軟土地基路堤沉降與位移觀測(cè)技術(shù)

王金增

(河北唐山公路建設(shè)總公司)

在軟土地基上填筑路基,一般地基都會(huì)發(fā)生沉降。為保證路堤穩(wěn)定,掌握其沉降和位移的變化規(guī)律和趨勢(shì),保證施工的安全與進(jìn)度,并為后期公路運(yùn)營(yíng)服務(wù),必須在填筑過(guò)程中,適時(shí)對(duì)路堤沉降和位移進(jìn)行觀測(cè),實(shí)施安全動(dòng)態(tài)管理,以便掌握軟土區(qū)段路基在荷載作用下產(chǎn)生的影響,分析檢驗(yàn)軟土變形,實(shí)行信息化施工,以確保工程的質(zhì)量,并根據(jù)觀測(cè)結(jié)果對(duì)路堤填筑速率和預(yù)壓期等作必要的調(diào)整。

1 觀測(cè)的項(xiàng)目

在《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ017-96)中,要求在施工過(guò)程中,加強(qiáng)路堤變形觀測(cè),實(shí)施動(dòng)態(tài)觀測(cè),觀測(cè)的項(xiàng)目如表 1所示。

表 1 軟土地基上的路堤沉降與穩(wěn)定動(dòng)態(tài)觀測(cè)項(xiàng)目

2 觀測(cè)點(diǎn)選擇

施工觀測(cè)所選用的填筑路堤應(yīng)是地基條件差、地形變化大、設(shè)計(jì)問(wèn)題多的部位和土質(zhì)調(diào)查點(diǎn)附近位置。觀測(cè)點(diǎn)位置布設(shè)原則和技術(shù)要求如下。

2.1 觀測(cè)站布設(shè)位置

(1)路堤穩(wěn)定性觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)位置。

路堤穩(wěn)定性觀測(cè),主要觀測(cè)在路堤填筑過(guò)程中地面是否發(fā)生位移和隆起現(xiàn)象。

①一般路段縱向每隔 100～200m設(shè)置一個(gè)觀測(cè)斷面,橋頭地段應(yīng)設(shè)置 2～3個(gè)觀測(cè)斷面。橋頭縱向坡腳、填挖交界填方端、沿河等特殊路段,均應(yīng)酌情增設(shè)觀測(cè)點(diǎn)。

②同一路段不同觀測(cè)項(xiàng)目的測(cè)點(diǎn),宜布置在同一橫斷面上(圖 1)。

圖 1 觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置示意圖

(2)路堤位移觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)位置。

地表面位移觀測(cè)點(diǎn),應(yīng)選擇在路堤兩側(cè)趾部,以及邊溝外緣與外緣以遠(yuǎn) 10m的地方;預(yù)測(cè)可能發(fā)生的滑裂面和地面的切面位置,一般在路堤趾部以外設(shè)置 3～4個(gè)位移邊樁。同一觀測(cè)斷面上的邊樁,應(yīng)埋在同一橫軸上。

(3)沉降觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)位置。

沉降觀測(cè)點(diǎn),一般埋設(shè)沉降板進(jìn)行高程觀測(cè),沉降板埋置于路基中心、路肩及坡趾的基底。

2.2 觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)要求

(1)觀測(cè)位移的邊樁。可采用鋼筋混凝土預(yù)制樁,混凝土等級(jí)應(yīng)≥C25、長(zhǎng)度≥1.5m,斷面可以是圓形或正方形,邊長(zhǎng)或直徑為 10～20cm,頂部設(shè)置不易磨損的樁頭。埋置在地表以下 1.2m深處,樁頂露出地面≤10cm,樁周?chē)喜?0cm用混凝土澆筑固定。位移樁埋設(shè)于路基坡腳外1.5m。每組 3根,間距 1.5m,樁頂標(biāo)高相同且在同一軸向上。設(shè)置圖如圖 2所示。

圖 2 沉降板及位移樁設(shè)置圖

(2)工作基準(zhǔn)樁。可采用廢棄無(wú)縫鋼管,或預(yù)制混凝土樁,打入硬土層深≮2m,打入軟土深度應(yīng)＞10m,頂部 50cm樁周?chē)没炷凉潭?并在地面上澆筑 1m×1m×0.2m的觀測(cè)平臺(tái),樁頂露出平臺(tái) 15cm,并在樁頂制作出測(cè)頭。

(3)校準(zhǔn)基點(diǎn)樁。可采用廢棄無(wú)縫鋼管,或預(yù)制混凝土樁制作,并打入巖層或具有一定深度的硬土層,樁四周采取永久性保護(hù),定期與工作基準(zhǔn)樁校核。

(4)沉降板埋置于路中心、路肩及坡趾的基底。它由鋼或鋼筋混凝土底板、金屬測(cè)桿、保護(hù)套管組成。沉降板尺寸≮50cm×50cm×3cm,沉降觀測(cè)板中央焊接直徑 25mm鋼管(壁厚不小于 3mm),鋼管每節(jié)長(zhǎng) 300mm,鋼管接長(zhǎng)采用外接管箍絲扣連接。鋼管外用 50mm鍍鋅圓管保護(hù),每300mm一節(jié)螺扣相接,不與鋼管相連。套管頂加蓋封口高出碾壓面應(yīng)≤50cm。沉降板埋置時(shí)先用砂找平,沉降板放置后必須水平,且鋼管平行于垂線(xiàn)。設(shè)置圖如圖 2所示。

