高级测量员培训第二部分.ppt

高级测量员培训第二部分高等级公路软基沉降观测 一 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 目前高等级公路的沉降观测没有专门规范可循 施工单位的测量习惯于用标高测设的方法进行沉降观测 这种操作方法实际上是一种等外水准测量 一次仪器高配用塔尺 不过多考虑观测精度的一种水准测量方法 这种方法当地基沉降发生为几mm时 很难获得真实的结果 把没有沉降的点测成几个毫米的量值 或者相反 其次 各个施工队测量员的技术水平相差甚大 尽管有熟练操作仪器的技能 但对观测精度 操作限差及手薄格式等规范化问题往往注意不够 特别是手薄格式的五花八门 导致数据混乱 易于出错 二 沉降观测的精度指标及频率 1 沉降观测的精度指标 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 是采用规范中规定固定值 例如水工建筑物变形观测规范规定软土地基沉降观测精度为2mm 有一个原则 沉降量大小与观测精度的有关 即沉降量越小 观测精度越高 反之要求为低 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 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 1 路堤填筑的沉降量 某高速公路的A D标路基沉降观测资料 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 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为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 2 堆载 等 超载预压期的沉降量95层完成以后 路段采用堆载或等载预压 桥的两端应进行超载预压 这种等 超载预压技术措施 可使后续施工路面结构荷载对地基引起再沉降量达到最小程度 资料表明 堆载或等载路段预压3 6个月后 实测总沉降量一般在2 6cm之间 桥头超载为5 20cm 其中第一个月的沉降量要大一些 但很快地衰减为毫米级的小沉降量 沉降速率至3 5mm 月 趋于稳定 3 路面施工期的沉降量 取高速公路A标段沉降量最大的路段作资料统计 该段于2004年10月完成全线油面底层的施工 根据实测资料 将底基层 基层及油面层施工中的沉降量出现的次数及百分比列于表3 由表中可知 0 5mm的小沉降量出现频率在80 以上 至于其它标段 例如B标 全线仅有2个点达10mm的沉降量 其它均小于5mm 因此 路面施工期的沉降观测必须提高观测精度 标路面施工期沉降量统计表表3 随着路堤填筑的升高 沉降变化的规律是由厘米级的大沉降量变为毫米级的小沉降量 因此 沉降观测的精度也应随筑堤的升高而提高 在路堤填筑期中 由于沉降量一般较大 观测精度可适当低一些 取3 2mm为宜 在预压期和路面施工期中 观测精度要求较高 一是因为观测的沉降量为毫米级的小沉降量 特别是趋于稳定时要求更高 二是因为路堤填筑结束后 在稳定荷载的作用下 仍有一部分后期沉降量 通过观测达到稳定标准3 5mm 月求得沉降过程线 并推算出最终沉降量 满足设计工后沉降的要求 但测点的观测精度将直接影响到最终沉降量值的精度 因此 95层完成以后 沉降观测精度取2 1mm才有意义 2 沉降观测的频率 沉降观测的频率取决于沉降量的大小 加载方法和观测目的等 通常要求观测的次数能反映出沉降变化的过程 且不遗漏变化的时刻 沉降过程线图 为了说明确定观测频率的方法 现取软土较薄的粘土层路段 沉降过程线呈现单一走向的曲线 图1 图中看出 第1 2阶段为路堤填筑期 随着土的荷载加大 沉降速率较大 观测频率应大一些 一般每填1 2层或7 10d观测一次 第3阶段为预压期 该阶段沉降的特点 先是发生较大的沉降量 经转折后 很快趋于缓和 因此预压初期的观测频率每7 10d观测一次 以后每个月观测1 2次 第4阶段为路面施工期 分底基层 基层和油面层三期施工 根据设计厚度 每层分一次或二次碾压 该阶段沉降量较平稳 观测频率为每做一层观测一次 若下层与上层施工间隔较长 则增补隔月观测一次 三 1 4 2 3 测量基准点应设置在不易受到振动或破坏的安全地点 沉降观测点的设置 4 5 水准测量的精度 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DS1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 在路基填筑过程中 要求达到3 2mm的观测精度时应采用四等水准测量或红 黑面五等水准测量 四 沉降观测的实施 1 准备工作 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图 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 也就是说 第一段接管埋好后 随即测量管顶标高 作为第一期观测值 待填筑一层土后 先在原顶管面处观测标高 作为第二期观测值 随即接上第二段接管 观测管顶标高 这样 循序逐节升高 计算出每期观测的沉降量 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 图3 位移桩长度为100 200cm 断面为10 10cm的方桩打入地基内 位移桩布设示意图 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 钢尺丈量时要记上气温 以便进行温度改正 用水准仪测量位移桩的垂直位移 用首次观测的标高减去第i次观测的标高即为垂直位移 规定 正 号为下沉 负 号为上升 如上升到一定量级 则表示地基有破坏的趋向 应及时上报 以便采取措施 2 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 每期观测做到四个固定 固定观测人员 固定仪器及水准尺 固定后视尺读数 固定测站及转点 在实际工作中 由于路堤逐层升高 导致测站位置难以固定 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 这样在以后各期观测中仪器安置于相同位置 既固定了测站 又不必在每次观测时读取前 后视距 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见表5 当沉降量较大时 可用五等水准代替四等水准测量 观测路线方案 为了保证测量的精度 每一次测量时对于相同测点应选择相同路线 此路线应保证基准点 或转点 与被测点之间距离应相等 水准测量的主要技术指标表 沉降观测记录表表6 表中本次沉降量一栏 正 号表示下沉 负 号表示上升 在沉降观测中 上升情况一般不会出现 除非在等 超载土下卸时 由于路基的回弹可能出现上升的 负 值 因此 在卸土完毕后 随即进行观测 以便积累路堤土回弹的观测资料 必须注意 当计算的沉降量出现 1mm或 2mm时 表明测量误差所致 如出现较大的 负 值 3mm以上 则表明相邻二期观测中必有一期的观测误差较大 必要时对近期的结果进行复测 如无问题 说明前一期的结果有问题 可在下一期的观测中进行判别 五 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 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 观测数据的记录与数据分析处理 变形测量观测数据应立即整理和妥善保存 观测点埋设好以后以及每次变形测量都应请监理单位