公路变形（精选8篇）
公路变形 篇1
一、工程概况
某公路一、二期全长约31公里，为全封闭高速公路。一期工程已竣工十三年，二期工程已竣工八年，现已成为广州市南北交通的主要通道，对缓解市内的交通压力，疏导过境车流起到越来越大的作用。为了对工程质量、安全的评价提供依据，为了养护、维修提供必要的数据参考，路桥管理公司委托专业测量公司对公路结构进行日常变形监测工作。
二、原有资料成果
全线设有8个水准基准点及一些Ⅰ级导线点，水准点为2000年施测的三等水准点，Ⅰ级导线点为1996年施测点。分别为广州市独立坐标和广州城建高程，经多次使用，这批成果可靠，可以作为本次变形监测的起算数据。公路各结构变形监测点(除个别点外)均完好，可直接进行变形监测。
三、监测内容和精度要求
1. 某高速公路变形监测的内容
监测的主要内容如下：四等水平位移监测基准网联测、二等垂直位移监测基准网联测、路面沉降监测1 256点、高架桥桥墩沉降监测2 070点、水上高架桥桥墩沉降监测80点、大桥主桥桥墩水平位移监测50点、桥台水平位移监测300点、桥跨中沉降监测690点、边坡平台水平位移监测200点、高边坡支护水平位移监测200点、高挡墙水平位移监测120点，高挡墙沉降观测点120等。
2. 精度要求
平面控制测量的具体精度要求见表1所示。高程控制测量的具体精度要求见表2所示。GPS水平位移监测基准网，不受测角中误差和水平观测测回数指标的限制。
四、观测仪器
具体的监测仪器及其对象见表3所示。
五、观测方法
1. 平面控制测量
四等GPS观测采用四台科力达K7仪器按边连式推进，与该段以前测量时所作的平面控制点联测，在条件允许的情况尽可能多联测控制点。四等GPS观测应遵照下表的相关指标执行。
每天观测完后应及时下载数据，并进行基线解算。对于不能满足《规范》要求的基线，及时进行补测。基线解算及平差采用随机软件《科力达Gps数据处理》进行，平差前先采用世界大地坐标系WGS-84的椭球参数进行同、异步环闭合差与复测基线较差的检核，当符合《规范》的要求后，应首先以一个点的WGS-84系坐标作为起算依据进行无约束平差，检查GPS基线向量网本身的内符合精度、基线向量间有无明显系统误差，并剔除含有粗差的基线，当满足《规范》的要求后，再输入已知控制点利用对应坐标系椭球参数进行二维约束平差。
重复基线测量的差值应符合下式的要求：
同步环闭合差应符合下式的要求：
式中：W-同步环坐标分量闭合差(mm)
σ-标准差(mm)
n-同步环中的边数
异步环闭合差应符合下式的要求：
式中：V-异步环坐标分量闭合差(mm)
σ-弦长标准差
n-异步环中的边数
2. 垂直控制测量
按工程测量规范中的要求和工程实际情况，采用数字水准仪(DL-502)、铟瓦标尺，按二等水准测量精度要求，采用闭合导线法固定仪器、固定人员、固定线路进行施测。施测过程中严格遵守以下操作要求:
往测的奇数站：后、前、前、后;往测的偶数站：前、后、后、前;返测时观测方法与往测方法相反;每测段或全线路一定为偶数站落点。并要求视距长≤30 m，前后视距差≤0.5 m，前后视距累积差≤1.5 m，视线高度≥0.5 m，基辅尺所测高差较差≤0.4 mm;闭合差≤±0.3 mm(n为测站数)。根据测点的高程变化值，通过数据处理分析，计算实际沉降值，并分析产生的原因，确定控制点的可靠状况。
3. 路面沉降监测
路面沉降监测点布设在线路两边护栏边10cm处，间隔50米左右。路面沉降监测按国家二等水准的精度实施。水准路线组成闭合环，与多个高程点起算点共同组成水准网进行严密平差，确定观测点的高程值。
4. 匝道、主线主要桥台位移监测
根据××高速公路监测平面图，每个桥台前的桥墩上布设3个起算点。以原有的Ⅰ级导线点的一个方向和一个点的坐标作为起算数据，按Ⅰ级导线点的精度联测各桥台的起算点，同一桥台起算点间误差小于2 mm。监测网的施测精度按Ⅰ级导线，采用联脚架法，转站只动仪器，机座不动。保证监测点相对起算点点位中误差不大于2 mm。
5. 桥台水平位移监测
在帽梁边下缘设有水平位移监测点，用垂准仪将监测点投影到地面，并做好标志。检查与上次的投影监测点的偏差，如果上次投影破坏了，就用全站仪进行恢复。位移监测时，采用四等测边精度施测，将监测点和起算控制点组成测边交会网，每个监测投影点与3个邻近的控制点联测，平差计算进行严密平差，给出监测点的准确坐标。
6. 挡墙顶和边坡平台监测点位移监测
水平位移观测点布置在支护结构墙顶。使用小角法进行观测，在选定的水平位移监测基准点上安置全站仪，精确整平对中，瞄准另一端的水平位移监测基准点作为起始方向，依次按方向观测法测定水平位移观测点与基准点连线偏离起始方向的角度，本次观测角度与上次观测角度之差为本次观测变动值△α，水平位移观测点到基准点的水平距离值由全站仪测出。如下图2：以A为站点，AA′为起始方向，T为观测点，AT的距离为d(单位mm)，通过公式δ=△α×d/206265计算出监测点的位移量。
六、监测措施
(1)由于公路部分路段山高林密，测量组员选择GPS信号良好的道路区域建立临时控制网，临时点位不需要埋石，组网后进行平差计算，再用全站仪通过临时控制点检查原有控制点的点位偏差，可以减少平面控制点复核工作量，同时减少GPS受环境因素的影响，提高工作效率。
(2)针对车流量大的问题，测量组员在测站的前后50米范围内用雪糕筒设置警示标志，临时分隔车道，引导交通，指引车辆绕过测量作业路段，保护测量现场仪器和人员。
(3)选择上午和中午车辆少的时段对桥面进行沉降监测，尽量减少车辆震动对沉降观测的影响。
七、结束语
通过对某高速公路变形监测工程中所遇到的问题进行深入的分析，采取了相应的作业措施，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果和首次观测结果相一致，使观测值更真实，保质保量按期完成监测任务，对于以后类似工程具有重要的借鉴意义。
摘要：高速公路是服务年限长、整体延伸长度大、行车速度快的特殊线型构筑物。高速公路路基的承载能力与稳定性受路基变形的影响较大,对高速公路进行变形监测具有重要的意义。本文结合某高速公路变形监测工程实践,针对高速公路监测作业环境复杂的特点(要确保线路正常运营,不能封闭公路进行监测作业;路边树密集,无法直接使用静态GPS做平面控制测量;车流量大,桥面振动干扰大等)进行了深入的分析,并提出了应对的措施,对类似监测工程具有借鉴的意义。
关键词：高速公路,变形监测,平面控制,GPS测量
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准《工程测量规范》(GB50026-2007).
