软基监测

软基监测（共6篇）

软基监测 篇1

0 引言

监测工作的主要目的是有效验证理论预测是否具备足够的正确性, 还能够针对当前设计方案进行深层次优化以及研究, 及时对施工过程进行指导, 以免出现意外事故, 保证施工安全及质量。因为现场存在很多不确定性因素, 所以工作人员在进行软基处理的过程中需要加入监测环节, 从而为软基处理的施工环节提供较为精准的监测数据和信息, 成功实现信息化施工。因此, 软基处理时的过程监测工作对于整个工程或项目运转能够发挥重要作用。

1 软基处理过程监测概述

监测工作在软基处理过程中占据重要地位, 其通过埋设观测仪, 并使用先进化技术进行观测, 进而及时搜集项目施工过程中土体的实际强度和相关性变形特点等数据, 综合所有资料展开详细分析, 并在最终环节中完成对整个施工过程的有效控制。当前, 监测工作在国内软基处理过程当中已经得到普遍认可并大量投入使用, 通过一系列工程实践可知, 监测工作在软基处理过程中能够对工程质量以及施工安全发挥积极作用, 以下为笔者对一般监测方法的论述。

首先, 浅层部分沉降监测法。

浅层沉降监测主要指的是在地表部分埋设沉降标, 进而凭借对该沉降标的观察和监测有效读取土体部分的浅层沉降数值。工作人员可凭借地表沉降标的沉降数值实现对软基施工情况的有效控制, 利用沉降时呈现出的曲线计算出软土最终的沉降量, 有效计算不同时期内软土的固结程度及残余的沉降量, 最终确定该软土地基处理的准确时间, 再对软基处理的实际效果进行检验。

其次, 分层次沉降监测法。

工作人员对软土层不同深度的沉降数值进行监测, 进而获取软土层中不同深度的沉降时程的曲线, 充分了解填筑载荷对于沉降的相关性影响, 为后续工程设计和沉降计算提供足够依据。

再次, 空隙水压力监测法。

地基土内空隙水压会发生变化, 并且其与地基土所承受的压力变化等有着密切联系, 需要通过对孔隙内水压力变化情况的掌握为后续施工控制提供足够的数据支撑, 提升施工质量。

2 实际工程应用

2.1 工程简介

某吹填以及软基处理工程居于已经建成的沿海大堤内侧部分, 工程建设前期, 该地曾用于水产养殖。据有关资料和数据显示, 该地区地形较为平坦, 且周围部分养殖塘较多, 区域范围内地面标高大致为3 m, 且养殖塘内深度大致为1.2 m, 平均标高约为2.4 m。该工程施工内容涉及到吹填、规划河道的开挖及软基处理过程。

除此之外, 该工程中吹填总量大约1 200万m3, 吹填土来源于工程外围邻近航道或者周边海域地区, 工作人员需要对吹填完成之后的地区展开软基处理。要想有效保证施工排水通畅, 工作人员应在吹填操作之前完成规划河道开挖相关性工作。

该工程最终完成需要达到以下几个目的:

第一, 将该地区的平均标高提升到4 m的高度;

第二, 有效提升地块区域以及道路区域的地基承载能力, 并要求地块区域中1.5 m深度内的地基承载力不小于50 k Pa, 道路区域内2 m深度的地基承载力应不小于80 k Pa。

2.2 软基处理内容

该工程的专业人员在对现场环境进行勘察之后, 将软基处理区域进行有效划分, 共有六个区域, 运用大功率的吹泥船将海堤外围部分的泥吹填至相关的指定区域内, 在一段时间之后再展开地基处理。

该工程实验真空预压浅表层的方式, 将需要吹填的区域划分成为若干个不同的软基处理区域。工作人员需要首先在吹填表面上铺设编织布, 并且将其间距设置为约0.8 m, 竖向排水通道的深度应约为3 m, 且配置塑料软滤管建立水平排水通道, 其直径约为50 mm。除此之外, 施工方使用真空泵提供足够的真空压力, 使用排水通道完成排水过程, 便于达到快速固结的目的。

2.3 监测工作

监测工作在软基处理过程中占据重要地位, 有利于保证工程质量。

第一, 监测的仪器一般为真空度测量仪器、空压计以及地标沉降标杆等。

真空度测量仪需要均匀放置在软基处理范围的四周及中心位置, 主要目的是提升真空度数值测量的准确度。工作人员在进行操作的过程中, 应注意真空度测头和真空泵之间需要保持适当的距离, 主要目的是以免对数据产生干扰, 且真空测头不能放置在滤管内, 并且需要在道路区域内埋设深层真空度测量仪器。除此之外, 工作人员在埋设沉降标杆的时候应均匀设置, 以保证其能够对软基处理的整个区域达到全面性覆盖, 也可根据区域实际面积大小进行适当性调整。孔隙水压机一般埋设在软基处理区域的中心部位, 并结合设计深度进行分层次布置。

