高等级道路软基的沉降和位移测量监测(终版未发表).docx

高等级道路软基的沉降和位移测量监测作 者 沈锋（安徽地矿建设工程有限责任公司 合肥 230011）摘 要：在高等级道路施工过程中，要对软弱地基的沉降和位移进行测量监测，并根据测量的数据对设计文件的有效性进行验证，同时指导道路的施工，预防质量事故的发生，通过延期监测直至完全稳定，以减少道路沉陷和坍塌给人民和国家带来不可估量的损失。关键字：软弱路基、沉降、位移观测、预警、成果分析1、引言在高速路等高等级公路飞速发展的今天，道路质量的好坏，路基施工首当其冲，“百年大计、质量为本”，高速路软弱地基施工，测量工程师要在地基施工阶段来进行实时性观测，判断断面的合理性设置，对一定范围内路基在荷载作用下造成的影响进行有效性地掌控，而促使高速路基施工质量得到强有力地保障。首先，从公路施工现实状况入手，要编制切实可行的测量监控方案，然后依据审批合格可行的方案进行现场布设测量控制点，预埋道路中心沉降板，进行初始观测，作为后期沉降、位移观测的计算依据。测量监测流程为：方案编制审批-测量控制及野外首测-定时监测并分析报告-预警、制定整改措施并实施-消除隐患并跟踪监测-完工后继续监测至稳定合理时期。2、测量控制监测网2-1、基准点的布设一般高速公路，垂直位移监测网一般按沉降变形等级国家二等水准测量来施测，根据沉降变形测量精度要求高的特点，以及标志的作用和要求的不同，将垂直位移监测网布设方法分为三级。沉降变形测量点分为基准点、工作基点和沉降变形观测点，每个独立的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点。对观测条件较好或观测项目较少的项目，可不设立工作基点，在基准点上直接测量沉降变形观测点。 （1）、基准点要求建立在沉降变形区以外的稳定地区，按照大地测量点的布设要求，具有更高的稳定性，其平面控制点一般应设有强制归心。基准点使用全线二等精密高程控制测量布设的基岩点、深埋水准点。 （2）、工作点，在观测期间稳定不变，测定沉降点时作为高程和坐标的传递控制点，同基准点一样，其平面控制点应设有强制归心装置。工作点也要按照国家二等水准测量的技术要求进一步加密水准基点或设置工作基点至满足工作点垂直位移监测需要。加密后的水准基点（含工作基点）间距一般不大于200m，来保证线下工程垂直位移监测需要。（3）、沉降变形点沉降板的布置。直接埋设在要测定的沉降变形体上，在软弱地基填土阶段，每一层在填土完成后要及时首测、阶段观测、稳定观测。点位应设立在能反映沉降变形的特征部位，要设置牢固，便于观测，还要求结构布设合理，且不破坏沉降变形体的外观和使用。沉降变形点按高速路的路基、桥涵、隧道等各专业布点要求不同分别布设，沉降板由钢底板、金属测杆（=40mm镀锌铁管）及保护套（=75mmPVC管）组成。钢底板尺寸为50cm的正方形，厚1cm。沉降板一般布设在路基中心，埋设的过程当中，需在路基中间用钻机钻孔至持力层，按照实际地质的状况在相应的深度进行磁环的安装，将沉降管下好之后，使用膨胀土密封结实，这样能够促使地层和磁环实现同步沉降，利用分层沉降仪对各磁环所处的具体位置进行测量，对各地层的沉降量进行针对性的计算。监测网由于自然条件的变化，人为破坏等原因，不可避免的有个别点位会发生变化。为了验证监测网点的稳定性，应对其进行定期检测。3、测量观测3-1、仪器设备及其检查和校正（1）在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，要求经计量单位予以鉴定，出具计量检定证书，并提交监理审查，对视准轴i角误差，水平轴和垂直轴误差要每次测量前检验，水准仪视准轴与水准管轴的夹角均不超过15。连续使用3-6个月后重新对所用仪器、设备进行检校。在观测过程中，操作人员要相互配合，工作协调一致，认真仔细，做到步步有校核。地表水平位移桩（边桩）观测使用全站仪测量。 （2）沉降板观测可采用电子水准仪ZDL700或DSZ2型水准仪。电子水准仪ZDL700作为二等水准测量用，主要用于水准基点高程测量和填筑过程观测沉降使用，DSZ2水准仪主要在填筑过程观测沉降使用。观测精度应小于1mm。水准尺采用整3米红、黑面标尺，尺子牢固无损，尺底板不松动，尺的中线与尺底垂直、尺面垂直，测量时尺底采用尺垫。3-2、测量观测路基沉降的沉降和位移观测是与路堤填筑施工同时进行的，直至路堤施工和预压沉降稳定之后才得以结束。预计整个观测时长可在竣工验收后再延长2年的时间，主观测段一般分为填筑期、预压期和路面施工期三个观测阶段。对软土地基段、采空区和岩溶区：第一阶段，荷载逐渐加大，沉降速度较快，正常情况下7天左右观测一次；第二阶段，预压初期每半月观测一次，以后可每月观测12次；第三阶段，路面每填筑一层观测一次，对其它普通高填路段可每月观测12次，但在超高填路堤的填筑后期应适当加大观测频率，每半月观测一次。对于重点断面，通车12年，每月观测一次，但既定周期并不是一成不变的，当有特殊要求或发现有异常情况时，适当缩短观测周期观测期间应对观测装置采取有效的保护。（1）水准网的观测按照国家二等水准施测，采用单路线往返观测。每次观测均形成闭合检验条件。首次观测每个往返测均进行两次读数。观测时，调整成像清晰、稳定时再读数。要随测，随时检核计算，观测时要一次完成，中途不中断。