【正文】 溆浦至懷化高速公路（120合同段）路基沉降與穩(wěn)定觀測方案湖南省海威特公路檢測技術(shù)咨詢有限公司二〇一〇年九月目 錄1 目的和意義 ………………………………………………………… 12 沉降與穩(wěn)定觀測的依據(jù) …………………………………………… 23 觀測內(nèi)容 ………………………………………………………………34 沉降與穩(wěn)定觀測點(diǎn)的布設(shè)……………………………………………3 布置原則……………………………………………………………3 沉降與穩(wěn)定觀測點(diǎn)布設(shè)步驟………………………………………5…………………………………………65 溆懷路重點(diǎn)觀測斷面的選擇…………………………………………96 沉降與穩(wěn)定觀測控制指標(biāo)和精度…………………………………10 沉降觀測…………………………………………………………10…………………………………………………………117 沉降與穩(wěn)定觀測的周期………………………………………………118 提交成果………………………………………………………………11 提交的成果報(bào)告……………………………………………………11 成果報(bào)告的應(yīng)用……………………………………………………119項(xiàng)目的組織和管理……………………………………………………12 項(xiàng)目的組織結(jié)構(gòu)及主要參加人員…………………………………12 擬投入的儀器設(shè)備和計(jì)算軟件……………………………………13 有關(guān)部門的協(xié)調(diào)配合………………………………………………1310 項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)預(yù)算………………………………………………………14附表（溆懷高速公路路基沉降與穩(wěn)定測點(diǎn)分布一覽表）溆懷高速公路路基沉降與穩(wěn)定觀測方案1 目的和意義復(fù)雜多變的地形、地貌、地質(zhì)條件是高速公路路基施工和長期穩(wěn)定所面臨的共同課題，對這些問題的了解程度和處理成功與否將直到公路的整體質(zhì)量，這其中，軟土地基、特殊土路基、高填方路堤、半填半挖路堤、陡坡路接影響堤、巖溶地基、填切交界頻繁等不利因素更是路基修筑的棘手問題。溆浦至懷化高速公路是我省“五縱七橫”高速公路網(wǎng)中的第三橫——婁底至懷化高速公路的西段。本項(xiàng)目地處湖南省中部向西部的過渡地帶，雪峰山脈的北東向延伸區(qū)，呈東西向縱貫懷化地區(qū)，路線起于溆浦縣北部，與新化至溆浦高速公路順接，西至懷化市北部鶴城區(qū)黃金坳楓木坪，與包茂國家高速吉首至懷化段相接（通過黃金坳樞紐互通轉(zhuǎn)換）。走廊帶全部位于懷化地區(qū)，主要通過懷化的溆浦縣、辰溪縣、中方縣、懷化市鶴城區(qū)。路線沿線風(fēng)化剝蝕較強(qiáng)烈，屬于丘陵地貌，地形受巖性、構(gòu)造控制較顯著，溝壑縱橫，存在大量高填路基、半填半挖路基及陡（斜）坡路基。地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，斷層、褶皺構(gòu)造發(fā)育，亦存在多處采空區(qū)、巖溶、軟基等不良地質(zhì)路段。因此，路基在填筑過程中，產(chǎn)生局部小滑塌、變形及不均勻沉降的可能性較大。以上這些不利因素給溆懷高速公路路基修筑帶來了很大的難度，為了優(yōu)質(zhì)高效建好溆懷高速公路，就必須密切關(guān)注不同工程地質(zhì)條件下路堤填筑過程中或填筑后的路基變形動(dòng)態(tài)，也就是必須進(jìn)行不同支撐條件下路基沉降和穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)觀測，為指導(dǎo)施工及時(shí)提供可靠的參考數(shù)據(jù)，同時(shí)，基于為今后湖南省新建高速公路（特別是山區(qū)、丘陵區(qū)高速公路）的建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提高設(shè)計(jì)水平和指導(dǎo)施工，在溆懷路選擇一些關(guān)鍵工點(diǎn)進(jìn)行全斷面長期沉降及穩(wěn)定觀測是非常有必要的，這是工程實(shí)際的客觀要求和提升技術(shù)水平的必然途徑，其經(jīng)濟(jì)意義及理論價(jià)值不言而喻。