【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)定觀測點的布設(shè)……………………………………………3 布置原則……………………………………………………………3 沉降與穩(wěn)定觀測點布設(shè)步驟………………………………………5…………………………………………65 溆懷路重點觀測斷面的選擇…………………………………………96 沉降與穩(wěn)定觀測控制指標和精度…………………………………10 沉降觀測…………………………………………………………10…………………………………………………………117 沉降與穩(wěn)定觀測的周期………………………………………………118 提交成果………………………………………………………………11 提交的成果報告……………………………………………………11 成果報告的應(yīng)用……………………………………………………119項目的組織和管理……………………………………………………12 項目的組織結(jié)構(gòu)及主要參加人員…………………………………12 擬投入的儀器設(shè)備和計算軟件……………………………………13 有關(guān)部門的協(xié)調(diào)配合………………………………………………1310 項目經(jīng)費預(yù)算………………………………………………………14附表（溆懷高速公路路基沉降與穩(wěn)定測點分布一覽表）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)。路線沿線風化剝蝕較強烈，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態(tài)，也就是必須進行不同支撐條件下路基沉降和穩(wěn)定的動態(tài)觀測，為指導施工及時提供可靠的參考數(shù)據(jù)，同時，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)計水平和指導施工，在溆懷路選擇一些關(guān)鍵工點進行全斷面長期沉降及穩(wěn)定觀測是非常有必要的，這是工程實際的客觀要求和提升技術(shù)水平的必然途徑，其經(jīng)濟意義及理論價值不言而喻。本次沉降及穩(wěn)定觀測分為普通沉降觀測和重點斷面沉降觀測兩個方面，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)壓卸載時間和結(jié)構(gòu)物及路面施工時間，并提供施工期間的沉降土方計量依據(jù)，進行信息化施工； (2) 根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時發(fā)現(xiàn)危險的先兆，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，評價工程的技術(shù)狀況，預(yù)測沉降量，驗證設(shè)計參數(shù)和設(shè)計理論的正確性，使工后沉降控制在設(shè)計的允許范圍內(nèi)；(4) 通過觀測，檢驗地基工程處理效果和施工方案的正確性。重點斷面沉降及穩(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)壓卸載時間和結(jié)構(gòu)物及路面施工時間；(4) 監(jiān)測運營期路基縱向、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)測運營期路基、基層、面層內(nèi)的動、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) 評價地基處理方法、施工工藝的工程效果；驗證設(shè)計理論的正確性；制訂施工控制標準，指導設(shè)計與施工。 基于以上目的，擬在溆懷路選擇一批關(guān)鍵觀測點及若干個重點斷面進行路基沉降及穩(wěn)定觀測，其中原地面或路堤部分沉降觀測點234個，路堤總沉降點234個，橫向水平位移點108個，重點觀測斷面2個。測點分布位置見附表“溆懷高速公路路基沉降與穩(wěn)定測點分布一覽表”。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)計規(guī)范》（JTG D302004）；(3)《公路勘測規(guī)范》（TG C102007）；(4) 河海大學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)計規(guī)范》（JTG D402003）；(7) 交通部公路規(guī)劃設(shè)計院《公路瀝青路面設(shè)計規(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)容普通測點及重點觀測斷面所有觀測項目如表1所示：表1 觀測項目及觀測目的觀 測 項 目儀 標 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，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嬘^測軟土地基孔隙水壓力變化，分析地基土的固結(jié)情況，評價加固效果及地基穩(wěn)定性。4 沉降與穩(wěn)定觀測點的布設(shè)變形觀測點應(yīng)設(shè)置在需要觀測的位置處，它直接反映出測點處變形情況，因此，測點的設(shè)置位置不僅要根據(jù)設(shè)計要求，同時還應(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)定等觀測點最好設(shè)在同一斷面上，這樣有利于測點看護，便于集中觀測，統(tǒng)一觀測頻率，更重要的是便于各觀測項目數(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)置一個地面沉降觀測點，橋頭引道路段至少設(shè)置3個觀測斷面；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。