第二, 埋设监测仪器。

工作人员在实地埋设的时候应保护测头, 目的为防止测头出现损坏或者淤堵等情况, 膜下部分的真空度测头需要进行提前铺设, 其中深层真空度测头也应当提前埋设在排水板的内侧, 并实现牢靠固定。钢弦式孔压计的一个钻孔应埋设一支孔压计, 当其钻孔深度直至40 cm的时候, 工作人员应运用钻杆使得孔压计能够达到预定深度, 之后并使用淤泥完成封堵操作。施工人员在进行孔压计埋设的时候, 应注意保护仪器和连接电缆, 及时观察观测仪是否能够正常工作。除此之外, 工作人员在埋设沉降标杆的时候, 应尽量避免密封膜受到损坏, 可在膜上铺设土工布, 并防止沉降标杆。

第三, 监测过程频率。

工作人员根据检测物理量的重要程度和监测的根本目的确定相关监测项目的频率。当其处在真空初始阶段的时候, 其观测频率应当相对较密, 方便有效掌握其密封效果。观测人员应按照以下频率进行监测:每隔4 h进行一次真空度观测, 每隔2 d进行一次沉降及空压等观测。

第四, 采集监测数据。

工作人员在监测数据采集的过程中, 应按照上文所述的监测频率进行。如果遇到天气恶劣或者一些意外状况, 工作人员需要及时加强数据采集工作, 并有效确保监测数据达到足够的准确度。除此之外, 在真空度正常 (80 k Pa) 的时候, 工作人员抽真空的时间应多于90 d, 且其沉降速度能够连续10 d维持在小于4 mm/d。但是, 需要引起注意的是, 其最后10 d的沉降速度值能够直接决定其能否对地基展开承载力实验以及泵停止、卸载等工作内容。主要工作流程是监测部门的工作人员在获得沉降数据之后及时告知监理工程师, 并在相关数值完成验证之后以沉降速率等为基础, 指导施工方进行试验以及卸载。

第五, 监测结果与效果。

工作人员对该工程中各个软基处理区域的实际监测结果为:各个软基处理区域内的真空度维持在80 k Pa的时间已经超过90 d。虽然孔隙施压的监测结果和设计需求相符, 但是根据现场监测发现仪器测量的过程中准确度不够高, 且数据不具备足够的连续性。除此之外, 在施工人员完成软基处理之后, 第三方检测部门对该工程的地基承载力以及高程等进行科学检测, 并且邀请设计单位针对不同区域内的固结程度进行科学计算, 结果表明, 安全符合相关标准, 并且最后顺利通过竣工验收部门以及专家委员会的综合审查, 表明该工程的软基处理过程在质量和处理过程上都达到专业要求, 并充分体现监测工作在其中发挥了重要作用。工程检测工作对软基处理过程能够发挥关键的引导作用, 这对于保证工程质量、降低运营成本等都有积极作用。

3 结语

大量实践表明, 软基处理过程中进行监测工作是其中不可或缺的关键环节, 监测方案如果能够成功实施, 并将监测结果成功运用到位, 那么其对于指导软基处理工作有着十分重要的意义。笔者以某工程为例, 分析软基处理过程中监测工作的过程及结果发现:尽管监测数据能够与监测需求相符, 但监测数据出现稳定性和连续性不足的情况, 造成这种现象的影响因素较多。软基处理工艺在未来经济发展中将占据越来越重要的地位。笔者主要阐述软基处理过程中监测工作内容和方式, 并进行工程应用分析, 以期为提高监测工作的科学性提供帮助。

参考文献

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[4]周传榜, 张仁利.浅谈软基处理中塑料排水板施工问题及解决措施[J].科技视界, 2014 (16) :115.

[5]董彦会, 黄雪莹.浅谈软基处理 (抛石挤淤) 施工工艺[J].现代物业 (上旬刊) , 2014 (6) :104-105.

[6]王小铭.浅谈市政工程中软基的处理方法[J].江西建材, 2015 (13) :109-110.

[7]刘洪军.浅谈公路路基路面设计中关于软基处理的处理[J].科技资讯, 2013 (22) :66.