[2]中华人民共和国行业标准《建筑变形测量规程》(JGJ8-2007).
[3]中华人民共和国国家标准《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T18314-2009)
公路变形 篇2
关键词：高速公路；拓宽路基；差异变形；改扩建；新老路基；交通系统
中图分类号：U412 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）34-0101-02
对高速公路进行改扩建，指的是在原有高速公路的基础之上，对其进行改建或者扩建，从而进一步提高其道路等级或者是对其通行能力进行改善的一项工程。随着社会的不断发展与进步，原有的高速公路的实际使用远远超过其设计能力，从而出现了交通阻塞现象，甚至还造成交通事故的发生。因此，为了适应社会发展对高速公路提出的新要求，必须要开展高速公路的改扩建，提高其性能，让其为经济发展提供良好的服务。
1 高速公路改扩建新老路基差异变形的影响因素
1.1 路面加宽
第一，加宽方式。就目前情况来看，高速公路改扩建中，比较常见的加宽方式有两种：一种是单侧加宽，另一种是两侧加宽。经过相关的试验表明，在加宽宽度不变的情况下，两侧加宽较之单侧加宽更有优势，前者在新路基的绝对沉降、差异沉降均比较小。因为在两侧加宽条件下，老路的受力和变形都比较均匀。但是，站在施工角度来看，两侧加宽的难度大、工作面小，所以不利于施工。第二，加宽宽度。在高速公路的改扩建中，不管是单侧加宽还是两侧加宽，其加宽宽度都会影响新老路基的差异变形。加宽宽度越大，对新老路基的差异变形影响也越大。第三，加宽路基的填筑高度。这里通过试验两侧加宽相同的条件下，不同填筑高度对路基差异变形的影响。结果表明，当填土高度增加时，新老路基的水平位移、沉降、差异沉降都会随之增加。
1.2 削坡方式
在高速公路的改扩建过程中，当完成地基处理的工作之后，需要对老路基边坡进行削坡处理，其削坡方式同样对新老路基的差异变形产生影响。当边坡削坡越陡峭，新老路基发生不均匀沉降的几率也越大。
1.3 台阶开挖深度
完成削坡处理后，在高速公路的改扩建中，还需要对边坡台阶进行开挖，从而增加新老路基的叠合面积。一般情况，台阶开挖宽度越大，新老路基的沉降量和差异沉降就越小。这是因为台阶开挖宽度越大，新老路基的结合面积也就越大，两者更趋向于一个整体，从而大大减少了沉降变形。
1.4 施工扰动
老路基经过多年的通车使用之后，路基的工程特性也会逐渐稳定下来。但是，经过高速公路的改扩建之后，新路基的施工就会扰动其稳定性。因此，在施工的过程中，需要考虑施工扰动对新老路基差异变形的影响。在加固的过程中如果采用重型动力加固法，新老路基发生的沉降也越大。
1.5 处理区的参数
这里主要讨论刚度差异对新老路基差异变形的影响。在高速公路的改扩建中，由于填筑土体在物理力学参数方面存在很大的差异，再加上施工方法的差异，所以新老路基的刚度也会存在差异。本文用回弹模量来表示新老路基的刚度，经过相关试验表明，当新路基的模量发生变化时，老路基的差异沉降没有发生太大的变化，仅仅是对新路基的沉降产生影响。
1.6 路基填料
第一，强度指标。在高速公路的改扩建中，需要运用相关的填料。经过相关的研究表明，填料的强度会影响新老路基的差异变形。当填料的强度指标加大时，改扩建的路基的稳定性能也会随之增高。第二，填料重度。随着填料重度的加大，新老路基的沉降、差异沉降都会随之增大。
1.7 交通荷载
高速公路发生沉降，主要有两个方面的原因：一方面是由于受到路基堤身和地基排水固结变形的影响，另一方面是由于受到车辆荷载的影响。因此，在高速公路的改扩建中，需要考虑交通载荷的影响。
2 高速公路改扩建过程中拓宽路基的施工技术分析
在高速公路的改扩建中，其施工技术直接影响高速公路的经济效益和社会效益。因此，在施工的过程中，必须要做好以下四个方面的工作。
2.1 做好施工准备工作
在拓宽路基施工之前，需要做好相关的准备工作，主要包括以下两个方面的工作。第一，施工单位需要熟悉施工图纸，并且做好现场施工调查工作。第二，路基填料的选择。在选择填料时，需要根据不同的情况采用不同的填料。比如在土质路基中，为了保障拓宽路基的稳定性，需要选择稳定性比较强的填料，常见的有两大类：一类是石质土，主要包括卵石土、漂石土；另一类是工业矿渣，主要包括建筑废料、钢渣等。
2.2 做好地基处理工作
在地基处理中，需要根据不同的要求进行施工，常见的地基处理主要包括以下三种：
2.2.1 一般土质地基。首先，需要对原地表进行清表处理，一般情况下，清除表土的深度要达到15厘米，然后根据相关的规范，对地面的坑、洞等比较低凹的地方进行回填、压实。当基底属于松散土时，为了提高压实度，在压实之前还要进行翻晒处理。
2.2.2 软土地基。在高速公路的改扩建中，如果遇到软土地基，需要采取有力的措施，大大降低地基的压缩性，进一步提高其承载力，从而有效保障地基的稳定性。一般来讲，处理地基稳定性的方法中，比较常见的有垫层处理法、反压护道法等；在地基的沉降处治中，比较高效的方法有排水固结法、加载预压法等；在两种处治都比较有效的方法，则有振动置换法、加固土桩法等。
2.2.3 排水处理。在路基处理中，由于路基填筑体自身具有一定的渗透性能，所以存在于地面上的一些水分会渗入路基内部，从而影响拓宽路基的稳定性。因此，这里需要采取拦截、引排等措施，做好拓宽路基的排水工作。
2.3 做好拓宽路基的压实与搭接工作
2.3.1 拓宽路基的压实。在拓宽路基的压实中，需要处理好土的含水量、土的性质、压实功、碾压温度、压实土层的厚度等多方面的因素，然后合理选择碾压机具和方法，确保压实工作达到相应的标准。
2.3.2 拓宽路基的搭接施工技术。在高速公路的改扩建中，实行搭接施工，主要是为了缓解路基的不均匀沉降，从而有效避免裂缝现象的发生。就目前来看，在拓宽路基的搭接施工中，常见的方法有冲击强压或者是强夯（主要是针对新老路基的集合部位），这两种方法都可以有效提高改扩建工程的施工质量。
2.4 做好排水系统工作
在拓宽路基的施工过程中，还需要做好相关的排水工作，比如对地下水和地表水进行拦截，避免其进入路基，或者是铺设隔水土工布等。
3 结语
综上所述，高速公路改扩建是一项非常复杂的工程，需要考虑的因素非常之多。在路基处理中，需要考虑新老路基差异变形的影响因素，从而选择良好的施工措施，保障改扩建公路的施工质量，推动我国高速公路建设的良性发展。
参考文献
[1] 郝镭.G220菏泽段改建工程新老路基差异变形影响因素研究[D].山东大学，2013.
