分析軟基路堤施工監(jiān)測技術
2015-06-01
引言
在高速公路施工過程中，經(jīng)常遇到在軟弱地基上面進行路基土石方填筑施工。由于軟弱地基的特殊性質，要求在施工過程中，要嚴格控制路堤的填筑速率，嚴密監(jiān)控填筑段的路基變化情況，邊施工，邊監(jiān)控，監(jiān)控所得結果又用于指導施工，否則盲目地施工，一味地追求工程進度，不顧地基變化的實際情況，有時將造成嚴重工程事故及重大經(jīng)濟損失。本文根據(jù)自己多年的經(jīng)驗探討高速公路軟基路堤施工監(jiān)控技術，并提出了一些見解，供同行參考。
1、軟基路堤施工監(jiān)測的原則
1.1.監(jiān)測點應設在觀測數(shù)據(jù)容易反饋的部位。地基條件差、地形變化大和設計問題多的部位和土質調查點附近均應設置觀測點。
1.2無論在路堤的縱向還是橫向，測點越多，測得的結果越能反映路堤真實情況。從滿足監(jiān)測需要與施工便利性考慮，一般路段沿縱向每隔100～200m設置1個觀測斷面，橋頭路段應設計2～3個觀測斷面。
1.3沿河、臨河等凌空面大且穩(wěn)定性差的路段，必要時應進行地基土體內(nèi)部水平位移的觀測。對于成層軟土路基需進行土體內(nèi)部豎向和水平向位移觀測。
1.4測點的設置不僅要根據(jù)設計的要求，同時還應針對施工中掌握的地質、地形等情況增設。
1.5在施工期間位移觀測應每填筑一層土觀測一次；如果兩次填筑時間間隔較長，每3d至少觀測1次。路路堤填筑完成后，堆載預壓期間觀測應視地基穩(wěn)定情況而定，一般每半月或每月觀測1次。對于孔隙壓力的觀測，每填筑一次，應每隔1h觀測1次，連續(xù)觀測2～3次。
1.6當路堤穩(wěn)定出現(xiàn)異常情況而可能失穩(wěn)時，應立即停止加載工采取果斷措施，待路堤恢復穩(wěn)定后，方可繼續(xù)填筑。
2、 軟基路堤施工監(jiān)控技術
2.1 監(jiān)控儀器
沉降標的埋設：用0.5m*0.5m的鋼板，在其中央用角鐵三邊固定6#的鋼管，設定長度也為0.5m，即為雙管式沉降。將其埋設至砂墊層下，矯正水平和垂直位置，做記號，填土層增高，其測桿和套管也增高，完成后應高出碾壓面不超過0.5m。
測斜管的埋設：用鉆機開孔至硬土層約4m左右，將接好的并由底蓋的測斜管垂直的壓入開好的鉆孔，然后灌入平衡水，對準管槽方向，最后用黏土將鉆孔封好，上管蓋螺絲。
孔隙水壓力儀的埋設：儀器的埋設一般都是采用鉆孔，單個單孔埋設方法，保證其成活率。首先用鉆機鉆孔，將孔隙水壓力儀的探頭壓入設計土層，同樣以粘土封好。首先將透水石煮沸，時間約為１２０分鐘，這樣是表面孔隙水壓力在傳遞途中消散，最后測出的孔隙水壓力值小于實際值；然后，測定埋設的初始值之前，必須將整個測頭連接，但是要保證其飽水度；測定初始值后，要做好標記，最后完成孔隙水壓力儀的埋設。
2.2埋設方式
一般路段沿縱向每隔100m~200m設置一個觀測斷面，橋頭路段應設置2~3個觀測斷面，沿河等特殊路段應酌情增設觀測斷面，
對于路堤較高（大于12米其下有塑料排水板或碎石樁等處理措施時）應適量縮短觀測斷面間距，對于上述段落要求觀測斷面縱向間距不應大于100米。
沉降盤一般設置在路堤中央，對于重要段落，一側軟基或填方高度明顯大于另一側時，可在較危險一側埋設；φ40mm鋼管基樁需鉆孔將其打過軟土層至硬土或強風化層表面，要求基底盡量堅硬，放入基樁后應在樁頂采用8磅鐵錘錘至穩(wěn)定為止，沉降盤要穿過基樁，埋設于填方底部再回填密實。
側位移樁一個斷面每側埋設4個，埋設間距5米一個，外設基準樁，基準樁應在路堤坡腳外30米以上，在路堤較高，軟基深度較厚的段落，還應適當加大距離。邊樁埋設以地表以下不小于1.2米為宜，樁頂露出地面高度不應大于10cm，可以采用打入或開挖埋設，要求樁周圍回填密實，樁周上部50cm用混凝土固定，確保邊樁埋設穩(wěn)固。
2.3觀測精度和觀測頻率
水平位移測量方面一般都是采用測量精度＋５ｍｍ的測距儀或者測量精度＋５左右的鋼尺測量。位移的高程應當采用二級中等精度的Ｓ１、Ｓ２型的幾何水準儀，其測量精度要小于１ｍｍ。沉降盤的垂直位移是利用測量精度小于１ｍｍ的鋼尺對套管和基準樁進行測量得到準確數(shù)據(jù)。
