hx-1改进型沉降杯路基沉降观测施工工法(路基填方)

'HX-1改进型沉降杯路基沉降观测施工工法（山东xx路桥工程公司）1前言随着交通事业的迅猛发展，各种复杂而大型的高速公路日益增多。目前，山东省高速公路多为填方路基，路基的填筑改变了地面原有的状态，对地基施加了一定的压力，这就必然会引起地基及周围土层的沉降变形。为了合理控制路基填筑速度，保证新建公路的正常使用寿命和稳定性，为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，填方路基沉降观测的必要性和重要性愈加明显。2工法特点2.1HX-1改进型沉降观测设备简单，易于掌握。且耐久性好，能满足长期沉降观测的需要。2.2与传统沉降观测设备相比，HX-1改进型沉降观测设备易于保护，受设备影响较小，不影响正常路基填筑施工。2.3采用HX-1改进型沉降观测设备，能大大提高了路基沉降观测的精度，保证数据的准确性。3适用范围本工法适用于公路工程施工中的填方路基沉降观测。4工艺原理HX-1改进型沉降观测设备（图1）利用在相同大气压强下密闭管道两端液面高度相同的连通器原理，将路基沉降点难以观测的高程引至路基外进行观测。HX-1改进型沉降杯埋置于路基底面，由于路基填筑荷载作用造成地基土加速固结沉降，沉降杯伴随着路基一起发生垂直下降，其沉降量可通过测量沉降观测杯测管液面高度同步获取。（a）沉降观测杯（b）观测杯图1HX-1改进型沉降观测杯5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程-9- 施工工艺流程图见图2。5.2施工方法及主要工序操作要点5.2.1施工准备（1）平整场地在埋设HX-1改进型沉降杯之前先对原有地面进行整平，清除地表植被、树根、管道等杂物，并进行集中堆放或运至路基外处理。平整好的场地应大致平整，不应有淤泥和水坑。施工准备平整场地开挖管槽埋设沉降杯测量放样埋设方桩测量液面高程设备、材料进场图2施工工艺流程（2）开挖管槽在平整好的场地上先填筑2层路基土，填筑总高度约60cm，再从路基中心到路肩逐渐加深开挖管槽，一般加深高度不小于30cm。（图3）（a）开挖管槽（b）观测管铺设图3开挖管槽及观测管铺设（3）埋设沉降杯-9- 将沉降杯放置于待观测点，在距离原地面约50cm高度处埋设沉降杯，并用砂浆或砖块固定，沉降杯尽量放置水平，进水管、出水管与沉降杯连接部位连接牢固，不能漏水。再将进水管和出气管顺着管槽铺设，铺设完成后从测管观测端将钢管分节套在测管上，并用细土进行掩埋，然后人工或者用小型压实机具进行压实，且在两端预留适当长度的测管，以防止因路基沉降测管拉伸而导致测管破裂。在观测端对测管进行区分和编号，并用塞头堵塞，防止泥土等污物进入（图4）。沉降变形观测点应设立在沉降变形体上能反映沉降变形特征的位置。一般填土路基，每个断面需埋设3个沉降观测设备。如果选择全幅埋设，应将3个设备分别埋于左路肩、路中心、右路肩;如果选择半幅埋设，可将3个设备分别埋于路肩、1/4路面总宽处及路基中心。沉降观测杯断面的纵向间距一般为50m左右，特殊路段可根据实际情况加密布设。（图5）沉降观测杯应高于沉降观测平台约70cm，且观测管两端有30cm高差，这样既可以避免测管中出现气泡、造成观测误差，又可以防止因路基沉降测管中液面下降至观测平台以下无法观测。图4沉降杯埋设示意图图5沉降杯布置示意图（4）埋设方桩方桩埋设应尽量避开排水沟和护坡道等位置，一般选在边坡坡脚位置进行埋设。方桩下部用混凝土浇筑60cm×60cm的平台，混凝土厚度宜为10cm以上。方桩侧面设置标尺，并用铁丝将测管固定在方桩上方便以后观测。5.2.2检测流程-9- （1）用水准仪观测方桩桩顶高程h1，记录测量位置和高程方便以后复核。并用红色油漆标记方桩顶面测量位置。（2）拔出测管塞头，向水管内缓慢补水，等液面连续三次稳定在同一位置后，停止补水。