[2] 旺珍.西藏中尼公路改建工程路基拓宽技术方案及施工技术研究[D].重庆交通大学，2010.
[3] 张大伟.内蒙古地区公路改扩建工程路基差异沉降控制技术研究[D].长安大学，2012.
[4] 王贤良.公路新老路基结合处治技术的研究与应用[D].长安大学，2011.
[5] 李磊.山区公路改扩建路基变形特性及稳定性研究[D].长沙理工大学，2012.
公路路基变形原因及措施 篇3
1.1 路基受力与工作区
作用于路基的荷载, 在路基自重和汽车的轮重, 在这两种荷载的共同作用下, 路基在相当深度范围内均处于应力状态。正确的路基设计与施工应使路基在荷载作用下, 尽可能只产生弹性变形, 以使其在车轮驶过后, 能很快恢复原状, 以保证路基相对稳妥, 路面不致破坏。由于路基与路面不是均质体, 路面的刚度及单位重量均较路基土大, 路基工作区的实际深度将随路面强度的增加而减小。
1.2 路基土的受力特征
路基土的受力特征是由构成路基用土的物理性质决定的。路基土的内部结构十分复杂, 是一种固体颗粒、水和气体组成的三相体系。由于其内部结构上的特殊性, 使得它在工程力学性质上与其他工程材料有较大的差别, 其中最突出的就是土在受力时的非线性变形特征。土是具有流动性质的材料, 在荷载作用下的变形, 不仅与荷载的大小有关, 而且还与荷载作用的持续时间有关。由于土颗粒之间力的传递以及土颗粒之间的相对位移都需要一定的时间, 故在施加荷载的初始阶段, 变形量随荷载持续作用时间的延长而增加, 而后逐渐趋于稳定。汽车在道路上行驶时, 车轮对土基作用时间短, 在这一瞬间, 动载作用产生的塑性变形比静载长期作用下产生的塑性变形要小得多。土基承受着车轮荷载的多次重复作用。每一次荷载作用以后, 回弹变形很快消失, 而塑性变形则不能消失, 由此产生塑性变形积累, 即随着荷载作用次数的增加, 总变形量将逐渐增加。土基在重复荷载作用下产生的累积变形最终可能导致两种截然不同的结果。其一是土体被逐渐压密, 土颗粒之间进一步互相靠拢, 每一次加载所产生的塑性变形量愈来愈小, 直至稳定;其二是土体在荷载的重复作用下引起的剪切变形不断发展, 形成能引起土体整体破坏的剪切面, 最后使土基达到破坏, 失去支撑荷载的能力。
1.3 土基的荷载——弯沉关系
实际上, 在荷载作用下, 土基内的应力沿竖直方向和水平方向都是变化的, 土基内个点的模量也各不相同。但要在路盲结构分析中考虑这种模量变化的路基结构, 则过于复杂。因此在工程实际中, 常直接研究土基表面在局部荷载作用下的垂直变形特性来研究土基的变形情况。即用压入承载板试验测定荷载-弯沉关系, 将反映荷载-弯沉关系的模量看成是土基的一个当量均匀模量值, 由此而得出的土基顶面变形与考虑各点模量为变量时得出的数值大致相同。
2 路基的常见病害
路基常年暴露在大自然中, 经受着土体自重、行车荷载和自然因素的作用。由于水、温度及各种荷载的作用, 路基的各部分将产生可恢复的变形和不可恢复的变形。路基的不可恢复变形有可能使路基的强度和密实度有所增加, 但也有可能引起路基高程和边坡坡度及形变的改变, 严重时则造成土体位移, 危及路基的整体性和稳定性, 造成路基的各种破坏。因此, 在路基的设计、施工和养护过程中, 应使路基不产生危害路基及其各部分完整和稳定性的变形。
2.1 路基沉陷
路基沉陷是指路基表面在垂直方向产生较大的沉落, 路基沉陷有两种情况, 其一是路基本身的压缩沉降, 又称沉缩;其二则是由于路基下部天然地面承载能力不足, 在路基自重的作用下引起沉陷或向两侧挤出而造成的。路基沉缩主要是由于路堤填料选择不当、填筑方法不合理、压实不足或路堤内部含有过度保水区等因素引起的。在荷载和自然因素的共同作用下, 路堤产生沉缩破坏。
2.2 边坡滑塌
路基边滑塌是最常见的路基病害。根据边坡土质类别、破坏原因及规模的不同, 可分为溜方与划破两种情况。溜方是由于少量被水饱和的土体沿土质边坡向下移动所形成, 常指边坡表面薄层土体下滑, 其主要原因是流水冲刷边坡或施工不当。滑坡是指一部分土体在自重作用下沿某一滑动向下滑动, 主要是由土体稳定性不足引起。路堤边坡坡度过陡、边坡坡脚被水淘空或填土层次安排不当是路堤边坡滑坡的主要原因:而边坡高度与天然岩层的性质不适应或存在粘土层与蓄水砂石层交替分层及有倾向于路堑方向的斜坡层理等现象, 则是引起路堑边坡滑坡的主要原因。
2.3 边坡崩塌和碎落
崩塌和碎落均属于路堑和半路堑的破坏现象。碎落是软弱石质经风化而成的碎块沿坡而大量向下滚落。堆积的碎块可能堵塞边沟和侵占部分路基。崩塌是指大块岩石脱离边坡坡面并沿边坡向下滚落, 其主要原因是路堑开挖后, 个别地段原有的天然平衡状态遭到破坏, 特别是当岩石层有向路堑方向倾斜的节理, 并有水或地震的破坏作用时常发生。
3 放置措施
3.1 滑坡的防治
滑坡的类型很多, 且成因复杂。因此, 在防治和处理滑坡时, 要针对各种不同情况采取不同的防治措施。公路上的滑坡多发生于路基上边坡, 这是因为修筑公路破坏了地貌自然的平衡。因此, 防治滑坡的措施应以排水疏导为主, 在配合抗滑支撑措施, 或上部减重, 维持边坡平平衡。其主要方法有以下几种。
3.1.1 地面排水。滑坡体以外的地面水, 应予拦截引离;滑坡体上的地面水要主义防渗, 并尽快汇集引出。
3.1.2 地下排水。排除滑坡地下水的工程措施, 应用较多的有各式渗沟, 包括:
a.支撑渗沟, 用以支撑不稳定的滑坡体, 兼起排除和疏干滑坡体内地下水的作用, 适用深度为2~10米。支撑渗沟有主干和分支两种。主干平行于滑动方向, 布置在地下水露头处或土中水形成坍塌的地方, 支沟应根据坡面汇水情况合理布置, 可与滑坡移动方向成30度-45度交角, 并可伸展到滑坡范围以外, 以起挡截地下水的作用。
b.边坡渗沟, 当滑坡前缘的路基边坡有地下水均匀分布或坡面大片潮湿时, 可修建边坡渗沟, 以疏干和支撑边坡, 同时, 也能起到截阻坡面径流和减轻坡面冲刷的作用。
