路基沉降、深水平位移、地基孔隙水压力观测作业指导书

1路基沉降、深水平位移、地基孔隙水压力观测作业指导书编制：审核：批准：新疆环路通公路桥梁试验检测有限公司二0一四年八月2检测目的为了优质高效建好项目，就必须密切关注不同工程地质条件下路堤填筑过程中或填筑后的地基变形动态，必须进行不同支撑条件下路基沉降和稳定的动态观测，为指导施工及时提供可靠的参考数据。1.检测依据1.1交通部《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）；1.2交通部《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）；1.3交通部《公路路基路面现场测试规程》（JTJ059-95）；1.4交通部《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）；1.5交通部《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2003）；1.6交通部公路规划设计院《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）；2.适用范围本方法适用于天然地基、处理土地基及复合地基路基沉降、深水平位移、地基孔隙水压力的检测。3.方法原理简介在天然地基、处理土地基及复合地基中通过沉降与稳定观测点布设，把沉降板、分层沉降管、边桩、测斜仪、孔隙水压力计压力盒等按一定设计规范及技术要求设置在需要观测的位置处，用以观测地基各层位土体侧向位移量，用于稳定监测，并了解土体各层侧向变位以及附加应力增加过程中的变位发展情况。测定路堤侧向地面水平位移量并兼测地面沉降或隆起量，用以判断路基的稳定性。观测软土地基孔隙水压力变化，分析地基土的固结情况，评价加固效果及地基稳定性。了解路基基层横向不均匀沉降的大小及发生、发展规律沿纵向设置等间距基层沉降观测点，以了解路基基层纵向不均匀沉降的大小及发生、发展规律；为设计或工程验收提供依据。4.工作程序与职责4.1.经理或其指定人员按有关检测规范和行政法规的要求，结合具体工作情况，代表本公司与委托方签订检测委托，收集检测所必需的相关资料。4.2检测室负责人安排不少于2名的现场检测人员，确定现场检测负责人，并向其移交检测委托单及委托方提供的相关资料。4.3现场检测负责人凭检测委托单与委托方联系具体检测事项，负责制定检测方案，确定仪器设备的配置，经检测室负责人批准后实施。34.4现场检测负责人全面负责检测项目的技术、质量、安全、保密工作，保证检测样品或对象的真实性，编写检测报告。4.5检测室负责人审核报告；技术负责人批准报告；业务室负责报告的复印、装订和盖章；并凭委托方的收费凭据发出报告；财会室负责检测报告的收费。5观测内容5.1普通测点及重点观测断面所有观测项目如表1所示：表1观测项目及观测目的观测项目仪标名称观测目的不均匀沉降纵向沉降板沿纵向设置等间距基层沉降观测点，以了解路基基层纵向不均匀沉降的大小及发生、发展规律。横向剖面沉降管了解路基基层横向不均匀沉降的大小及发生、发展规律。沉降地表（或原地面）沉降沉降板(或单点沉降计)地表（或原地面）以下土体总沉降量，控制路堤填筑施工。地基分层沉降分层沉降管地面下不同深度处地基沉降量，分析各层地基压缩情况。水平位移地面水平位移（路堤施工期）边桩测定路堤侧向地面水平位移量并兼测地面沉降或隆起量，用以判断路基的稳定性。地基土体水平位移测斜仪观测地基各层位土体侧向位移量，用于稳定监测，并了解土体各层侧向变位以及附加应力增加过程中的变位发展情况。孔压地基孔隙水压力（针对软土）孔隙水压力计观测软土地基孔隙水压力变化，分析地基土的固结情况，评价加固效果及地基稳定性。6沉降与稳定观测点的布设6.1布置原则变形观测点应设置在需要观测的位置处，它直接反映出测点处变形情况，因此，测点的设置位置不仅要根据设计要求，同时还应针对施工掌握的地质、地形情况调整或增设。沉降和稳定等观测点最好设在同一断面上，这样有利于测点看护，便于集中观测，统一观测频率，更重要的是便于各观测项目数据的综合分析。