（見圖1）圖1 原地面沉降觀測點設(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標準和施工質(zhì)量控制，路堤高度大于10m的一般路堤按點距250m布置，填土高度大于5m的橋頭(涵洞)路堤50m范圍內(nèi)按點距25m布置觀測點。（參見圖2）圖2 路堤沉降觀測點設(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，埋設(shè)邊樁（見圖3）。圖3 填挖交界路堤水平位移觀測點設(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，觀測地表水平位移和隆起，判斷路基穩(wěn)定性，設(shè)置個數(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)置一個觀測斷面；橋頭路段設(shè)置2~3個觀測斷面。（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、動應(yīng)力和基層豎向靜、動應(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，進行原狀土取樣及原位測試，試驗按《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》 (JTJ01796)要求進行。 沉降與穩(wěn)定觀測點布設(shè)步驟布設(shè)前應(yīng)該考慮地質(zhì)、地基處理及路堤設(shè)計方式、荷載、結(jié)構(gòu)物特征、施工作業(yè)方式和經(jīng)濟等因素。根據(jù)不同要求，觀測點的布設(shè)分為沉降觀測元件、水平位移觀測元件、分層沉降標、全斷面剖面沉降儀、測斜管、壓力盒和孔隙水壓計的布設(shè)等內(nèi)容。目的是能夠準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)工地施工進度，依次按以下步驟進行布設(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，即：分層沉降標、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；另一方面，布設(shè)一般軟基路段的地表沉降板和邊樁；（2）當填土高度達到所要求的位置時，則按計劃在該斷面埋設(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，各標段的沉降與穩(wěn)定觀測的測點布置詳見附表：溆懷高速公路路基沉降與穩(wěn)定測點分布一覽表。圖4 重點觀測斷面測點布置圖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、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)計方式、荷載、結(jié)構(gòu)物特征、施工作業(yè)方式和經(jīng)濟等因素的情況下，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，要參考地形因素進行埋設(shè)；地形因素也相似的情況下，以適當距離布設(shè)，這主要到現(xiàn)場踏勘進行。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)管頂部用護管帽蓋住。施工人員按設(shè)計的樁號斷面將沉降板埋入鋪好的砂墊層上。實際操作時，在第一層壓實面上挖土坑（深20～30cm），管頂應(yīng)低于原壓實面5~8cm，隨即測量管頂至底板高差，填土夯實至管頂，并測量管頂標高(初讀數(shù))，當?shù)诙油潦┕ね戤吅螅诠茼斘恢媒由系诙?jié)鋼管，如此往上接長測量管直至路基頂面。2 分層沉降觀測點的布設(shè)分層沉降標一般埋設(shè)于路中心，一個觀測斷面埋設(shè)1～2根，分層沉降點沿鉛垂線方向上和各層土內(nèi)布設(shè)。點數(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，最淺的點位應(yīng)在基礎(chǔ)底面下50cm處，最深的點位應(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每埋一個沉降環(huán)，及時進行回填，直至到下一個沉降環(huán)的位置；⑤整個鉆孔沉降環(huán)埋設(shè)結(jié)束，進行第一次測量，記錄下環(huán)的初始位置，并及時測量孔口高程；⑥作好埋設(shè)記錄，內(nèi)容包括：工程名稱、觀測孔編號、孔深、孔口坐標、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，在地基處理完之后，按以下步驟進行：①測線定位，要求準確、平直；②開溝，溝寬40～60cm，深度50～70cm，若上部有大型機械施工時深度應(yīng)更大。溝底部平整、夯實，鋪一層5～10cm的細砂；③預(yù)先在沉降管中放好一根拉弦（測繩或細鋼絲），連接鋪設(shè)沉降管。使用水平測斜儀時，鋪設(shè)的沉降管上應(yīng)在每個管兩頭槽口上作好標志，不得扭曲；④沉降管放好后回填砂土并壓實，埋設(shè)好后將探頭在管中試行滑動，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，應(yīng)在距沉降管出口不遠的地方選擇一處不受沉降影響的基準點，砌制水泥基準臺，表面水平，其高度略低于沉降管可能達到的最低點，并測量其坐標、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，在預(yù)計埋設(shè)沉降管的位置上，經(jīng)壓實后再挖槽，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，為了防止土粒進入，應(yīng)及時在沉降管兩端設(shè)計保護設(shè)置，保護設(shè)置為有蓋板的砼池，池的尺寸根據(jù)實際情況確定，其原則是：一是能夠讓水管、導線、探頭順利通過，二是能夠防盜。 穩(wěn)定性觀測點的布設(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