浅谈软基处理过程监测及工程应用 篇2

监测工作是软基处理技术中不可缺少的重要环节, 主要原因在于在软基处理过程中, 软土性能及强度往往具有复杂多变的特点, 而监测工作能够有效监测工程基本状况以及在施工过程中软土性能和强度的变化。因此监测工作对于地基处理工作的质量评估、保证路堤边坡稳定性具有重要意义[1]。监测工作主要通过埋设观测仪器, 采用先进技术观测, 及时搜集施工过程土体的强度以及变形特征等信息, 再通过资料分析, 最终实现对施工过程的控制。目前, 对软基处理过程进行监测的方法在国内已得到普遍应用, 并且众多工程实践证明, 软基处理过程监测工作在确保工程质量和施工安全方面起到了显著作用。

1工程概况

福建某吹填及软基处理工程位于已建成的沿海大堤内侧, 在工程建设前, 该地主要用于水产养殖。根据相关资料可知, 该地地形平坦, 周围养殖塘分布较多, 区域内地面标高约3m, 养殖塘深度通常约1.2m, 平均标高2.4m。该工程内容包括吹填、软基处理和规划河道开挖三个部分。其中吹填总量约1100万立方米, 吹填土源于工程外临近航道及附近海域, 平均吹距约4000m。对于吹填后的区域在进行软基处理。为确保施工排水顺畅, 规划河道开挖工作需在吹填工作开始前完成。该工程建设最终需完成以下任务: (1) 将该地的平均标高升至4m。 (2) 提高地块区和道路区的地基承载力。要求地块区1.5m深度以内地基承载力不小于50k Pa, 道路区2m深度以内地基承载力不小于80k Pa[2]。

2软基处理的主要工艺与内容

结合工程现场实际情况, 软基处理工作中, 对施工区域进行划分, 将吹填区分为6个区域, 通过大功率吹泥船将海堤外的泥吹填到指定区域, 并在放置一段时间后再进行地基处理。总体施工流程如图1所示。

本工程采用真空预压浅表层方法, 将各吹填区域划分为若干个软基处理区域, 其中每个区域约2万平方米。首先在吹填面上铺设编织布, 并设置间距为0.8m, 深度为3m的竖向排水通道以及直径为50mm的塑料软滤管水平排水通道。布置功率不小于7.5k W的真空泵提供真空压力, 并通过排水通道实现排水, 以便快速固结[3]。

3软基处理过程的监测工作

3.1监测仪器布置

监测仪器主要有真空度测量仪、地表沉降标杆以及孔压计三种。其中, 真空度测量仪均匀布置于软基处理区域的中心和四周, 以提高真空度数值测量的可靠性。在此应当注意的是, 真空度测头与真空泵之间应保持适当距离, 以免对数据进行干扰, 真空测头不应埋置于滤管之中, 而在道路区需埋置深层真空度测量仪。对于沉降标杆而言, 也应当做到均匀埋置, 确保对软基处理区域做到全面覆盖, 也可根据面积适当调整。孔隙水压机通常埋置在软基处理区域的中央, 并根据设计深度分层布置。

3.2监测仪器埋设

为防止测头受到损坏或者淤堵, 需注意保护好测头, 膜下真空度测头应做到提前铺设, 深层真空度测头也应提前埋置于排水板内, 并牢靠固定。对于孔压监测选择性能满足负压条件需要的钢弦式孔压计, 一个钻孔埋设一支孔压计, 钻孔深度到40cm时, 采用钻杆将孔压计置于与你预定深度, 随后再用淤泥进行封堵。在孔压计埋设过程中, 应当注意对仪器以及连接电缆工作的保护, 并随时观测仪器是否工作正常。对于沉降标杆的埋设工作, 为避免底板戳破密封膜, 需在膜上布置两层土工布, 之后再放置沉降标杆。底板用沙袋压住, 以防沉降标杆不稳定影响测量精度。

3.3监测频率

本工程根据监测物理量的重要性以及监测的目的来确定监测项目的监测频率。在真空初始阶段, 观测频率应当偏密, 便于充分掌握密封效果。具体观测频率如下:真空度观测约每四小时一次, 孔压、沉降等观测约2天一次。等待压力相对稳定之后, 在正常的真空预压时间段, 观测频率既可以适当减小。具体观测频率如下:真空度观测约十二天一次, 孔压、沉降等约5天一次。并且, 为确保沉降观测工作的准确性, 需定期对水准点进行校核, 频率约十天一次。

3.4监测数据采集与应用

数据的采集工作即按照上述频率对真空度压力表、孔压计以及沉降标杆进行观测。当遭遇恶劣天气或其他意外状况时, 应加强数据的采集和监测工作, 以保证监测数据的准确性和连续性。

在正常真空度的条件下, 即真空度为80千帕, 抽真空的时间大于90天, 并且沉降速度在连续十天以上小于4mm/d。需注意的是, 最后十天的沉降速度值决定了是否可以对地基进行承载力试验和泵的停止与卸载工作。流程为监测部门在得到沉降数据后尽快报告给监理工程师, 并在数据得到验证后, 根据沉降速率和其他相应指标指示施工方施工可以进行试验和卸载。