c.截水渗沟, 当有丰富的深层地下水进入滑体时, 可在垂直于地下水流的方向上设置截水渗沟, 以拦截地下水, 并排出滑坡体外。
3.1.3 减重。
减重就是在滑体后缘挖除一定数量滑体面使滑坡稳定下来。这种措施适用于推动式滑坡, 一般滑动面不深, 滑床上陡下缓, 滑坡后壁或两侧有岩层外露或土体稳定不可能在发展的滑坡。减重主要是减小滑体的下滑力, 不能改变其下滑趋势, 所以减重常与其他整治措施配合使用。
3.2 翻浆的防治
防治翻浆的基本途径是:防止地面水、地下水或其他水分在冻结前或冻结过程中进入路基上部;在化冻期, 可将聚冰层中的水分及时排除或暂时蓄积在透水性好的路面结构层中;改善土基及路面结构;采用综合措施防治。
3.2.1 做好路基排水, 提高路基
良好的路基排水可以防止地面水或地下水侵入路基, 使路基土体保持干燥, 从而减轻冻结时水分聚流的来源, 这是预防和处理地面水类和地下水类翻浆的首要措施。提高路基是一种效果显著、简便易行、比较经济的常用措施。增大路基边缘至地下水或地面水位间距离, 使路基上部土层保持干燥, 在冻结过程中不致因过分聚冰而失稳。提高路基的措施适用于取土方便的路段, 并宜采用透水性良好的土填筑路基。路线通过农田地区, 为了少占耕地, 应与路面设计综合考虑, 以确定合理的填土高度。在重冰冻地区及粉性土地段, 在提高路基时还要与其他措施, 如砂垫层、石灰土等配合使用。
3.2.2 铺设隔离层
隔离层设在路基顶下0.5~0.8米处, 其目的在于阻断毛细水上升通道, 保持上部土基干燥, 防止翻浆发生。地下水位或地面面积水位较高, 又不宜提高路基时, 可铺设隔离层。
3.3 高填土路基沉陷的防治
高填土路基由于施工和工程完工后在自然环境和重复荷载作用下, 出现一些路基病害, 引起路基的整体下沉、局部沉陷、不均匀沉陷, 严重时, 影响公路的正常使用, 降低了公路的评定等级。因此, 为了更好地发挥公路的正常作用, 对高填土路基出现的严重病害、变形采取行之有效的处理办法, 使路基处于良好的技术状态。
参考文献
[1]甘睿.吴厚丰浅谈公路路基的边坡稳定性及防治工程[J].山西建筑, 2007 (33) .
高速公路边坡变形监测技术研究 篇4
我国高速公路建设起步较晚, 边坡问题的严重性已经暴露出来。虽然国外的公路边坡监测已做到了实时监测, 但国内的公路边坡监测预报进行得较少。长期以来, 边坡工程的安全性主要依靠设计来保证。但由于岩土体复杂, 岩土力学尚具有半经验半理论的特点, 在时间和空间上对岩土工程的安全度作出准确的判断还有较大困难。因此对公路边坡特别是对破坏后果严重的重点边坡应有相应的监测手段, 做好监测与设计、施工、勘察的动态互补, 以监测与勘察指导设计、施工, 确保工程安全性和公路的正常运营。
(二) 工程概况
惠河高速公路南起惠州、北至河源, 分别与广惠、粤赣、惠盐高速公路相连接。所经地区属海洋性气候特征, 夏季热而多雨;沿线大部路段处于山区, 共有20多处30米以上的高填深挖边坡路段。为了确保惠河高速公路的畅通营运和安全行车, 对高速公路的养护提供科学依据, 需要对一些重大边坡点进行形变观测。K35+232~K35+580段, 最大设计高度为50米, 主要为碎块石土, 边坡岩体破碎, 节理缝隙发育。为保证坡体长期稳定和公路的安全畅通, 需对整个坡体进行加固整治。处治方案:使用预应力锚索及挂网喷砼加固的重点高边坡。
(三) 监测系统设计与布置
对该段边坡现场监测目的是确保施工安全和公路运营安全。通过地表位移的观测, 了解测点部位岩体表层位移的大小、方位及发展趋势, 判别坡体是否处于稳定以及边坡防护措施是否合理。
1. 边坡位移监测方法
边坡位移变形监测的方法有很多, 包括大地测量法、全球定位系统法 (GPS) 和近景摄影法。
GPS测量法由于观测站之间无须通视, 选点方便;而且观测点的三维坐标可以同时测定, 对于运动的观测点还能精确测出它的速度, 因此在边坡变形监测中的应用正变的越来越多。
近景摄影测量法是把近景摄影仪安置在2个不同位置的固定测点上, 利用立体坐标仪量测像片上各观测点三维坐标的一种方法。其周期性重复摄影方便, 外业省时省力, 可以同时测定许多观测点在某一瞬间的空间位置, 可随时进行比较。
常用的大地测量法主要有两方向 (或三方向) 前方交会法、双边距离交会法、视准线法、小角法、测距法、几何水准测量法以及精密三角高程测量法等。大地测量法由于能够准确确定边坡地表变形范围, 量程不受限制, 并且能观测到边坡体的绝对位移量, 因此在边坡位移变形监测中被广泛应用。
在目前的监测条件下, 使用较多的是常规的大地测量方法。对于重大公路边坡的坡表变形观测点应规划成网。网点观测标志可采用钢筋混凝土观测标墩, 或选择其它的标准观测墩。标墩基础力求稳固, 可除去表面风化层使标墩浇筑在新鲜基岩上。
2. 观测网的布设
监测系统采用大地测量法进行。在实施监测的边坡附近选取两个稳定、可以观测到边坡变形观测点的地点布设观测墩, 在观测墩上安装强制对中装置, 以保证每次观测使对中误差最小。在与这两观测墩通视的位置布设一个埋石基准点, 埋石基准点为150mm×150mm的水泥墩, 埋深80cm表面植入不锈钢标心。基准点布设完毕后, 自然稳定一个月以保证其稳定。在边坡上设置变形监测点, 分别设置在K35+290, K35+410, K35+480段, 共8个变形监测点。监测点与基准点之间距离合理, 满足布网要求, 如图1所示:
3. 观测方案
首先以观测基准网建立独立直角坐标系和假定高程系统, 测量出基准点的坐标和高程。假定1-KZ2点的坐标为 (0, 0, 0) , 平面坐标系X轴方向指向1-KZ3, Y轴与X轴垂直, Z轴为垂直向上的铅垂线方向。然后在分别在两处观测墩以极坐标测量方法对变形监测点进行观测。测量出各个变形监测点的水平角、倾角、及斜距, 然后解算出变形监测点的坐标值。通过多次观测比较坐标值的变化, 得到各个变形监测点的位移情况。水平位移观测精度按二等变形观测进行, 垂直变形观测精度按四等变形观测进行。边坡每年在1、4、6、8、11月各观测一次, 在大暴雨过后观测一次。
