分析軟基路堤施工監(jiān)測技術(shù)
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(jìn)行路基土石方填筑施工。由于軟弱地基的特殊性質(zhì)，要求在施工過程中，要嚴(yán)格控制路堤的填筑速率，嚴(yán)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(jié)果又用于指導(dǎo)施工，否則盲目地施工，一味地追求工程進(jìn)度，不顧地基變化的實際情況，有時將造成嚴(yán)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(shù)，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(yīng)設(shè)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(shè)計問題多的部位和土質(zhì)調(diào)查點附近均應(yīng)設(shè)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(jié)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(shè)置1個觀測斷面，橋頭路段應(yīng)設(shè)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(yīng)進(jìn)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(jìn)行土體內(nèi)部豎向和水平向位移觀測。
1.4測點的設(shè)置不僅要根據(jù)設(shè)計的要求，同時還應(yīng)針對施工中掌握的地質(zhì)、地形等情況增設(shè)。
1.5在施工期間位移觀測應(yīng)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(yù)壓期間觀測應(yīng)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(yīng)每隔1h觀測1次，連續(xù)觀測2～3次。
1.6當(dāng)路堤穩(wěn)定出現(xiàn)異常情況而可能失穩(wěn)時，應(yīng)立即停止加載工采取果斷措施，待路堤恢復(fù)穩(wěn)定后，方可繼續(xù)填筑。
2、 軟基路堤施工監(jiān)控技術(shù)
2.1 監(jiān)控儀器
沉降標(biāo)的埋設(shè)：用0.5m*0.5m的鋼板，在其中央用角鐵三邊固定6#的鋼管，設(shè)定長度也為0.5m，即為雙管式沉降。將其埋設(shè)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(yīng)高出碾壓面不超過0.5m。
測斜管的埋設(shè)：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(zhǔn)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(shè)：儀器的埋設(shè)一般都是采用鉆孔，單個單孔埋設(shè)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(shè)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(shè)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(biāo)記，最后完成孔隙水壓力儀的埋設(shè)。
2.2埋設(shè)方式
一般路段沿縱向每隔100m~200m設(shè)置一個觀測斷面，橋頭路段應(yīng)設(shè)置2~3個觀測斷面，沿河等特殊路段應(yīng)酌情增設(shè)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(yīng)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(yīng)大于100米。
沉降盤一般設(shè)置在路堤中央，對于重要段落，一側(cè)軟基或填方高度明顯大于另一側(cè)時，可在較危險一側(cè)埋設(shè)；φ40mm鋼管基樁需鉆孔將其打過軟土層至硬土或強風(fēng)化層表面，要求基底盡量堅硬，放入基樁后應(yīng)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(shè)于填方底部再回填密實。
側(cè)位移樁一個斷面每側(cè)埋設(shè)4個，埋設(shè)間距5米一個，外設(shè)基準(zhǔn)樁，基準(zhǔn)樁應(yīng)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(yīng)適當(dāng)加大距離。邊樁埋設(shè)以地表以下不小于1.2米為宜，樁頂露出地面高度不應(yīng)大于10cm，可以采用打入或開挖埋設(shè)，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(shè)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(yīng)當(dāng)采用二級中等精度的Ｓ１、Ｓ２型的幾何水準(zhǔn)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(zhǔn)樁進(jìn)行測量得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
對于地基較低的路段，對其填筑速度可以不嚴(yán)格控制，其軟基施工監(jiān)控頻率小于１５天。當(dāng)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(yán)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(jié)束后，預(yù)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(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，一般都是１５天或者３０天監(jiān)測一次，直至預(yù)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(yīng)當(dāng)設(shè)置一定數(shù)量的觀測點。與此同時，要做好監(jiān)測設(shè)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(yīng)當(dāng)有穩(wěn)定的點位，觀測所用的設(shè)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(jié)果和復(fù)測結(jié)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(yīng)力應(yīng)變狀況，由于地基土的復(fù)雜特性，理論上還無法確定一個準(zhǔn)確數(shù)值作為控制標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范也只是根據(jù)各地的工程經(jīng)驗總結(jié)出的經(jīng)驗數(shù)值，并以此作為穩(wěn)定和變形的控制標(biāo)準(zhǔn)。由于各地質(zhì)條件的不同，在應(yīng)用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)時也應(yīng)靈活運用，避免造成危險或浪費。此外，當(dāng)前軟土地基實際工程中，常采用三種方法進(jìn)行填土速率控制，即表觀判斷法、監(jiān)控指標(biāo)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(jié)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(cè)向變形（瞬時沉降）、排水固結(jié)（主固結(jié)沉降）等引起，但其沉降量不但與地基處理方法有關(guān)，而且還與填筑速率有關(guān)。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(jié)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(yù)壓工況）、50%（等載預(yù)壓工況）、60%（超載預(yù)壓工況）。
?。?）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(yù)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(shè)計中人為因素的干擾，設(shè)計規(guī)定的預(yù)壓期與實際施工存在一定差別。實際施工中不能用預(yù)壓期規(guī)定作預(yù)壓結(jié)束的天數(shù)，而要通過沉降觀測來確定路堤沉降是否已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，然后確定合理的卸載時機。
3.3應(yīng)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(jié)法處理的地基，必須充分認(rèn)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(yán)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(cè)向逐漸擴大，地基強度也隨之降低，因此穩(wěn)定觀測主要應(yīng)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(zhì)資料，分析是否判斷錯誤等方面進(jìn)行調(diào)查。
4、結(jié)語
通過以上方法，在軟基路基施工過程中，地表的沉降和側(cè)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(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。最終加快了施工進(jìn)度，工程質(zhì)量優(yōu)良，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