4监测成果与效果分析

该工程中, 通过对各软基处理区域的监测成果表明:各软基处理区域真空度保持在80千帕的时间超过了要求规定的90天时间, 并且各软基处理区域也符合澄江速度连续十天以上小于4mm/d的要求。对于孔隙水压力的监测, 尽管成果到达了设计要求, 但也存在仪器测量的准确度不高、数据不连续的问题。

在软基处理完成后, 第三方检测单位对此进行了地基承载力、高程等监测, 并经过设计单位对各区域的固结度进行了计算, 符合相关标准, 最终通过了工程竣工验收委员会以及验收专家委员会的审查。

5结束语

实践证明, 软基处理过程中, 监测工作是不可缺少的重要环节, 监测方案的成功实施以及监测成果的运用对于指导软基处理工作的发展具有重要意义。但也值得引起注意的是, 在本工程中, 尽管监测数据满足要求, 但监测数据依然存在不连续性和不准性, 这些问题的产生往往由多种因素造成, 随着社会的发展, 软基处理工艺将会有更加突出的地位, 任何疏漏都可能造成不可估量的损失。因此, 我们需务必提高警惕, 不断完善和发展相应技术, 保障监测数据的准确性和可靠性。也只有如此, 才能充分发挥出监测工作的指导意义, 保障工程安全。

参考文献

[1]刘冀.软基处理过程监测及工程应用[J].山西建筑, 2007, 7:133-134.

软基监测 篇3

(1) 工程简介。潮州供水枢纽工程西溪电站厂房位于粤东韩江下游, 厂房位址刚好处于深层软基基础上, 地质条件差, 承压水头高, 基坑周边受力情况复杂, 厂房基坑开挖是潮州供水枢纽工程一项重大的技术难关。西溪厂房基坑长162m, 宽38m, 地面2.3m, 厂房的建基面为▽-16.35m, 基坑最大开挖深度为18.5m, 地下水位为▽2.0m。基坑底以下3至5米下卧砂卵石石层为承压水层, 与江水相通, 基坑底与承压水层水头落差达20至30米。

(2) 厂房基坑周边情况。西溪厂房深基坑右岸距基坑左侧连续墙32m处有已建成的16孔拦河水闸, 水闸交通桥位于▽16.2m高程处, 闸坝启闭机室顶高程为▽33.5m。因施工需要, 在基坑左右岸各设一300t重低架门机, 门机轨道距连续墙边10m。左岸距基坑30m处为▽12m高程的江东洲岛, 岛上距基坑约500m处有一个高约30m, 供电220kv的高压线塔, 700m～800m处为民居。

(3) 厂房基坑支护情况。基坑开挖采用“减压井+局部封底、分期开挖”的开挖及减压方案, 在基坑内设置一定数量的减压井, 适当降低水头;同时, 在基坑开挖最深部位的基坑底面以下设4m厚旋喷桩进行封底。基坑左右两侧采用悬挂式连续墙支护, 中间从上自下共设四层砼支撑, 支撑和围檩的截面尺寸为600×600mm或800×800mm m, 支撑的竖向间距为3.0m～4.5m, 水平间距为12m (为3段连续墙槽段的长度) , 采用厂房中线已施工的1000钻孔灌注桩作为支撑中间立柱。

2 监测项目

2.1 监测范围

根据《建筑基坑支护工程技术规范》规定, 按基坑不同的土质条件, 把基坑周围地段按其受基坑工程扰动程度划分为三个区域, 观测每个区域土体的扰动情况, 其中Ⅰ区为受扰动最大区, Ⅱ区为扰动较小区, Ⅲ区为基本不受扰动区。本工程地质为软弱淤泥质土, 按图1划分 (H为基坑最大挖深) 。

2.2 监测项目

(1) 基坑边高压线塔沉降监测; (2) 基坑两岸门机轨道的监测; (3) 支护地下连续墙墙体的水平位移监测; (4) 砼内支撑梁轴力及挠度监测; (5) 已施工闸坝沉降观测; (6) 正在挡水的厂房围堰的监测; (7) 基坑水位监测。

