公路软基路堤施工监控技术

公路软基路堤施工监控技术摘要:在公路软基路堤施工中,对地表沉降和地表水平位移实施监控，以控制路堤的填筑速度，使路基变形控制在规定范围内。介绍软基强度增长特点，对成(都)南(充)高速公路的地表沉降和水平位移的监控，探讨和研究路堤软基的施工技术。关键词：高速公路;路堤软基;强度增长;地表沉降;水平位移监控;施工技术1工程概祝   成(都)南(充)高速公路地处川中丘陵地区，其丘间谷地地势低洼，多为水田，地表水长期排泄不通，其间沉积的低(高)液限黏土多呈软～塑状，极易形成塑性区，发生剪切破坏。软土层厚约3～13m,据计算，在上述软土地区填筑路堤，当填方高度超过8m时一(个别地方为4～5m)，其路堤稳定性和残余土后沉降将不能满足规范的要求。2软基强度的增长原理   在软基路堤设计和施工中，有一个重要依据，即软基的强度随荷载的增加以及时间的推移而逐渐增加。一般黏土的抗剪强度可用库仑公式表示 式中，C为原始粘聚力，为有效应力，为摩擦角。   原始粘聚力由土颗粒之间的分子引力形成，随土的压实和土颗粒间的距离减小而增大，即C为变化值;同样也为变化值。因此 为一变化值，如图1所示。地基土的P-S曲线，如图2所示。   图2中oa段为压实阶段，当P在(比例界限)内时，地基土产生的变形主要是在荷载作用下，土的孔隙减小，地基被压缩而产生的变形。此时土中各点的剪应力均小于土的抗剪张度，土体处于弹性平衡状态。ab和bc段为剪切破坏阶段，当P超过和(极限荷载）时，P-S曲线不再保持直线，地基土开始向四周挤出，直到地基土中开始形成连续滑动面。   从以上可以得出结论当P在范围内，P越大，时间越长，土体不断压缩变形越大，原始粘聚力C越大，则土体强度越大，如图3所示。当P超过或时，地基土会有破坏趋势或失稳而破坏。3软基路堤施土中可能出现的工程问题(1)由于施土填筑速率控制不当造成土程事故。    (2)由于地质情况的复杂性，使实际地质情况与原设计有较大出入，由于填筑过程中缺乏及时监测而造成工程事故。(3)软基路堤的危害还表现在后期的长期运营过程中，由于残余工后沉降较大，而引起路面过早破坏。   如何控制填筑速度并知道加荷水平没有大于地基强度增长情况呢?在成南路较为有效的方法是:通过观测路堤的沉降情况和侧位移情况，判定当前路堤稳定情况，控制当前的填筑速率。4观测项目成南高速公路路堤施工观测项目及内容见表1。观测项目仪具名称观测目的地表沉降量地表型沉降计(沉降盘)用于沉降管理。根据测定数据调整填筑速率;预测沉降趋势，确定预压卸载时间和结构物及路面施工时间;提供施工期I间沉降土方的计算依据。地表水平位移量及降起量地表水平位移桩(边桩)用于稳定管理。监测地表水平位移及隆起情况，以确保路堤施工的安全和稳定。5观测仪器的埋设   一般地段沿纵向每隔100～200m设置一个观测断面。桥头路段应设置2～3个观测断面，沿河等特殊路段应酌情增设观测点;对于路堤较高(大于12m)，其下有排水板或碎石桩等处治措施时，应适量缩短观测断面间距。对于上述段落，要求观测断面I纵向间距不大于100m。观测仪器埋设位置与仪器尺寸大样如图4、图5所示。     沉降盘一般在路堤中央埋设，对于重要的段落，可在较危险一侧路肩位置增加埋设点。   侧位移桩在两侧均应埋设。在地形趋势明显，一侧软基或填方高度明显大于另一侧时，也可只在较危险一侧埋设。   基准桩和套管接长可用螺纹联接，在方便时可焊接;边桩长度不应小于1.5m，断面可采用正方形或圆形，并在桩顶预埋不易磨损的测头。   一个断面设4个边桩，埋设间距5m，外设基准桩，基准桩应在路堤坡脚外30m以上采用钢尺量测法。6观测精度和频率(1)量测精度要求   水平位移可用测距仪或钢尺测量，测量仪精度+5mm;钢尺测量精度不低于测距仪精度。侧位移的高程应采用型水准仪，以二级中等精度要求的几何水准测量高程，观测精度不大于1mm。沉降盘的竖向位移采用直钢尺量测套管与基准桩的相对位移的方法，量测精度不大于1mm  。(2)观测频率   在填方高度较低时，可不控制填筑速率，软基观测间隔大于15d。在软基高度接近或超过临界高度后，每填筑一层进行一次观测，应控制填筑速率，软基观测间隔不大于5d。对于有异常情况的软基处理段落，应暂停加荷，每天进行软基观测直到该段落稳定为止。路堤填筑完成后，预压期间观测应视地基稳定情况而定，一般半月或每月观测一次，直到预压期结束。7填筑控制标准   按相应规范路堤稳定控制标准为:路堤中心线地面沉降速率每昼夜不大于1.0cm，坡脚水平位移速率每昼夜不大于0.5cm。用观测结果结合沉降和位移发展趋势进行综合分析，路堤填筑速率，以水平位移控制为主，如超过此限立即停止填筑。8资料整理与汇总   每次观测按规定格式作记录，并完整保存，及时整理、汇总观测结果。根据观测资料，结合填筑情况整理出软基填土与沉降曲线和软基填土与侧位移曲线。9异常情况的发现与处理(1)异常情况的判定 1）在沉降或侧位移观测结果超过控制标准时。2）尽管观测结果未超过控制标准，但在趋势曲线上越来越大，且呈明显不收敛趋势。3）在路堤出现明显的异常征兆时。(2)处理方法   当路堤稳定出现异常情况而可能失稳时，应立即停止加载并采取果断措施，待路堤恢复稳定后，方可继续填筑。对有破坏趋势的软基处治段落，每天进行软基观测直到段落稳定为止。10结语   通过上述方法，在成南路软基路堤施工过程中，地表的沉降和侧位移得到了有效监控，很好地控制了路堤的填筑速率，软基路堤合格率为100%;且工后残余沉降在规范标准之内。最终加快了施土进度，工程质量优良，取得了较好的经济效益和社会效益。   我国软土地基分布广泛，有在沿海一带广泛分布的海相及河相沉积层，也有在我国内陆地分布的湖相、沟谷相沉积软土。在上述沉积层上填筑路基过程中，采取对地表沉降和侧位移的全过程监控，既可保证质量，又可提高工效，成南路软基路堤施工的监测技术具有一定的借鉴意义。