本次沉降及穩(wěn)定觀測分為普通沉降觀測和重點(diǎn)斷面沉降觀測兩個(gè)方面，其中普通沉降及穩(wěn)定觀測目的如下： (1) 以觀測結(jié)果指導(dǎo)現(xiàn)場施工，正確控制路堤施工填筑速率，合理確定預(yù)壓卸載時(shí)間和結(jié)構(gòu)物及路面施工時(shí)間，并提供施工期間的沉降土方計(jì)量依據(jù)，進(jìn)行信息化施工； (2) 根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)的先兆，分析原因，判斷工程的安全性，采取必要的工程措施，防止發(fā)生工程破壞事故和環(huán)境事故，確保路堤施工中的安全和穩(wěn)定，控制和保證高速公路工程質(zhì)量； (3) 通過觀測，評價(jià)工程的技術(shù)狀況，預(yù)測沉降量，驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)理論的正確性，使工后沉降控制在設(shè)計(jì)的允許范圍內(nèi)；(4) 通過觀測，檢驗(yàn)地基工程處理效果和施工方案的正確性。重點(diǎn)斷面沉降及穩(wěn)定觀測目的如下：(1) 用于沉降管理，根據(jù)測定數(shù)據(jù)調(diào)整填土速率；(2) 根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，判斷路基的穩(wěn)定性，確定地基內(nèi)可能出現(xiàn)的破壞面，保證路堤施工的安全和穩(wěn)定；(3) 確定預(yù)壓卸載時(shí)間和結(jié)構(gòu)物及路面施工時(shí)間；(4) 監(jiān)測運(yùn)營期路基縱向、橫向不均勻沉降，以了解不均勻沉降的大小及其發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律；(5) 監(jiān)測運(yùn)營期路基、基層、面層內(nèi)的動(dòng)、靜應(yīng)力和應(yīng)變，了解不同施工工藝、路堤高度、不同路面結(jié)構(gòu)下路基、基層及面層的靜、動(dòng)應(yīng)力的分布規(guī)律，為交通荷載作用下路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析提供基礎(chǔ)資料；(6) 評價(jià)地基處理方法、施工工藝的工程效果；驗(yàn)證設(shè)計(jì)理論的正確性；制訂施工控制標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工。 基于以上目的，擬在溆懷路選擇一批關(guān)鍵觀測點(diǎn)及若干個(gè)重點(diǎn)斷面進(jìn)行路基沉降及穩(wěn)定觀測，其中原地面或路堤部分沉降觀測點(diǎn)234個(gè)，路堤總沉降點(diǎn)234個(gè)，橫向水平位移點(diǎn)108個(gè)，重點(diǎn)觀測斷面2個(gè)。測點(diǎn)分布位置見附表“溆懷高速公路路基沉降與穩(wěn)定測點(diǎn)分布一覽表”。