在实施观测时, 严格按照“三固定、一相同”的原则, 即固定观测人员、固定仪器、固定路线, 在基本相同的条件下进行数据采集。
(四) 变形监测成果分析
取其中3个变形监测点1-A1, 1-A2, 1-A3按监测月份统计出各监测点的累计变形量值, 见表1。
注: (1) 表中变形量指自观测之日起到当月止的累积变形量, (mm) ; (2) △D指水平位移变形值, △H指高程沉降值。
观测点水平位移和沉降与时间的关系曲线如图2和3所示。
由图可知:
1.边坡监测点水平位移随着埋设时间的推移, 逐渐趋于稳定, 监测点在埋设半年之后水平位移基本不再发生变化。
2.所有监测点位移变化均不大, 最大累积位移只有8mm, 说明边坡处于稳定状态。
3.监测点高程随时间的推移在不断变化, 其中1-A1点高程变化较为显著, 但沉降值并不大;高程变化和降水有很大关系, 在6、7月份强降雨时高程变化明显较为显著。这说明降雨使表面变形增大, 影响边坡稳定。
(五) 结论
1.惠河高速公里K35+232~K35+580段边坡水平位移基本稳定, 水平位移和高程沉降均不显著, 边坡较为稳定。
2.由于影响边坡稳定性的因素很多, 往往边坡失稳时间的预报具有不确定性, 但从监测成果可以看出, 强降雨会明显的引发边坡沉降, 因此应加强山体边坡降雨期间的巡查、监测和报告工作。
3.为了保持边坡的稳定, 应加强山体表面封水和山体内部排水的工程治理工作。
摘要：针对惠河高速公路某段边坡坡体的长期实际变形观测资料, 阐述了边坡监测的方法, 以及常用的监测方案;通过资料分析得出影响边坡稳定性的主要原因是降水, 建议高速公路边坡稳定应以排水工程措施为主。
关键词：高速公路,变形监测,边坡工程
参考文献
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广东某公路工程变形监测技术研究 篇5
1.1 全天候、实时监测方法
对于高等级的公路,由于其使用频率较大,需要实时了解其变化状态,以便及时采取措施,保证人民生命财产的安全,可采用全天候实时监测方法,即GPS自动化监测系统。该系统的精度可按要求设定,最高监测精度可达亚毫米级。系统响应速度快,从控制中心敲击键盘开始,10 min内可以了解5~10个监测点的实时变化情况。
1.2 定期监测方法
该方法是最常用的方法,该文主要介绍静态测量法和快速静态测量法,以静态测量法为主。
(1)静态测量法:静态测量法。就是把多于3台GPS接收机同时安置在观测点上同步观测一定时段,一般为1~2 h不等,用边连接方法构网,用后处理软件解算基线,经平差计算求定观测点三维坐标,这种方法定位精度较高。
(2)快速静态测量法:这种方法尤其适用于对监测点的观测。其工作原理是:把两台GPS接收机安置在基准点上固定不动连续观测,另1~4台接收机在监测点上移动,每次观测5~10 min(采样间隔为2 s),经事后处理,解算出各监测点的三维坐标,根据各次观测解算出的三维坐标精度为:水平位移±3~±5 mm,垂直位移±5~±8 mm。若距离大于3 km,水平精度为5mm+1ppm.D,垂直精度为8 mm+1 ppm.D。为了与传统的变形监测方法进行比较分析,可以用图1所示进行方案比选或共同采用。
2 工程概述
某高速公路全线采用双向四车道全封闭高速公路标准建设,设计行车时速100~120 km/h。笔者选取其中10 km作为GPS沉降变形监测的工程项目,所处地形为平原和丘陵连接地带,设计路基宽度26 m。路线设计为四车道,该段有11个各种系统的平面控制点,经过实地寻找,找出了5个。
在已找出的5个控制点中,国家测绘局系统一等点2个,二等点1个,城市测量系统点2个,这些平面控制点分属不同测量系统,且等级不同。2010年9月,笔者对其中10 km路段进行了测定,采用了GPS技术进行高程测量,并与用二等水准测量的高程数据进行比较和分析,在测量过程中有意识对GPS的高程进行了检验。
3 工程实施过程
(1)观测使用Ashtech Z-X双频GPS接收机5台,二等水准采用NAZ+GPM3型水准仪。并对两种方法测量的成果进行分析,同时用全站仪检验了GPS点的坐标。(2)GPS网采用静态模式观测,网形采用边连式。观测时最少卫星数5颗,存储的限差:水平为±5 mm,垂直为±10 mm;水准测量参照二等水准的精度指标。(3)在测区内l0 km范围内有GPS基准点7个,布设14个变形监测点,每个点监测1~2 h。
4 精度分析
4.1 测区GPS沉降变形监测网的精度分析
下面结合某高速公路的其中10 km路段的变形监测网,对GPS基准网和监测网的精度进行分析,该路段沉降变形监测网,由7个基准点(JZ03、JZ06、JZ08、JZ09、JZ10、JZ18和JZ21)组成了GPS基准网;由14个监测点(BJ01、BJ02、BJ04、BJ05、BJ07、BJ11、BJ12、BJ13、BJ14、BJ15、BJ16、BJ17、BJ19、BJ20)组成了GPS监测网。通过长时间的精密水准观测和基准分析,认定JG03点是稳定的,把JZ03作为基准起算点,解算整个GPS网,GPS沉降变形监测网采用边连接形式布设。
表1给出了GPS基准网基线解算的边长中误差。从表1中可以看出,GPS基准网的基线解算精度达到了毫米级。最大的基线边长中误差为5.7 mm,最小的基线边长中误差为0.l mm。GPS基准网是在WGS-84坐标系下进行整体平差。平差时,固定具有精密WGS-84坐标的JG03点,以提高整个基准网的位置精度。平差后获得其他基准点在WGS-84坐标系下的空间直角坐标、大地坐标和高斯平面直角坐标及相关精度信息。监测网的平差也在WGS-84坐标系下进行。经过平差后获得监测点在WGS-84坐标系下的空间直角坐标、大地坐标及相关的精度信息;然后固定JG03点和方向,在WGS-84坐标系的高斯平面上进行平差。平差后获得变形监测点的高斯平面直角坐标、监测点间的平面边长及其相关信息。