同时用红色油漆标记此液面位置，在此位置用水平尺画出水平线，此水平线高程为埋设沉降杯处路基沉降初始高程h2。（3）从方桩顶面红色油漆标记位置向下引尺，分别读取并记录水管液面距离方桩顶面高度h3（必须保证刻度尺竖直），则路基沉降初始高程（油漆标记水平线）h2=h1-h3。（4）读数完毕后，用塞头堵住测管。（5）再次测量时，重复（2）补水步骤，待液面稳定后用钢尺量取液面距离初始水平线高度h4，路基沉降高度h0=h2-h4。（6）用塞头堵住测管防止污物进入，以备下次测量使用。（a）水准测量（b）沉降量测量图6沉降量检测5.2.3沉降检测一般要求（1）观测人员：每次观测要有具体负责人员到现场安排进行。在沉降观测点附近设置便于长期观察的水准点，并严格控制其水准点高程，便于观测桩顶高程。如发现桩顶高程变化应及时进行记录和相应调整；有关观察的设备、仪器在每次观察时要进行校核检查，以确保观测数据的准确性；观测点的每次观测要统一由专人负责收集、整理，记录要准确、详细。（2）观测精度：国内规定一般路段的工后沉降≤0.30m，在国际测量工作者联合会(FIG)第十三届会议工程测量组的讨论中提出:“如果观测的目的是为了使变形值不超过某一允许的数值而确保所监测对象的安全,则其观测误差应小于允许变形值的1/10～1/20。”按此规定并结合相关规范，每次沉降观测的允许误差应保证在0.5mm-2mm。5.2.4沉降观测成果计算-9- 每填筑一层填料进行一次观测。如果两次填筑间隔时间较长，每3天观测一次。路基中心竖直位移量大于10mm/d时，要停止路基填筑施工，待沉降位移、速率稳定后再进行路基填筑施工。路基填筑完毕后，每隔14天进行一次定期观测，直到预压期完成为止。沉降观测完成后，由专业技术人员负责将沉降观测数据进行整理和计算。沉降观测点数据整理图例（图7、图8）图7沉降观测记录示例图8时间-累计沉降量曲线-9- 6材料与设备材料、机具设备表2每套机具设备表表2序号名称型号数量备注1沉降杯HX-1改进型1套2进水管1套3出气管1套4φ2cm钢管钢管壁厚≥1mm2件可分成多节5钢尺50cm1个6水准仪DSZ31台7自喷漆1桶7质量控制7.1工程质量控制标准（1）《精密工程测量规范》（GB/T15314-94）；（2）《地面沉降水准测量规范》（DZ/T0154-95）；（3）《地面沉降监测技术要求》（DD2006-02）；（4）《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）；（5）施工图纸及招标文件等。7.2质量保证措施7.2.1各工程项目部应成立专门检测小组，小组人员必须培训后才能上岗，并固定观测人员。检测小组负责沉降观测杯的埋设、测量和保护工作，小组人员分工明确，责任到人。检测小组要由专业人员组成，并按规定监测项目和频率进行全过程监测和记录，按规定格式和内容提交观测数据，确保其真实性、可靠性和全面性。7.2.2项目部要对检测小组人员进行全面技术交底，同时做好图纸会审、观测方案申报等工作。7.2.3沉降观测杯埋设时应根据现场情况进行统一编号。沉降观测杯附近一米范围内土方应采用人工摊平及小型机具碾压，不得采用大型机械推土及碾压，并配备专人负责指导，以确保沉降观测杯不受损坏。7.2.4-9- 各施工队应制定稳妥的保护措施并认真执行，确保沉降观测杯不因人为、自然等因素而破坏，并制作相应的标示旗或保护架插在上方。路堤填筑过程中，派专人负责监督监测断面的填筑。7.2.5进入冬季应在测管外侧包裹保温材料，防止测管中水结冰或测管冻胀破损。8安全措施8.1成立项目施工安全小组，小组负责制定安全生产的目标、安全管理指标、安全管理方案，对安全生产状况进行评价与考核。8.2落实安全生产责任制。项目经理为安全生产第一责任人，并层层签订安全责任书。