(5)分層沉降儀,由分層沉降管、磁環(huán)、波紋管和分層沉降儀組成。測(cè)點(diǎn)設(shè)置在路基中心,持力層上每一地層設(shè)置一個(gè)磁環(huán),軟土層厚度較大地段軟土層中設(shè)置兩個(gè)磁環(huán),磁環(huán)的埋設(shè)深度根據(jù)埋設(shè)點(diǎn)的工程地質(zhì)情況確定。埋設(shè)時(shí),在路基中間用鉆機(jī)鉆孔至持力層,根據(jù)地質(zhì)情況在相應(yīng)的深度處安裝磁環(huán),下好沉降管后,用膨脹土封孔,以使磁環(huán)與地層同步沉降,用分層沉降儀測(cè)量各磁環(huán)的位置,分別計(jì)算各地層的沉降量。設(shè)置圖如圖 3所示。

圖 3 分層沉降儀設(shè)置圖

(6)深層土體位移計(jì)(測(cè)斜)。深層土體位移是測(cè)斜管設(shè)置在土體中,用測(cè)斜儀測(cè)試土體的水平位移,測(cè)斜管埋置于路堤坡腳,埋設(shè)深度視地質(zhì)情況而定,底部穿透持力層 5～8m。埋設(shè)時(shí),坡腳處用鉆機(jī)打孔,將測(cè)斜管下到鉆孔中,管與孔之間用砂充填。現(xiàn)場(chǎng)用測(cè)斜儀測(cè)定任意深度處管的傾斜度,然后計(jì)算土的位移量及其方向。設(shè)置圖如圖 4所示。

圖 4 深層土體位移計(jì)設(shè)置圖

(7)孔隙水壓力計(jì)。該方法包括孔隙水壓力計(jì)和頻率計(jì),在路基中心鉆孔,用導(dǎo)線(xiàn)將孔隙水壓力計(jì)放至預(yù)定深度,用膨脹土封孔,導(dǎo)線(xiàn)引至路基坡腳并加以保護(hù)。用頻率計(jì)測(cè)量各深度處的孔隙水壓力。根據(jù)工程地質(zhì)資料,每個(gè)測(cè)點(diǎn)在不同深度上埋設(shè) 3～6個(gè)孔隙水壓力計(jì)。設(shè)置圖如圖 5所示。

圖 5 孔隙水壓力計(jì)設(shè)置圖

上述觀測(cè)點(diǎn)在施工過(guò)程中,必須采取有效的保護(hù)措施或指定專(zhuān)人管理。

3 觀測(cè)時(shí)間和精度

在路堤填筑和預(yù)壓期間,應(yīng)對(duì)路堤實(shí)施動(dòng)態(tài)觀測(cè),并按設(shè)計(jì)要求的次數(shù)進(jìn)行觀測(cè)。

3.1 觀測(cè)次數(shù)

(1)初始觀測(cè)。軟土地基處理之后,地基穩(wěn)定后觀測(cè)1次,作為觀測(cè)的初始值。

(2)施工期間觀測(cè)。施工期間,按照設(shè)計(jì)要求,進(jìn)行沉降和穩(wěn)定跟蹤觀測(cè),觀測(cè)頻率應(yīng)與沉降、穩(wěn)定的變形速率相適應(yīng)。原則上每填筑 1層應(yīng)觀測(cè) 1次。如果兩次填筑間隔時(shí)間較長(zhǎng),每 3d至少觀測(cè) 1次。

(3)堆載預(yù)壓期間觀測(cè)。視地基穩(wěn)定情況而定,一般情況下,第 1個(gè)月每 3d觀測(cè) 1次,第 2、3個(gè)月每 7d觀測(cè)1次,從第 4個(gè)月起每 15d觀測(cè) 1次,直至預(yù)壓期結(jié)束。

3.2 觀測(cè)精度

(1)地面位移觀測(cè)儀器要求：測(cè)距精度±5mm,測(cè)角精度2″。

(2)沉降板觀測(cè)儀器要求：往返水準(zhǔn)測(cè)量精度 1mm/km。根據(jù)觀測(cè)資料,隨時(shí)進(jìn)行整理,繪制成沉降、位移與荷載關(guān)系曲線(xiàn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

在工程實(shí)踐中,軟土地基處理技術(shù)有很多種,在施工中一定要注意根據(jù)實(shí)際情況以及對(duì)控制工后沉降要求的不同,選擇合適的沉降與位移觀測(cè)方法,既要簡(jiǎn)便、易行,有利于觀測(cè)點(diǎn)和觀測(cè)標(biāo)志的保護(hù),又要滿(mǎn)足工程質(zhì)量對(duì)觀測(cè)精度的要求。

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[1]公路路基施工技術(shù)規(guī)范JTGF10-2006[S].

[2]公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范JTJ017-96[S].

[3]劉孔杰 .不良地基公路施工技術(shù)[M].北京：人民交通出版社,2009.