2 沉降與穩(wěn)定觀測的依據(jù) (1) 《工程測量規(guī)范》（GB 500262007）； (2) 交通部《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D302004）；(3)《公路勘測規(guī)范》（TG C102007）；(4) 河海大學(xué)和滬寧高速公路股份有限公司主編的《交通土建軟土地基工程手冊》 ；(5) 交通部《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F102006）；(6) 交通部《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D402003）；(7) 交通部公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D502006）；(8) 溆懷高速公路的地質(zhì)勘測資料、施工設(shè)計(jì)圖及有關(guān)技術(shù)文件；(9) 溆懷高速公路路基沉降與穩(wěn)定觀測合同書。3 觀測內(nèi)容普通測點(diǎn)及重點(diǎn)觀測斷面所有觀測項(xiàng)目如表1所示：表1 觀測項(xiàng)目及觀測目的觀 測 項(xiàng) 目儀 標(biāo) 名 稱觀 測 目 的不均勻沉降縱向沉降板沿縱向設(shè)置等間距基層沉降觀測點(diǎn)，以了解路基基層縱向不均勻沉降的大小及發(fā)生、發(fā)展規(guī)律。橫向剖面沉降管了解路基基層橫向不均勻沉降的大小及發(fā)生、發(fā)展規(guī)律。沉降地表（或原地面）沉降沉降板 地表（或原地面）以下土體總沉降量，控制路堤填筑施工。地基分層沉降分層沉降管地面下不同深度處地基沉降量，分析各層地基壓縮情況。水平位移地面水平位移（路堤施工期）邊樁測定路堤側(cè)向地面水平位移量并兼測地面沉降或隆起量，用以判斷路基的穩(wěn)定性。地基土體水平位移測斜儀觀測地基各層位土體側(cè)向位移量，用于穩(wěn)定監(jiān)測，并了解土體各層側(cè)向變位以及附加應(yīng)力增加過程中的變位發(fā)展情況?？讐旱鼗紫端畨毫Γㄡ槍浲粒┛紫端畨毫τ?jì)觀測軟土地基孔隙水壓力變化，分析地基土的固結(jié)情況，評價(jià)加固效果及地基穩(wěn)定性。4 沉降與穩(wěn)定觀測點(diǎn)的布設(shè)變形觀測點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在需要觀測的位置處，它直接反映出測點(diǎn)處變形情況，因此，測點(diǎn)的設(shè)置位置不僅要根據(jù)設(shè)計(jì)要求，同時(shí)還應(yīng)針對施工掌握的地質(zhì)、地形情況調(diào)整或增設(shè)。沉降和穩(wěn)定等觀測點(diǎn)最好設(shè)在同一斷面上，這樣有利于測點(diǎn)看護(hù)，便于集中觀測，統(tǒng)一觀測頻率，更重要的是便于各觀測項(xiàng)目數(shù)據(jù)的綜合分析。（1） 對于軟土路基路段，按規(guī)范要求，每隔200m左右應(yīng)設(shè)置一個(gè)地面沉降觀測點(diǎn)，橋頭引道路段至少設(shè)置3個(gè)觀測斷面；一般路堤沉降元件埋設(shè)在路中心，高路堤（填土高于10m）、橋頭引道增設(shè)路肩及坡腳測點(diǎn)。（見圖1）圖1 原地面沉降觀測點(diǎn)設(shè)置（2）對于地基條件較好的路段，路堤填筑后自身壓縮量受壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)和施工質(zhì)量控制，路堤高度大于10m的一般路堤按點(diǎn)距250m布置，填土高度大于5m的橋頭(涵洞)路堤50m范圍內(nèi)按點(diǎn)距25m布置觀測點(diǎn)。（參見圖2）圖2 路堤沉降觀測點(diǎn)設(shè)置（3）橋頭縱向坡腳、填挖交界的填方段、沿河等特殊路段均酌情設(shè)置路堤水平位移觀測點(diǎn)，埋設(shè)邊樁（見圖3）。圖3 填挖交界路堤水平位移觀測點(diǎn)設(shè)置（4）在軟土路基路堤邊坡、路堤高度大于l0m的路堤邊坡和橋頭路堤邊坡及邊溝以外l0m的地方應(yīng)設(shè)置地面橫向位移標(biāo)，觀測地表水平位移和隆起，判斷路基穩(wěn)定性，設(shè)置個(gè)數(shù)以控制路基穩(wěn)定為目的確定（見圖4）。