3 监测方法

(1) 位移及沉降监测。位移及沉降监测点设A、B、C三类, 在开挖前测出初始值。A类点为常测点, 左岸共设A类点8个 (设于连续墙顶) , 右岸共设A类点13个 (其中连续墙顶设8个, 3#、4#闸坝顶设4个, 3#消力坎设1个) 。A类点一般情况每天观测1次, 情况特殊时适当调整为两次或三次。B类点监测频率较A类点低, 左岸共设B类点23个 (其中连续墙顶设17个, 左岸门机轨道设4个, 江东洲线塔设2个) , 右岸共设B类点25个 (其中连续墙顶设17个, 右岸门机轨道设4个, 厂房围堰顶设4个) , B类点一般7天观测1次。C类点设于连续墙每层砼支撑纵撑跨中, 共设72个测点, 只测设高程。在每层砼撑下一层土方开挖之前测初始值, 在该层土方开挖过程中, 该层砼撑上测点每天测2次, 其余情况每3天测1次。

(2) 支撑梁轴力监测。轴力监测使用应变计, 分层埋设, 主要设在基坑开挖较深位置的支撑梁上 (第二层支撑梁上监测5根, 第三层支撑梁上监测5根, 第四层支撑梁上监测1根) 。应变计在支撑梁施工前埋设, 下一层土方开挖前读出初始值。

(3) 水位监测。基坑水位是控制厂房开挖情况的一项重要指标, 水位通过厂房基坑两边已施工的测压管获得, 每天监测2～4次。

4 监测资料的收集整理、分析与提交

(1) 监测资料的收集整理厂房基坑施工监测由专人负责。基坑开挖期间, 各种监测资料每天下午5:00由监测员准时送交整理员。一般情况下, 整理员每一周把整理好的资料报送相关单位。

基坑开挖完成后, 各种监测资料每三天送交整理员, 每半个月把整理好的资料报送相关单位。

在发生特殊情况时, 监测完成后立即报送整理员, 会知本单位主要领导及相关单位负责人。

(2) 监测资料的分析。监测成果分析要按以下流程进行 (图2) 。

(3) 信息反馈为保证资料的可靠性及完整性, 相关人员或单位收到资料后, 如果发现由操作失误造成的偶然误差及整理资料时无意形成的错误, 要立即反馈以便于错误及时纠正。

5 结语

潮州供水枢纽西溪厂房开挖过程中, 通过对基坑支护体系及周边建筑物的变形观测, 正确地指导了基坑开挖的顺利进行。 (1) 沉降及位移监测, 可以很好地映射深基坑开挖对周边建筑物的影响。 (2) 在开挖施工中变形接近或超过设计 (规范) 要求时, 及时采取措施。 (3) 深基坑开挖过程中, 要保持高度的警惕性, 不能有丝毫麻痹大意。 (4) 监测资料整理一定要认真细致, 分析一定要客观实际。 (5) 施工监测一定要由专人负责, 责任落实到个人。

摘要：潮州供水枢纽西溪厂房基坑开挖地质条件差, 承压水头高, 周边受力情况复杂, 是潮州供水枢纽工程一项重大的技术难关。深基坑开挖不仅是对其支护体系的极大考验, 而且会导致基坑周边地面的不均匀沉降, 从而引起周边建筑物的破坏。在基坑开挖过程中, 对支护体系进行全过程监测, 防微度渐, 保证厂房深厚软基基坑的开挖施工安全及周边建筑物的稳定性。

软基监测 篇4

关键词：公路,软基智能信息化,监测系统

1 监测系统开发的目的

高等级公路软基智能光纤在线监测系统是利用Visual C++6.0编写的现场数据采集与分析软件系统, 主要目的通过该软件系统对光纤光栅传感器监测的高等级公路软土地基在路堤加载、路面施工以及运营过程中的土体沉降、孔隙水压力、温度等参数进行实时在线数据采集, 并通过该软件对采集的监测数据进行分析, 以便及时指导现场路堤施工, 实现公路软基监测的智能信息化, 提高监测效率, 节约工程成本。

2 监测系统的主要功能

高等级公路软基智能光纤在线监测系统软件主要功能是实时读取软基施工现场检测数据, 经过计算得到包括路基沉降、孔隙水压力以及温度等各种监控参数, 将检测数据及监控参数以用户图形界面的方式显示给用户, 用户可在任何时候对现场施工情况进行监视, 对历史情况进行查询, 及时掌握最新的软基监控信息。

监测系统的具体功能如下:

⑴实时读取现场光纤光栅传感器所监测软基的沉降、孔隙水压和温度的数据, 并以曲线的形式直观显示。首先读取沉降光纤光栅传感器、光纤光栅孔隙水压传感器以及光纤光栅温度传感器等测量初始值, 将各初始状态值作为参照数值;然后, 实时读取光纤光栅传感器的波长数据, 与上述初始状态值进行对比, 就可以得到传感器采集的数据的变化情况。对每个传感器读取的数据与上述初始袄态值进行比较、计算, 并将计算结果以实时参数、实时参数曲线等多种形式显示给用户。