施工人员进入工程现场，签订《工程施工质量和安全生产目标责任书》，明确责任，做到一岗双责。8.3施工中，严格执行各种有关安全生产法规。施工期间，严格执行工前讲安全、工中检查安全、工后评比安全的“三工制”，并在工地醒目位置树立安全生产操作规程。专职安全员持证、挂牌上岗。每天现场检查指导安全措施落实，发现问题及时汇报和处理。本工程从中标价中提取不低于投标控制价上限值1%的安全专项基金，用于安全设备、防护用具及设施更新、施工措施落实、生产条件的改善等。8.4制订安全生产自查自纠办法，定期召开安全检查会议，对安全工作进行业绩奖罚兑现。9环保措施9.1成立环保小组，负责按环保标准制定奖罚措施，落实环保责任，负责检查、监督各项环保工作的落实。对施工人员进行环保教育，使人人心中都明确环保工作的重要意义。积极主动参与环保工作，自觉遵守环保的各项规章制度。9.2保护好公路用地范围之外的现有绿色植被，尽量减少施工对既有植被的破坏。当修建临时工程时，在施工完成后及时进行拆除和恢复。9.3做好废弃物处理，生活及工程污水不得污染水源和耕地；所有生产及生活垃圾均需定点堆放，外运至环保部门指定地点处理，不得乱抛乱弃。9.4定期组织环保检查，及时处理违章事宜。10资源节约本工法的最大优点在于采用新型沉降观测设备HX-1改进型沉降观测杯，设备造价低，人员投入少，且安装费用和后期维护费用低，可节约大量的材料资源和人力资源。-9- 11效益分析11.1经济效益HX-1改进型沉降观测杯造价低，操作简便，设备、人员投入少，安装费用和后期维护费用低，与传统的地面沉降观测仪相比可降低施工成本约40%-50%。11.2社会效益HX-1改进型沉降观测杯设备材料成本较低，符合当前节能减排的总体要求；而且施工简便、观测精度高，不影响正常的路基填筑施工，具有良好的社会效益。12应用实例12.1山东省xx至xx高速公路工程九合同xx至xx高速公路位于山东省西南部，是山东省交通“十五”发展计划及2010年发展规划目标“五纵连四横、一环绕山东”公路网主骨架的重要组成部分，同时也是交通部新近规划的国家重点干线公路网布局规划中xx至xx(口岸)公路的重要组成部分。xx至xx高速公路北接xx(京沪)高速公路及xx市绕城高速公路南段，南连xx至xx高速公路，是xx、xx、xx西部等地市通往省会城市xx的交通捷径。建设本段公路对完善山东省高速公路网，充分发挥路网整体功能，加强沿线各地、市、县与省会间的交通及经济联系，加快国家重点干线公路网建设等具有重要的促进作用。山东省xx至xx高速公路工程九合同段位于山东省xx县内，由山东xx路桥工程公司中标承建，是山东省重点建设项目。该合同段起止桩号为K76+636.4-K92+600，全长15.96公里，技术标准为高速公路，双向四车道。本项目采用HX-1改进型沉降杯进行沉降观测，合理控制了路基填筑速度，保证了路基填筑质量，取得了较好的经济效益和社会效益。12.2xx至xx公路xx至xx段第一合同段xx至xx公路是《山东省高速公路网中长期规划》“五纵、四横、一环、八连”高速公路网中的重要组成部分，是“八连”中的第七连，是京台国家高速公路xx至xx段的平行线，是xx、xx间的第二条高速通道。济徐高速的立项建设能有效完善山东、江苏两省高速公路路网结构，缓解xx、京沪高速的交通压力，改善xx、xx、聊城和xx西南部县区交通条件和招商引资环境，并对促进省际交流和沿途经济发展具有重要意义。由山东xx路桥工程公司承建的xx至xx公路xx至xx段第一合同段K1+607─-9- K7+699路段路基填筑高度大部分为4-7m，少部分为8m以上的高填方路基。本项目采用HX-1改进型沉降观测杯进行沉降观测，共埋设53套，使用状况良好。经长期观测，多次总结成功开发出HX-1改进型沉降杯路基沉降观测施工工法，并按照本施工工法进行施工，减少了工程投资，获得了较好的经济效益。-9-'