地面水平位移觀測元件一般路段縱向每隔100~200m設(shè)置一個(gè)觀測斷面；橋頭路段設(shè)置2~3個(gè)觀測斷面。（5）在土方路堤填土高度大于l0m的軟土路段，且軟土層厚度較大，應(yīng)選擇代表性位置進(jìn)行綜合觀測。除觀測地面沉降和水平位移外，還包括路堤填筑體分層沉降全斷面觀測（見圖5）、深層土體水平位移、分層沉降、孔隙水壓力、地基豎向靜、動(dòng)應(yīng)力和基層豎向靜、動(dòng)應(yīng)力等。為利用綜合觀測資料研究分析路基穩(wěn)定和沉降規(guī)律，尚需在已有地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行原狀土取樣及原位測試，試驗(yàn)按《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》 (JTJ01796)要求進(jìn)行。 沉降與穩(wěn)定觀測點(diǎn)布設(shè)步驟布設(shè)前應(yīng)該考慮地質(zhì)、地基處理及路堤設(shè)計(jì)方式、荷載、結(jié)構(gòu)物特征、施工作業(yè)方式和經(jīng)濟(jì)等因素。根據(jù)不同要求，觀測點(diǎn)的布設(shè)分為沉降觀測元件、水平位移觀測元件、分層沉降標(biāo)、全斷面剖面沉降儀、測斜管、壓力盒和孔隙水壓計(jì)的布設(shè)等內(nèi)容。目的是能夠準(zhǔn)確而完整地反映出軟土地基路堤沉降和路堤自身壓縮變形沉降的規(guī)律性。根據(jù)工地施工進(jìn)度，依次按以下步驟進(jìn)行布設(shè)： （1）在軟土地基或原地面處理完成后，一方面布設(shè)綜合觀測斷面的測點(diǎn)，即：分層沉降標(biāo)、全斷面剖面沉降儀、測斜管、壓力盒、地表沉降元件、地表水平位移元件和孔隙水壓計(jì)；另一方面，布設(shè)一般軟基路段的地表沉降板和邊樁；（2）當(dāng)填土高度達(dá)到所要求的位置時(shí)，則按計(jì)劃在該斷面埋設(shè)路堤剖面沉降管或水平測斜管等。（3）在路基填土完成后，根據(jù)情況布置基層沉降管、路肩測斜管、靜態(tài)及動(dòng)態(tài)土壓力元件、應(yīng)變傳感器等。根據(jù)上述原則和方法，各標(biāo)段的沉降與穩(wěn)定觀測的測點(diǎn)布置詳見附表：溆懷高速公路路基沉降與穩(wěn)定測點(diǎn)分布一覽表。圖4 重點(diǎn)觀測斷面測點(diǎn)布置圖5 路堤填筑沉降全斷面觀測示意 沉降與穩(wěn)定觀測點(diǎn)布設(shè)方法路基沉降觀測系統(tǒng)由觀測地表沉降的沉降板、觀測土體內(nèi)不同層次沉降量的分層沉降標(biāo)、觀測全斷面整體沉降的剖面沉降儀組成。1 沉降板的布設(shè)在考慮以上地質(zhì)、地基處理及路堤設(shè)計(jì)方式、荷載、結(jié)構(gòu)物特征、施工作業(yè)方式和經(jīng)濟(jì)等因素的情況下，埋設(shè)在變化分界線的兩側(cè)，這主要在室外完成。在地質(zhì)情況相似地段上，要參考地形因素進(jìn)行埋設(shè)；地形因素也相似的情況下，以適當(dāng)距離布設(shè)，這主要到現(xiàn)場踏勘進(jìn)行。對于結(jié)構(gòu)物(橋梁、箱涵、通道等)的兩端要埋設(shè)2組以上的沉降板，以確保沉降觀測數(shù)據(jù)的可靠性。沉降板由鋼管和底面鋼板組成。底部鋼管用互成120176。的撐腳三角板焊接在沉降板中心處，節(jié)管用管箍連接。節(jié)管頂部用護(hù)管帽蓋住。施工人員按設(shè)計(jì)的樁號(hào)斷面將沉降板埋入鋪好的砂墊層上。實(shí)際操作時(shí)，在第一層壓實(shí)面上挖土坑（深20～30cm），管頂應(yīng)低于原壓實(shí)面5~8cm，隨即測量管頂至底板高差，填土夯實(shí)至管頂，并測量管頂標(biāo)高(初讀數(shù))，當(dāng)?shù)诙油潦┕ね戤吅?