⑵形成历史数据库, 根据用户需要可以实时显示软基沉降、孔隙水压力和温度的历史曲线。根据工况, 在每次监测时, 将监测的数据进行保存, 形成历史数据库。按照一定频率将实时数据库中的一组数据存储入历史数据库, 持续一段时间后, 就形成这段时间内的历史记录。在需要对历史数据库的数据进行分析时, 将历史数据库中的数据读取出来, 显示沉降历史曲线、孔隙水压力历史曲线和温度历史曲线。

⑶利用历史数据库和实测数据进行沉降速率计算, 根据预先设定的阈值讲行比较、判断, 实现软基沉降预警预报功能。

⑷软件系统数据库存储有参数的配置信息, 通过对配置信息进行修改可以实用不同工况的测量要求。

3 监测系统的结构

软基智能光纤监测系统的结构包括光纤传感器、软基沉降光纤解调仪、实时数据库与历史数据库和系统应用程序, 系统应用程序包括系统登录、参数监测、时程曲线、沉降报警、参数配置和密码设置等。

软基光纤监测系统软件的设计采用C/S结构, 各模块可以有机结合, 灵活地进行数据和警报的传送、管理。开发软件选用Visual C++6.0, 系统运行环境支持Windows98/2000/XP/200/VISTA, 启动系统时不再需要其他软件支持。

舱测系统中, 用户包括施工单位、监理单位和监控单位。光纤检测到的实时数据存放于指定存储文件中, 供用户进行读取和查询。对数据进行加工处理后返回到用户图形界面的操作结果可以是各种数值、图形和曲线。用户通过系统可以方便地进行调用。

4 监测系统的特点

监测系统的优点如下:

(1) 实时性好, 实时读取数据并显示, 加快监测数据的传递、实时反映软基处理的情况, 便于了解现场施工情况。

(2) 自动化程度高, 自动读取和准确显示现场采集数据, 自动对各种监测参数进行量化计算, 并对历史沉降和当前沉降情况进行报警, 有利于全面反映软基情况。

当前对路基沉降、孔隙水压力以及温度等各种监控参数的计算是通过人工利用光纤检测数据进行计算后, 再以书面报告提交, 不仅耗费时间, 而且当沉降出现异常时往往不能及时上报, 不利于监控部门及时掌握软基进展情况。高等级公路软基光纤监测系统的实时显示、自动计算和报警功能改变了人工计算再上报的模式, 不仅大大减少了人工计算所耗费的大量精力和时间, 还可对当前路基沉降情况进行实时报警, 实现了软基监控数据的有效监测和管理。

(3) 解决了软基监控中对路基沉降等状况上报滞后、监控不力等问题, 有利于掌握监控信息, 有效指导施工, 通过图形显示等功能直观反映现场信息, 并已实现沉降报警功能, 对推动高等级公路软基监控的信息化、智能化和自动化具有重要意义。

5 监测系统运行环境

5.1 硬件环境

CPU:推荐使用奔腾Pentium4以上的CP[J。

内存:推荐使用l GB以上的内存。

硬盘:至少提供1GB的运行空间。

显示卡:推荐使用1024×768像素及以上分辨率, 显存256MB以上, 显示器推荐使用液晶显示器, 支持1024×768像素及以上分辨率和75Hz的刷新率。

5.2 软件环境

操作系统:Windows XP/VISTA。

参考文献

软基监测 篇5

福州滨海某高速公路沿线地质复杂多变, 高速公路设计车速高, 对沉降、不均匀沉降要求高, 该段高速公路存在大量软土地基, 由于地质条件的复杂性, 土层的不均匀性和性质的差异性等原因, 道路实际沉降与计算结果存在较大差异, 道路软基变形影响到地基的稳定和将来高速公路的正常运营, 为了掌握道路地基变形大小、变形速率变化规律, 分析引起软基变形原因、分析判断软土地基的稳定性, 确保施工和高速公路安全, 根据设计要求, 高速公路软土地基施工过程及施工后应进行监测, 监测内容包括软基地面沉降 (沉降盘) 、侧向水平位移 (测斜管) 、分层沉降、孔隙水压力、边桩位移等等, 提供监测达到如下目的:⑴确保路堤填筑施工中地基的安全和稳定。⑵判断软基预压效果, 确定卸载时间;⑶掌握路基工后沉降的发展趋势, 预测工后沉降, 为变形控制设计提供依据, 使工后沉降控制在设计的允许范围内;⑷可以解决工程设计与施工中的疑难问题及新技术、新材料、新工艺在引进、推广中需解决的问题, 并为其他类似工程提供实践经验。