對于地基較低的路段，對其填筑速度可以不嚴格控制，其軟基施工監(jiān)控頻率小于１５天。當其軟弱地基的高度和臨界高度相差無幾時，監(jiān)控頻率要保持填筑一層監(jiān)測一次，這個間隔時間不超過５天，嚴格控制填筑速度。軟基路基某路段發(fā)生異常情況時，要加荷暫緩，對其監(jiān)測頻率要加強，直至該路段穩(wěn)定完成為止。路基的填筑結束后，預壓期間也不能停止對其監(jiān)控，但是其監(jiān)測頻率可以根據(jù)公路施工的情況進行適當?shù)恼{整，一般都是１５天或者３０天監(jiān)測一次，直至預壓期完畢。
和理論知識不同的是，在實際施工中有很多不確定的因素和突發(fā)的影響情況，監(jiān)測數(shù)據(jù)的收集也不可避免的收到影響，因此，應當設置一定數(shù)量的觀測點。與此同時，要做好監(jiān)測設備的保護工作，維護和保養(yǎng)一起，補測數(shù)據(jù)，對監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性有所保障。同監(jiān)測點相同的是，觀測點也應當有穩(wěn)定的點位，觀測所用的設備、儀器及觀測的人員要穩(wěn)定，觀測時要保證觀測的路線、工序、方法、環(huán)境等都要保持一致，客觀上減少觀測發(fā)生的誤差。觀測結果和復測結果較為統(tǒng)一，保證其觀測數(shù)值的真實穩(wěn)定。
3、填筑過程的穩(wěn)定控制
各類監(jiān)控測試儀器的觀測數(shù)值只能間接地反映土體的應力應變狀況，由于地基土的復雜特性，理論上還無法確定一個準確數(shù)值作為控制標準，規(guī)范也只是根據(jù)各地的工程經(jīng)驗總結出的經(jīng)驗數(shù)值，并以此作為穩(wěn)定和變形的控制標準。由于各地質條件的不同，在應用規(guī)范標準時也應靈活運用，避免造成危險或浪費。此外，當前軟土地基實際工程中，常采用三種方法進行填土速率控制，即表觀判斷法、監(jiān)控指標判斷法及拐點控制法，三種方法各有其特點，根據(jù)實際情況可將三者有機結合，綜合使用。
3.1填筑過程沉降量觀測
從路基變形機理看，地基沉降主要是由于土體側向變形（瞬時沉降）、排水固結（主固結沉降）等引起，但其沉降量不但與地基處理方法有關，而且還與填筑速率有關。據(jù)國內(nèi)多條高速公路沉降觀測統(tǒng)計，對于每月填筑速率控制在0.8~1.0m和堤高4~5m的情況：
?。?）采用排水固結法處理的地基，其施工填筑期沉降量約占總沉降量的30%（欠載預壓工況）、50%（等載預壓工況）、60%（超載預壓工況）。
（2）采用符合地基處理的地基，其施工填筑期沉降量約占總沉降量的50%（處理深度10m）、60%(處理深度15m)、70%（處理深度20m）、80%（處理深度25m）和90%~95%（處理深度35m）
3.2預壓期控制
由于軟土的不均勻性、試驗數(shù)據(jù)的誤差、計算理論的不完善及設計中人為因素的干擾，設計規(guī)定的預壓期與實際施工存在一定差別。實際施工中不能用預壓期規(guī)定作預壓結束的天數(shù)，而要通過沉降觀測來確定路堤沉降是否已達到標準，然后確定合理的卸載時機。
3.3應急情況處理
在軟土地基上填筑路堤過程中，尤其對采用排水固結法處理的地基，必須充分認識路堤填筑至極限填土高度前后因地基承載力不足而引發(fā)明顯變形和破壞的可能性和危險性。嚴格控制填筑速率，使地基始終保持在穩(wěn)定狀態(tài)下。若地基一旦發(fā)生明顯變形，變形范圍就會向側向逐漸擴大，地基強度也隨之降低，因此穩(wěn)定觀測主要應從填筑速率是否過快，垂直沉降和水平位移隨時間變化趨勢是否反常，必要時采用靜力觸探查明軟土地質資料，分析是否判斷錯誤等方面進行調查。
4、結語
通過以上方法，在軟基路基施工過程中，地表的沉降和側位移得到了有效監(jiān)控，較好地控制了路堤的填筑速率，且工后殘余沉降在規(guī)范標準之內(nèi)。最終加快了施工進度，工程質量優(yōu)良，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
