监测相当重要,它与设计总沉降量的大小、观测频率、地质条件(软基厚度)、布设位置、填土速率、填土高度、预压沉降控制有关。因此,需要对施工全过程测量监测，指导施工，提高质量。