从表2GPS基准点和变形监测点的中误差统计可以发现,高程分量的精度虽然不如南北和东西方向分量的精度,但也没有超过6 mm的,除了个别点因为周围观测条件的影响(特别是多路径效应的影响)以及城区观测环境的因素外,大多数都在4 mm左右,是可以满足沉降变形监测的需要。当然,如果在观测过程中,采取更多的措施,比如,采集数据前,精确检验每个天线的相位中心位置,特别是垂直方向的差值;观测时段增加到10 h以上,同时拥有更多的同步观测站点等,精度会更高,也是值得进一步考虑的。
4.2 沉降监测及与精密水准的一致性分析
通过图2比较GPS与全站仪两种方法的测量结果可以看出:在两种方法下测得的同一坐标之差的最大值分别为:△Xmax=4.0 mm,△Ymax=5.0 mm。因此,GPS测量成果是精确可靠的,从下面定位精度一致性检验结果来看,GPS技术测量的点位精度可达毫米级,与全站仪测定结果符合得较好,可以较好地满足公路变形监测的精度要求。使用GPS测出变形监测点的高程,然后将GPS高程与水准高程进行比较,其比较结果具有很高的参考价值。
可以看出,GPS高程与水准高程最大差值不超过5 mm。GPS高程能满足公路变形监测的精度要求。GPS的数据处理结果表明,在水平方向上的监测精度也能达到毫米级,在竖直方向上的精度也能达到毫米级。完全符合公路沉降变形监测的精度要求。下面表格中的数据是从工程实例中抽取具有代表性的公路GPS沉降变形监测点,并以此数据为例,对数据进行分析。
图3中仅列出了5个观测周期的数据进行分析,从中可以看出,不同周期的数据有所变化,相邻观测周期之间的高程变化不大,到了监测后期变化甚小,趋于平稳状态。也就是说,在公路刚刚进入运营阶段,是最容易发生沉降变形的,因此,刚刚投入使用的公路,前期的维护和保养是相当关键的。
在此基础上,笔者选择工程中的部分变形监测点,绘制在公路使用过程中的高程变化趋势图。由于选取的变形监测点是随机的,因此,该图形可以代表该高速公路的其中10 km路段的整体变化情况,可以清楚地看到,在公路使用前期,监测点随时间呈下沉趋势,而且下沉比较明显。到了沉降监测后期,由于前期在沉降变形过程中,对公路进行了科学的维护和保养,路面结构稳定,强度较高,在后期的运营过程中,高程变化很小,相邻观测周期之间的高差趋于零。也就是说,通过工程实践,可以认定铁朝高速公路是稳定的。
参考文献
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公路变形 篇6
1 地面观测值归算至高斯投影面的变形
1.1 地面观测值归算至参考椭球面
工程测量中全站仪测得的是地面两点之间的直线斜距, 如图1中的d, 现要求归算到椭球面上的大地线长S1。
式中:d0———地面平距, ;
RA———测线方向的椭球曲率半径;
H= (H1+H2) /2, H1和H2是测距光线两端的大地高, 应为正常高、高程异常和测距仪高三者之和
式中的是椭球面上的弦长换算为弧长的改正项, 实际应用中数值较小, 一般可忽略。
1.2 椭球面投影到高斯平面
高斯投影是等角横切椭圆柱投影, 在长度和面积上变形很小, 中央子午线无变形, 自中央子午线向投影带边缘, 变形逐渐增加, 变形最大之处在投影带的两端。
经此项投影后, 高斯投影面上两点间的长度为S2, 计算式为:
式中:S1为椭球面大地线长, ym为投影边两端点自然坐标y的平均值。
综合以上两种变形, 最后的投影长度变形综合公式近似可写为:
2 长度变形对线路测设的影响
由地面观测值归算到参考椭球面的公式可以得出:当高程为150m时, 每千米长度变形即接近2.5cm, 相对变形值接近1/40000。目前, 高速公路坐标系的投影面和部分地区的施工高程面是不一致的, 造成全站仪实测平距和坐标反算的距离有较大的差值, 对施工放样造成很大的困扰。
如图2所示, K0为线路附近点, P为放样点, P'为加入长度变形d后的放样点位置, dt和du分别为横向和纵向的误差, T0为控制点至线路切线的距离, d0为控制点K0至放样点P的距离。
由图2可以看出:
由上式可以看出, 横向误差与控制点至放样点的距离d0无关, 而与控制点至线路切线的距离成正比;纵向误差与控制点至放样点的距离d0成正比。
3 减小长度变形对施工精度影响的方法
在工程项目中, 可以采用如下方法建立工程独立坐标系:
(1) 根据测区的平均高程, 选择合适的高程参考面作为抵偿投影面。由长度变形综合公式可知, 地面观测值归算至参考椭球面时, 长度变形值为负;椭球面上的大地线投影至高斯平面上时, 长度变形值为正。根据这一特点, 可以选择合适的椭球半径, 抵消两次投影产生的变形值。即:
(2) 选择抵偿投影中央子午线, 实际工作中一般选取经过测区边缘或者测区内某一点的子午线作为高斯投影中央子午线。应用高斯坐标换带计算的方法, 将已知点的坐标换算到抵偿投影带。
(3) 对于大型构筑物的测量, 必须建立独立的平面控制网, 测距边长投影至平均的设计高程面, 选用线路的一个控制点, 及这个控制点至另一控制点的方位角, 采用一点一方向的平差方法, 计算控制网内各点坐标, 保证构筑物本身的相对精度。
(4) 线路控制点应尽可能沿线路的同一侧靠近线路中线布设, 以免扩大线路横向误差。当控制点位于线路两侧时, 长度变形造成的横向误差是两控制点对线路横向误差的影响值之和。
4 结束语
《城市测量规范》、《公路勘测规范》均提出, 长度变形的影响不应大于2.5cm/km, 但是, 我国高速公路平面控制网的投影面在某些地区与施工高程面分离较大, 使得长度变形的影响已经超出限差要求。施工单位应重视这一影响, 采取合理的措施, 尽量减小测距边投影计算带来的长度变形对施工精度和工程质量的影响
参考文献
[1]GJJ8-99, 城市测量规范[S].