本项目软基沿线设置近300处沉降盘、测斜管、分层沉降标、孔隙水压力计、位移边桩等有关仪器和设备, 取得了大量监测数据, 确保了施工和高速公路营运安全, 取得很好的效果, 通过该工程监测数据分析总结, 对研究沿海高速公路软基的稳定和沉降, 提高设计理论水平, 实现高速公路信息化管理具有重要意义。

2 工程概况

该工程穿越滨海海积平原, 软基长7.125公里, 迄止桩号为:K10+775~K20+740 (A5~A8标段) , 地势较为低洼开阔, 水系发育, 区内内河、鱼塘密布, 地表水和地下水丰富, 由于软基路段处于滨海海积平原堆积区, 沿线土层分布厚薄不均匀, 成分复杂, 性质变化大。根据地质勘察报告, 软基路段路段地层分布自上而下为:

(1) 1杂填土:松散, 厚度0-1.5m; (2) 粘土、亚粘土:可塑, 厚度0-2.0m; (3) 15淤泥夹砂:松散、流塑、饱和, 以淤泥为主加薄层细砂, 厚度1.0-2.0m; (3) 20含淤泥细砂:松散、流塑、饱和, 厚度4.0-12.0m; (3) 21细中砂:松散、饱和, 局部夹淤泥质土, 厚度0-5.0m; (3) 41亚粘土:可塑, 厚度0-13.0m; (3) 44淤泥质粘土:流塑、饱和, 厚度0-18m; (3) 47粘土:可塑, 厚度0-14m; (3) 52中砂, 稍密, 厚度0-3.0m;其下为基岩及其分化层。路基地表硬壳层厚度小一般于2.0m, 其下为厚度3-38m厚度不等的软土及可液化砂土层, 工程地质条件差。

软基路段一般路段采用填土堆载预压处理;对于软土浅埋且较薄的地段, 桥头、涵洞及通道路段采用置换法处理;一般路段采用填土堆载预压处理。对软土较深厚的地段, 桥头、通道路段采用粉煤灰混凝土桩处理;涵洞、一般路段采用填土堆载预压或混凝土桩处理。砂土液化路段对桥头及构造物基础采用采用振冲挤密实碎石桩处理, 一般路段采用一层加筋材料以协调变形。

软土路基高度一般在6~7米, 超载预压路段填土高度达9米。软基路堤施工填筑期的稳定安全和沉降是本工程的核心问题。

3 软基监测点的布置、监测控制指标

根据沿线地质情况、软基处理型式及路基填土高度情况, 本工程软基路段监测内容为:1) 沉降观测 (沉降盘、分层沉降标) ;2) 地基中的孔隙水压力观测;3) 侧向位移观测 (测斜、位移边桩) ;4) 标贯检验孔。软基施工的稳定性和沉降观测项目和数量见表1。

在施工期间每填筑一层观测一次, 如果两次填筑间隔时间较长时, 每3天至少观测一次。填筑完成后, 堆载预压期间每7天观测一次, 当发现异常时, 及时通报有关单位, 并加密监测。

(1) 基路段面底基层施工, 应满足在达到设计的等载或超载预压的标高后, 一般软基段连续观测三个月, 平均月沉降量不大于5mm, 桥头软基段连续观测三个月平均月沉降量不大于3mm。

(2) 基路段路面面层施工, 应满足一般软基连续观测两个月, 平均月沉降量不大于5mm或桥头软基段连续观测两个月平均月沉降量不大于3mm, 即保持原标准不变。

为保证填筑速率和路基稳定, 根据相关“规范”及设计要求, 结合本工程实际情况, 监测过程中, 对本工程路堤填筑速率制定了相应的报警指标:

(1) 路堤地表垂直沉降速率 (沉降盘) 超过10.0mm/d (经过处理后复合路基为2.00mm/d) 且位移速率出现增大趋势;

(2) 土体水平位侧向位移 (测斜管) 速率连续大于3.00mm/d或位移速率出现增大趋势;

(3) 地表侧向位移 (位移边桩) 侧向位移速率超过2.00mm/d;

(4) 深层沉降 (分层沉降标) 速率连续大于2.00mm/d, 或沉降速率出现增大趋势。

为确保路面施工质量, 路堤填筑至设计标高, 进入路面工程前沉降控制标准为:

4 监测过程及分析

软土路堤施工分为填筑加载期、预压期和路面施工期三个阶段, 施工及监测工期26个月。路堤填筑加载过程中, 监测单位与施工单位、甲方或监理单位及设计代表保持密切联系, 部分地段因施工工期等原因, 填土加载速度偏快, 地表沉降和水平位移速率多次超过警戒线, 监测单位立即发出警报, 并加密监测, 及时通知相关标段监理、施工单位和业主等负责人, 指出原因并提出建议, 施工单位立即调整填土速度, 沉降变形速率得以控制, 确保路堤的安全和施工的顺利进行。软基预压期间, 根据沉降速率严格控制预压和卸载时间, 同时根据沉降观测情况, 采取分段卸载和路面施工, 在铺设路面期间并结合沉降变化进行调整或局部处理以协调变形, 保证通车质量。