外业测量一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路线进行。观测前30min，将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一致；对于数字式水准仪，进行不少于20次单次测量，达到仪器预热的目的。测量中避免望远镜直接对着太阳；视线遮挡不超过标尺在望远镜中截长的20%。观测时用测伞遮蔽阳光，在连续各测站上安置水准仪时，使其中两脚螺旋与水准路线方向平行，第三脚螺旋轮换置于路线方向的左侧与右侧。除路线拐弯处外，每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置，一般为接近一条直线。观测过程中为保证水准尺的稳定性，选用2.5kg以上的尺垫，观测过程中尺垫踩实以避免尺垫下沉。水准尺均借助尺撑整平扶直，确保水准尺垂直。对于宽度较宽的河、湖水中的沉降测量，按照国家一、二等水准测量规范（GB/T12897-2006）跨河水准测量要求进行观测。观测时，一般按后-前-前-后的顺序进行，对于有变换奇偶站功能的电子水准仪，按以下顺序进行：往测：奇数站为后前前后，偶数站为前后后前；返测：奇数站为前后后前，偶数站为后前前后。（2）、沉降板观测采用水平仪按照二级测量标准测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高作为初始读数，随着路基填筑施工逐渐接高沉降板金属测杆和保护套管，每次接长高度为1m为宜，接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量。金属测杆用内接头连接，保护套管用为PVC管外接头连接。路基中心沉降板沉降量要求小于10mm/天。（3）、水平位移观测水平位移监测网一般按独立建网考虑，根据位移变形测量等级及精度要求进行施测，并与施工平面控制网进行联测，引入施工测量坐标系统，实现水平位移监测网坐标与施工平面控网坐标的相互转换。地基深处水平位移采用测斜仪监测。观测的类型有边桩、测斜仪观测，观测的方法有单三角前方交会法和视准线法、极坐标法。a、边桩观测沿线路方向在两侧坡脚外2m、10m处设置边桩进行水平位移观测，边桩埋设位置应按照测量确定，边桩采用钢筋混凝土预制，采用C20混凝土，长度为1.5m，断面为圆形，其直径为0.2m，并在桩顶埋设20不锈钢棒，顶部磨圆并刻画十字线，底部焊接弯钩，钢棒浇注在混凝土里。边桩埋置深度为地表以下1.4m，桩顶露出地面高度为0.1m，要求桩周围回填密实，桩周上部0.5m用混凝土浇注固定，确保边桩埋置固定。 路基稳定与测量观测的控制标准为边桩水平位移小于5mm/天，竖向位移小于10mm/天。b、测斜仪观测是监测地基土体深处各层位土体侧向位移量，用于稳定监测，并了解土体各层侧向变位以及附加应力增加过程中的变位发展情况。测斜仪埋设于地基土体水平位移最大的平面位置，一般埋设于路堤边坡坡趾或边沟上口外缘1.0m左右的位置。测斜管埋设时采用钻机导孔，导孔要求垂直，偏差率不大于1.5% 。测斜管底部埋置于深度方向水平位移为零的硬土层中至少50cm，或基岩上，管内的十字导槽必须对准路基的纵横方向。当测斜孔较深或埋管与观测时间间隔较短时采用注浆的方法回填孔壁；而当测斜孔较浅或埋管与观测时间间隔较长时（大于两个月），可采用细砂回填和自然塌落消除孔壁空隙。4、观测控制的指标和精度高速公路软土地基沉降量的变化与设计总沉降量的大小、观测频率、地质条件(软基厚度)、地基处理方式、填土速率、填土高度、沉降控制方法以及沉降趋于稳定状态等因素有关。因此，需要对施工全过程(路堤填筑、预压期及路面施工期)分阶段确定水准测量等级。路堤堆筑期，填土速率控制在日沉降速率不大于1.0cm/d；在预压期(堆载或等、超载)，连续2个月实测沉降速率小于5mm/月为路基稳定；在底基层、基层和油面层施工时，连续2个月实测沉降速率小于3mm/月为路面层稳定。垂直位移监测网等级为二等；相邻基准点高差中误差（mm）：1.0；每站高差中误差（mm）:0.3；往返较差、附合或环线闭合差（mm）:0.6n；检测已测高差较差（mm）: 0.8n；路基水平位移的观测精度要求当采用单三角前方交会法观测时，观测仪器采用J1或J2经纬仪时，方向观测水平角误差为2.5；当采用视准线观测方法时，观测仪器采用光电测距仪时，测距仪误差为（5mm+5PPm.D）。水平位移监测网精度如下表：等级相邻基准点点位中误差（mm）平均边长（mm）测角中误差（）最弱边相对中误差作业要求三等6.03501.81/70000按国家三等平面控制测量要求观测2002.51/40000按国家四等平面控制测量要求观测四等12.04002.51/40000按国家三等平面控制测量要求观测5、资料编制、预警 、成果分析 通过观测资料的及时整理分析，当监测数据沉降位移变化超出规范要求时，要及时向施工单位、建设单位、监理单位提交报告。施工单位根据施工方案采取抢救措施，测量人员同时加密监测次数，当发生危及人员安全的预兆时，要全天候监测，不得停断。在全线沉降观测过程中将提交下述成果报告：（1）、 沉降和稳定数据报表（每次观测后提交），数据发生异常预警报告(及时提交)；（2）、现场观测报告(按月提交)；（3）、 路基沉降与稳定观测总报告(项目完成后)、绘制“填土高时间-沉降量”曲线图。并进行沉降位移观测成果分析。结束语在公路路基处理中，沉