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公路变形 篇7
1 工程概况及地质条件
1.1 工程概况
广州—珠海(西线)高速公路是广东省珠江三角洲地区高速公路网的重要组成部分。广珠西线北起广州南环海南村,跨珠江,经三山、陈村,终点在顺德市北窖镇碧江,与碧桂一级公路相接,全长14.659 km。该线路位于珠江三角洲冲积平原,地势较为平坦。全线路主要路段均为桥梁和软基交错,且其中相当一部分为桥头地带,软土软厚,桥头路堤填土较高,结合广东近年来对软基处理积累的经验,采用常规堆载预压法处理,按照薄层轮加法进行路基填筑施工。
1.2 地质工程情况
从地质勘察报告可知,K11段地区的地层从上至下:①填砂:一般厚度2 m,鱼塘部分厚2.5 m,主要是回填砂垫层及工作垫层。②耕植(表)土:分布范围1.2 m～2.0 m,土黄色,主要分布在K11+021～K11+044,局部见少量的植物根。③淤泥:分布范围1.2 m～13.5 m,呈灰黑色,饱和,流塑状,上部夹0.3 m～0.5 m厚粉细砂,局部含少量贝壳片,底部富含腐殖质。④粉质土:呈粉白色～黄色、紫红色,主要成分为粉粒及粘粒,含少量粉砂,软塑～可塑。⑤粉土质砂:紫红色,主要为粉粒,粘粒含量较少,湿,稍密。
2 Plaxis有限元分析模型
2.1 模型建立
对路堤分级堆载而言,从严格意义来讲,是一个三维问题,但在目前的条件下,采用三维有限元其建模比较复杂,而且得不到理想的分析结果,一般路段的长宽比L/B≥10,属于平面应变问题。故计算模型近似将三维问题简化为二维平面应变问题进行计算。本文选取广珠西线K11+196断面进行了路堤堆载下公路软基侧向变形定量分析。该路堤断面顶宽为30 m,路堤填筑高度6.54 m,坡度为1∶3,软弱地基深度为23 m。
根据地质勘察资料,地基软土按照土性差异可以划分为5个土层,各层路基土的有限元计算参数见表1。地下水位位于地表。有限元分析中采用15节点的三角形单元进行网格剖分,有限元计算网格剖分图如图1所示。
Plaxis模拟过程采用的是软土蠕变模型和莫尔—库仑模型经过组合变化得到的粘塑性蠕变模型。路堤以下的路基部分采用蠕变模型计算[3]。实际路堤堆载过程中分18级加载,每级计算加载与实际施工过程的加载曲线如图2所示。
2.2 边界条件
模型在建立时,以路基中线为对称轴,只取一边范围的土体建立有限元分析模型。地基的侧向边界水平位移为0,在路基中线下处的边界竖向可以自由变形,所以竖向不受约束,而在另一边的边界需要考虑路基变形的影响范围,一般取堆载土体宽度的4～5的距离时,可以不考虑堆载体的影响,对水平向位移可以约束,不能约束竖向位移。对于底部为透水基岩,水平位移和竖向位移都受约束,不可以自由变形[4]。
2.3 软土初始状态定义
对于孔压边界条件,两边为透水边界,孔压未知;底部根据土层情况,设为透水边界。而在竖向排水位置,由于孔隙水均从排水体中排出,故在上下边界设为透水边界。
3 Plaxis计算结果分析
3.1 侧向变形与实测结果对比
图3,图4分别为路堤坡脚处侧向位移的理论计算值和实测值分布曲线图。从图3,图4可知,路堤堆载下公路软基侧向变形的理论值和实测值比较接近,其曲线形态相也比较相似。从以上对比可以发现,采用有限元法模拟得到的结果和实测值相比,得到的结果都较为吻合。
3.2 软基侧向变形分析
由路堤坡脚处横断面侧向位移分布曲线可知,侧向位移变化呈现随软基深度先增大后减小的趋势;有限元计算表明当填土256 d时,在软基表面下5.80 m附近,侧向位移达到最大值0.21 m,即最大侧向变形依然发生在淤泥质土层。侧向位移在堆载预压期迅速增加,而在每级填土荷载加载完毕后的预压期间,土体侧向位移开始膨胀变大。
3.3 最大侧向位移分析
图5,图6为不同路堤堆载高度的软基侧向位移等值线云图,从图5,图6可知,路堤从填筑开始即发生侧向变形。随着路堤填筑高度的增加,侧向位移分布区逐渐由坡面向坡内发展,侧向变形区的面积逐渐扩大,同时,侧向变形区在地基内逐渐向下扩展。
从路堤堆载下软基侧向位移场的发展情况来看,随着路堤填筑高度的增加,软基最大侧向位移的位置由路堤坡脚与软基交界处向淤泥质黏土层中发展,直至路堤堆载施工结束,施工完成后,以最大侧向位移为中心,侧向位移等值呈现出“椭圆”的形态分布于软基的淤泥质土层中。
4 结语
根据二维平面有限元分析程序Plaxis对某高速公路K11+196断面路堤堆载施工进行了数值模拟,将数值结果与实测结果进行对比分析可知,利用有限元计算程序模拟路堤荷载下公路软基侧向变形规律,并为实际高速公路工程软土侧向变形预测提供较准确的理论和施工指导。
参考文献
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公路变形 篇8
该隧道为小净距短、浅埋、偏压、双向四车道双线隧道, 隧道左洞长377米, 右洞长372.5米。隧道洞身以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主, 洞口段均为Ⅴ级围岩。隧址区属构造——剥蚀低山丘陵地貌。隧道穿越——北东—南西向的低山区, 地形起伏较大, 沿线地形陡峭, 呈波状起伏, 进口侧山坡相对较陡, 自然坡度约18°~26°, 出口侧山坡相对平缓, 自然坡度约13°~16°, 经过坡体处植被发育。隧道洞身为坡积粘土和碎块状强风化~弱风化云母石英片岩、弱风化云母石英片岩, 岩石较完整, 岩质较坚硬。但洞身坡积粘土、残积粘性土、全~强风化云母石英片岩围岩段, 围岩节理裂隙发育, 岩体破碎, 呈碎石状松散结构, 地下水呈点状渗出, 围岩自稳性差, 对隧道洞身围岩的稳定不利。
二、进口段洞身变形情况
首先左洞进口段42m初期支护突然发生变形, 先是拱顶喷射砼起皮, 再是矮边墙上拱脚位置喷射砼开始剥落, 一天后初支变形开始明显变大, 目测可发现拱腰砼剥落面扩大, 局部工字钢变形扭曲, 右洞对应里程位置受影响也发生变形。同时监控量测数据显示该段隧道沉降和收敛值发生突变, 隧道整体向线路右侧推移, 部分地段初支已侵入二衬净空, 多的有25cm。对应地表位置也出现几道地表裂缝, 其中最长的纵向裂缝长度约90m, 裂缝宽度3~15 cm, 且有断裂沉降错台的情况, 错台高度约3~10cm。裂缝大致随山脊由洞口外侧延伸到山顶。
三、变形原因分析