对于软土路基路段，按规范要求，每隔200m左右应设置一个地面沉降观测点，桥头引道路段至少设置3个观测断面；一般路堤沉降元件埋设在路中心，高路堤（填土高于10m）、4桥头引道增设路肩及坡脚测点。（见图1）图1原地面沉降观测点设置（2）对于地基条件较好的路段，路堤填筑后自身压缩量受压实标准和施工质量控制，路堤高度大于10m的一般路堤按点距250m布置，填土高度大于5m的桥头(涵洞)路堤50m范围内按点距25m布置观测点。（参见图2）图2路堤沉降观测点设置（3）桥头纵向坡脚、填挖交界的填方段、沿河等特殊路段均酌情设置路堤水平位移观测点，埋设边桩（见图3）。水平位移观测边桩地面线图3填挖交界路堤水平位移观测点设置（4）在软土路基路堤边坡、路堤高度大于l0m的路堤边坡和桥头路堤边坡及边沟以外l0m的地方应设置地面横向位移标，观测地表水平位移和隆起，判断路基稳定性，设5置个数以控制路基稳定为目的确定（见图4）。地面水平位移观测元件一般路段纵向每隔100~200m设置一个观测断面；桥头路段设置2~3个观测断面。（5）在土方路堤填土高度大于l0m的软土路段，且软土层厚度较大，应选择代表性位置进行综合观测。观测项目结合“高速公路路基沉降及其对路面的影响研究”课题的要求，除地面沉降和水平位移外，还包括路堤填筑体分层沉降全断面观测（见图4、5）、深层土体水平位移、分层沉降、孔隙水压力、地基竖向静、动应力和基层竖向静、动应力等。为利用综合观测资料研究分析路基稳定和沉降规律，尚需在已有地质资料的基础上，进行原状土取样及原位测试，试验按《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96)要求进行。6.2沉降与稳定观测点布设步骤布设前应该考虑地质、地基处理及路堤设计方式、荷载、结构物特征、施工作业方式和经济等因素。根据不同要求，观测点的布设分为沉降观测元件、水平位移观测元件、分层沉降标、全断面剖面沉降仪、测斜管、压力盒和孔隙水压计的布设等内容。目的是能够准确而完整地反映出软土地基路堤沉降和路堤自身压缩变形沉降的规律性。根据工地施工进度，依次按以下步骤进行布设：（1）在软土地基或原地面处理完成后，一方面布设综合观测断面的测点，即：分层沉降标、全断面剖面沉降仪、测斜管、压力盒、地表沉降元件、地表水平位移元件和孔隙水压计；另一方面，布设一般软基路段的地表沉降板和边桩；（2）当填土高度达到所要求的位置时，则按计划在该断面埋设路堤剖面沉降管或水平测斜管等。（3）在路基填土完成后，根据情况布置基层沉降管、路肩测斜管、静态及动态土压力元件、应变传感器等。根据上述原则和方法，各标段的沉降与稳定观测的测点布置详见附表：《高速公路路基沉降与稳定测点分布一览表》。6＞10m测斜标分层沉降标地表沉降观测元件孔隙水压计0.25B0.25B0.25B0.25B全断面沉降管土压力盒土压力盒水平位移观测元件图4重点观测断面测点布置读数仪水杯基准地基路堤沉降管探头导线水管图5路堤填筑沉降全断面观测示意6.3沉降与稳定观测点布设方法6.3.1沉降观测点的布设路基沉降观测系统由观测地表沉降的沉降板（或JML-600D型位移计）、观测土体内不同层次沉降量的分层沉降标、观测全断面整体沉降的剖面沉降仪组成。实践表明，与传统观测方法比较自动采集沉降数据的新方法具有以下三个方面的优点：第一、观测精度高，抗外界因素的干扰能力强①一般所埋设的观测元件受施工作业的干扰小，保证了观测结果的准确性；②采用数字化仪器读数，直观精确（精度达0.01mm），消除了人工观测读数的偶然误差；③由于不需要布设观测基准网，克服了传统观测方法中由观测基准网被破坏或测设误差7对观测结果产生的不利影响。第二、观测具有连续性，元件的适应性强①观测过程中，对出现异常情况的测点可以采用数据自动采集仪，非常经济地满足加大观测频率的要求，按规定的时间间隔自动采集沉降数据。②以针对某些特殊地段（如软土地基），按要求在工后连续数年进行沉降观测。因为所埋设的观测元件具有很好的环境适应能力（主要指在潮湿环境下的工作耐久性能好）且埋设好后基本不受外界的干扰，不容易破坏。