，在管頂位置接上第二?jié)鋼管，如此往上接長測量管直至路基頂面。2 分層沉降觀測點(diǎn)的布設(shè)分層沉降標(biāo)一般埋設(shè)于路中心，一個(gè)觀測斷面埋設(shè)1～2根，分層沉降點(diǎn)沿鉛垂線方向上和各層土內(nèi)布設(shè)。點(diǎn)數(shù)與深度，應(yīng)根據(jù)分層分布情況確定，原則上每一土層設(shè)一點(diǎn)，最淺的點(diǎn)位應(yīng)在基礎(chǔ)底面下50cm處，最深的點(diǎn)位應(yīng)在超過壓縮層理論厚度處，或設(shè)在壓縮性低的礫石或巖石層上。埋設(shè)步驟為：①在測點(diǎn)處鉆孔，鉆孔直徑一般為108～125mm，最好用全斷面取土器成孔，不可水沖，鉆孔傾角小于1/100；②下沉降管，注意接頭連接與密封；③下沉降環(huán)，按設(shè)計(jì)要求每間隔一定距離放置沉降環(huán)（），從下往上，用送環(huán)器沿管壁下放，到規(guī)定深度后放開叉簧片，使其固定于土中；④每埋一個(gè)沉降環(huán)，及時(shí)進(jìn)行回填，直至到下一個(gè)沉降環(huán)的位置；⑤整個(gè)鉆孔沉降環(huán)埋設(shè)結(jié)束，進(jìn)行第一次測量，記錄下環(huán)的初始位置，并及時(shí)測量孔口高程；⑥作好埋設(shè)記錄，內(nèi)容包括：工程名稱、觀測孔編號(hào)、孔深、孔口坐標(biāo)、高程、沉降環(huán)數(shù)量、初始位置、主要埋設(shè)人員、日期等。3 路堤填筑全斷面觀測點(diǎn)的布設(shè)全斷面觀測儀有不同的類型：水壓式、振弦式和水平測斜儀等。測試地基沉降時(shí)，在地基處理完之后，按以下步驟進(jìn)行：①測線定位，要求準(zhǔn)確、平直；②開溝，溝寬40～60cm，深度50～70cm，若上部有大型機(jī)械施工時(shí)深度應(yīng)更大。溝底部平整、夯實(shí)，鋪一層5～10cm的細(xì)砂；③預(yù)先在沉降管中放好一根拉弦（測繩或細(xì)鋼絲），連接鋪設(shè)沉降管。使用水平測斜儀時(shí)，鋪設(shè)的沉降管上應(yīng)在每個(gè)管兩頭槽口上作好標(biāo)志，不得扭曲；④沉降管放好后回填砂土并壓實(shí)，埋設(shè)好后將探頭在管中試行滑動(dòng)，檢查是否順利，若不順利，則挖開堵塞處，重新處理；⑤使用振弦式觀測儀時(shí)，應(yīng)在距沉降管出口不遠(yuǎn)的地方選擇一處不受沉降影響的基準(zhǔn)點(diǎn)，砌制水泥基準(zhǔn)臺(tái)，表面水平，其高度略低于沉降管可能達(dá)到的最低點(diǎn)，并測量其坐標(biāo)、高程。為了防止沉降管被壓扁而影響使用，沉降管應(yīng)選擇具有較大的徑向剛度的高壓水管，一般選擇使用鋼絲繞的高壓管。測試路堤沉降時(shí)，在預(yù)計(jì)埋設(shè)沉降管的位置上，經(jīng)壓實(shí)后再挖槽，槽的尺寸比沉降管尺寸略大，埋設(shè)方法與測試地基相同。沉降管埋設(shè)之后，為了防止土粒進(jìn)入，應(yīng)及時(shí)在沉降管兩端設(shè)計(jì)保護(hù)設(shè)置，保護(hù)設(shè)置為有蓋板的砼池，池的尺寸根據(jù)實(shí)際情況確定，其原則是：一是能夠讓水管、導(dǎo)線、探頭順利通過，二是能夠防盜。 穩(wěn)定性觀測點(diǎn)的布設(shè)路基水平位移觀測斷面應(yīng)與沉降觀測斷面相吻合，觀測斷面設(shè)于與路線垂直的軸線上，觀測系統(tǒng)由觀測地表變形的邊樁和觀測土體內(nèi)部水平位移的測斜管組成。(1) 邊樁的布設(shè)在路基的填筑過程中，由于路堤荷載的作用下，使路堤坡腳處可能產(chǎn)生水平位移和垂直位移，因此要在路堤坡腳處設(shè)置若干邊樁(位移樁)。位移樁的布設(shè)根