洞身变形原因主要有: (1) 地质条件差, 据两洞开挖证实变形洞段围岩主要为第四系红色粘土和碎石粘土层 (Qd14-112、4-113) , 局部为震旦系 (Z、1) 强风化云母石英片岩, 总体表现围岩疏松、性软、围岩性差, 雨季一般湿润, 局部有滴水。设计对洞口处地质勘察不是很详细, 对可能复杂地质情况估计不足。 (2) 变形洞段埋深较浅, 尤其是右线多在3~33 m, 多处在软塑状围岩中。 (3) 左右洞中夹岩宽度11.5m, 较薄弱, 由此变形剧烈。 (4) 变形段均处在NE-5W向山体北侧较陡峭的边坡位置, 导致工程线侧压明显。 (5) 隧道属于小净距短、浅埋、偏压隧道, 施工风险较大, 而施工时对复杂地质措施不当, 施工过快。开挖施工过程中超欠挖控制得不好, 引起的应力集中超过了允许值, 形成局部应力高度集中, 造成初期支护变形破坏。
四、加固方案和措施
针对隧道出现的变形险情, 总的坚持“先稳后固”的处理原则, 首先对变形较大的地段采用斜撑加扇形支撑进行支撑加固, 同时对地表裂缝进行封闭, 然后采用小导管注浆加固。加固完成后对监控量测观测数据进行分析, 若整体沉降和收敛趋于稳定后, 通过计算调整设计参数再施工永久性工程。
(一) 地表裂缝处理
为防止雨水沿地表裂缝下渗引起围岩的进一步失稳, 地表裂缝采用灌注水泥浆和人工回填夯实相结合进行密封。为进一步掌握地表变形情况, 在隧道开裂上方的容易引起失稳的45°范围内, 布设网格状监测点进行严密监测, 掌握隧道变形机理, 为后期处理提供依据。
(二) 洞内扇形支撑临时稳定处理
首先对左右洞变形较大的地段采用扇形支撑稳定。根据洞内初支变形和破坏情况, 左洞进口段45m和右洞对应位置设置扇形支撑, 支撑纵向间距3m。扇形支撑采用三道主扇形骨架+两道斜撑支腿+扇形支撑间的横向连接+各扇形单元之间的纵向网格连接组成支撑体系。
临时支撑体系中, 中心三根扇形主支撑为φ200的钢管, 管内压注0.45水灰比的纯水泥浆进行充填增大其刚度, 两侧斜撑及扇形支撑底部垫块为I20b型钢, 钢管柱支撑底部和垫块用C20混凝土包裹, 横向及纵向联系支撑为[12槽钢, 钢管每根长6m, 同一根钢管之间采用法兰盘和螺栓连接。
(三) 注浆小导管施工
隧道周边及两条隧洞之间的中岩墙增设6m注浆小导管进行加固。临时支撑加强后, 在监控量测进行的同时, 对中夹岩和周边小导管组织施工, 先施工中夹岩位置。中夹岩加固小导管参数:采用6m长Φ50mm注浆小导管, 环向间距0.5m (每排8根) , 纵向间距0.5m, 小导管注浆采用水泥浆液, 水灰比0.5:1, 注浆压力0.5~2MP。周边小导管参数:采用6m长Φ50mm径向注浆小导管, 采用间距0.8m×0.8m梅花型布置。中夹岩和周边小导管加固范围左洞进口段45m和右洞对应位置。
(四) 修正初支及二衬设置参数
由于山体偏压, 初支变形, 部分地段初支已侵入二衬净空较多, 经测量后要对初支进行换拱处理, 不能有效利用围岩的自稳性来避免变形, 施工务必紧挖紧衬、及早闭合、共同受力。同时, 为确保安全, 采用偏于安全的“结构——荷载”模式, 根据变形受力情况修正初支及二衬设置参数。其换拱初期支护参数为:厚度由原来26cm改为30cm, 钢支撑由原来间距为70cm的工20b改为间距为50cm的工22b, 钢筋网由原来的Φ8改为Φ12, 并在中空锚杆之间打设Φ50mm注浆小导管;二次衬砌厚度由原50cm改为55cm, 混凝土等级由原C25提高为C30, 环向主钢筋由原Φ20改为Φ25, 间距原20cm改为10cm, 纵向分布钢筋由原Φ10改为Φ12。
(五) 换拱及二衬施工
变形侵限段落原初期支护处理方法采用换拱法:先在原已施做的第1~2榀初期支护中间挖槽支至设计开挖线, 然后在槽内喷射先初喷1层4cm厚的C25混凝土, 再架设新钢支撑, 再喷22cm厚的C25混凝土;之后隔2榀即在原第4~5榀间施作新钢支撑, 然后再在原第2~3、3~4榀间逐榀换拱, 完成4榀后开始逐榀拆除该范围内旧钢支撑, 并挖除沉陷体至新的设计线, 然后喷射C25混凝土, 与先前挖槽增设钢支撑喷混凝土形成一整体, 再整体挂Φ12钢筋网, 最后再喷4cm厚C25混凝土完成一个循环后施做下个循环。换拱施工顺序由进口向里方向逐榀施工, 施工时加强监控量测, 换拱到达的位置才拆除临时扇形支撑, 每换拱10米后进行施工二次衬砌, 循环推进。
(六) 监控量测
为确保洞室稳定, 为施工及参数修正提拱依据, 做了以下监控量测工作: (1) 洞内、外观察; (2) 地表沉降观测; (3) 周边位移、拱顶下沉监测; (4) 扇形支护布设应力计和应变计进行应力、应变监测; (5) 隧道外侧山体边坡布设测斜管观测土体水平方向的稳定情况。通过各种有效的技术手段, 快速取得可靠的监测数据, 快速评价隧道施工的安全状态, 及时指导施工;通过受力、变形状况的全面分析, 准确修正支护衬砌结构参数, 最终达到安全、优质、经济的目的。本文重点分析研究山体边坡布设测斜管观测整个山体的稳定情况。
1. 监测孔布设
隧道外侧山体边坡布设3个监测孔, 各监测孔布设坐标、位置如下:
2. 监测方法与原理
钻孔测斜仪由测斜读数器、传感器、连接电缆和测斜管等四个部分组成。钻孔测斜原理是通过测斜传感器的伺服加速度计测读坡体钻孔内预埋测斜管的倾斜度, 以孔底为固定端, 经过比较前后两次测斜管的倾斜度差异变化量, 累加分析计算坡体沿孔轴各部位的侧向位移或变形。侧向位移分为相互垂直的A向和B向, A+方向为垂直于线路方向并指向线路;A-方向为垂直于线路方向并指向坡体;B+方向为A+方向顺时针转90°;B-方向为A+方向逆时针旋转90°。
3. 监测成果
2012年1月份进行监测孔钻孔、监测管安装工作。并在1月17日完成初读数, 其后于2月3日、2月12日、3月3日对各监测孔进行了动态变形监测, 累计监测4次。地下水位监测情况:对边坡的地下水位监测, 可结合深层位移测斜孔进行, 直接利用监测孔监测时量取地下水位的位置, 通过监测本阶段地下水位监测显示该山坡地下水位埋深较深, 地下水发育一般。深部位移监测情况:根据2012年1月17日至3月3日的监测结果显示, ZK1监测孔在31米位置存在变形活动迹象, 最大变形量4mm;ZK2监测孔在33.5米位置存在明显的变形活动情况, 最大变形量6mm;ZK3监测孔在15米位置存在变形活动迹象, 最大变形量8mm。综合判断, 隧道变形通过加固及加强后山体处于稳定状态。
五、结论