第三、提高了观测工作的效率，把工程技术人员从繁重的外业观测工作中解放出来，节省大量的人力、物力，把有限的精力集中投入到观测数据的分析处理和预测中来，从而实现观测工作的优质高效、科学经济。⑴沉降元件的布设沉降观测元件采用JML-600D型位移计。元件埋置采用钻孔的方法：先根据观测方案确定测点的位置和现时填土标高；对于原地面测点的埋设，用钻机从现时填筑的路基上钻孔至基岩或压缩性小的坚土层，对于测点2元件的埋设，用钻机从现时填筑的路基上钻孔至测点1的位置，钻孔孔径一般为10cm。钻孔后再将位移传感器放入并用砂浆固定好下端，然后灌砂填孔，用砂浆固定位移传感器上端，最后将测量线引到路基边坡上，并用砂浆保护测头，做好标志。同时为了更好的保护元件，采用PVC管包住线头,不至于被边坡填土覆盖，也更方便观测人员读取数据。埋设操作见图6。固定砂浆回填砂位移传感器电缆波纹管测杆图6沉降观测元件埋设示意图⑵沉降板的布设8沉降板的布设在同一断面上至少埋设3个沉降板。在考虑以上地质、地基处理及路堤设计方式、荷载、结构物特征、施工作业方式和经济等因素的情况下，埋设在变化分界线的两侧，这主要在室外完成。在地质情况相似地段上，要参考地形因素进行埋设；地形因素也相似的情况下，以适当距离布设，这主要到现场踏勘进行。对于结构物(桥梁、箱涵、通道等)的两端要埋设2组以上的沉降板，以确保沉降观测数据的可靠性。目前，沉降板的底座一般埋设在砂垫层中，而砂垫层施工之前往往在路基上进行了一系列的工作，特别是在软土地基地段，清淤深度大，对地基产生扰动，在进行砂垫层施工时就已经产生了沉降。为此建议在清淤完成之后就埋设沉降板，进行沉降观测。沉降板由200mm长、直径为25.4mm的钢管和600mm×600mm×9mm的底面钢板组成。底部钢管用互成120°的撑脚三角板焊接在沉降板中心处，节管用管箍连接。节管顶部用护管帽盖住。施工人员按设计的桩号断面将沉降板埋入铺好的砂垫层上。实际操作时，在第一层压实面上挖土坑（深20～30cm），管顶应低于原压实面5~8cm，随即测量管顶至底板高差，填土夯实至管顶，并测量管顶标高(初读数)，当第二层土施工完毕后，在管顶位置接上第二节钢管，如此往上接长测量管直至路基顶面。⑶分层沉降观测点的布设分层沉降标一般埋设于路中心，一个观测断面埋设1～2根，分层沉降点沿铅垂线方向上和各层土内布设。点数与深度，应根据分层分布情况确定，原则上每一土层设一点，最浅的点位应在基础底面下50cm处，最深的点位应在超过压缩层理论厚度处，或设在压缩性低的砾石或岩石层上。埋设步骤为：①在测点处钻孔，钻孔直径一般为108～125mm，最好用全断面取土器成孔，不可水冲，钻孔倾角小于1/100；②下沉降管，注意接头连接与密封；③下沉降环，按设计要求每间隔一定距离放置沉降环（土体中一般2.0m一个），从下往上，用送环器沿管壁下放，到规定深度后放开叉簧片，使其固定于土中；④每埋一个沉降环，及时进行回填，直至到下一个沉降环的位置；⑤整个钻孔沉降环埋设结束，进行第一次测量，记录下环的初始位置，并及时测量孔口高程；⑥作好埋设记录，内容包括：工程名称、观测孔编号、孔深、孔口坐标、高程、沉降环数量、初始位置、主要埋设人员、日期等。⑷路堤填筑全断面观测点的布设全断面观测仪有不同的类型：水压式、振弦式和水平测斜仪等。测试地基沉降时，在地基处理完之后，按以下步骤进行：①测线定位，要求准确、平直；②开沟，沟宽40～60cm，深度50～70cm，若上部有大型机械施工时深度应更大。9沟底部平整、夯实，铺一层5～10cm的细砂；③预先在沉降管中放好一根拉弦（测绳或细钢丝），连接铺设沉降管。使用水平测斜仪时，铺设的沉降管上应在每个管两头槽口上作好标志，不得扭曲；④沉降管放好后回填砂土并压实，埋设好后将探头在管中试行滑动，检查是否顺利，若不顺利，则挖开堵塞处，重新处理；⑤使用振弦式观测仪时，应在距沉降管出口不远的地方选择一处不受沉降影响的基准点，砌制水泥基准台，表面水平，其高度略低于沉降管可能达到的最低点，并测量其坐标、高程。为了防止沉降管被压扁而影响使用，沉降管应