(1) 地表沉降 (沉降盘)

全线121个沉降盘历时26个月累计沉降变化分布如图1所示, 图2为软基沉降变化曲线图。从中可以得出:1) 沉降速率与填土荷载高度有明显的相关性, 填筑加载时沉降速率较大 (曲线较陡) , 停止加载后沉降速较小, 曲线率逐渐趋于平缓;2) 沿线软基的沉降变化大, 累计沉降最小25.17mm, 最大达569.56mm, 即使同一断面中心和两侧的沉降也不同, 软基经过处理路段 (图2所示桥台前及A5标段) 、沉降量总体相对较小;3) 采用超载或等载预压作用明显。由于软基在荷载作用下产生固结沉降大部分在预压期完成, 因此卸载后进入路面施工后沉降速率小, 曲线平缓并处于收敛状态。

为控制工后沉降, 在预压期间, 应确保沉降和侧向位移稳定后方可卸载, 并严格按照沉降稳定控制标准进行控制, 本工程预压最短时间6个月, 最长超过12个月, 说明软基沉降时间长;路面施工完成后实测月平均沉降:桥前<1.0mm, 一般路段均沉降<3.0mm, 沉降均匀、稳定, 达到设计要求。因此在进入路面工程前应确保软基的预压时间, 本工程采用的沉降稳定监测控制指标取得了较好效果。

(2) 深层沉降

为分析填土预压期间引起土体不同深度的压缩沉降变化情况, 在路基中部根据地层分布埋设深层沉降标, 根据不同深度土层沉降观测结果, 可以计算不同深度土层的压缩沉降。图3为K16+366路基中心分层沉降观测成果图, 从中可以看出:浅部土层压缩沉降较大, 随着深度的增加逐渐减小;填土加荷期间, 土层压缩沉降速率较大, 停止加载后, 沉降速率逐渐减小, 并处于收敛状态;随着预压作用时间的延长, 软土排水固结, 地基强度增长, 由于应力的扩散作用, 深部淤泥、淤泥质粉细砂软土层压缩沉降明显减小, 但沉降影响深度大, 说明预压作用时间的长短对减少软基的工后沉降至关重要。

(3) 侧向位移

测斜观测成果如图4, 土体侧向位移—深度变化规律:土体侧向位移—深度曲线呈“渐变型”或“弓形”, 即浅部或中部水平位移变形较大, 随着深度的增加, 水平位移逐渐较小, 随着填筑荷载的增加位移最大值深度逐渐下移, 淤泥等软土层侧向位移较大, 最大值深度在0.5~14m不等。因此加载期间, 应注意淤泥等软土层侧向变形速率, 以确保地基安全;预压期由于排水固结地基强度增长, 随着时间增长, 地基的安全性得到提高, 因此侧向变形速率一般较小并趋于稳定。

路堤施工结束后, 累计侧向位移最大值21.83mm~104.80mm。路堤边沿表层位移边桩观测结果为:0.96~25.66mm, 侧向位移较小, 说明路基表层采用土工格栅或钢筋网处理对抑制浅层侧向变形作用明显。

土体侧向位移和沉降是路基是否稳定的主要控制指标, 是控制施工速率的关键。由于测斜结果直观反映不同深度土体的侧向变形情况, 同时根据测斜观测曲线可以了解地基的滑动趋势及滑动面位置, 因此路堤稳定性应结合沉降变化规律以侧向变形速率控制为主, 并结合现场的工况条件进行分析, 才能较准确地判断路堤的稳定状态。

(4) 孔隙水压力

图5为k16+683孔隙水压力变化曲线图, 孔隙水压力变化规律明显, 该处后20米为桥台, 采用管桩处理, 管桩施工时, 孔隙水压力上升较快, 桩基施工完成后孔压逐渐较小;路堤填筑加载时孔隙水压上升, 停止加载的间歇期孔压下降, 但一般变化幅度不大, 主要是本路段处于滨海地段, 土层含砂量较大, 土层透水性较好所致。

5 沉降的计算和预测

由于高速公路沿线地质条件的复杂性、荷载强度及其增长的多变性, 以及各种处理措施的影响, 理论计算的沉降往往与实际沉降值有较大的差异, 因此通过沉降观测资料进行统计分析, 找出沉降变化规律, 预测地基沉降的发展趋势并推测未来沉降和总沉降量具有重要的工程价值。

常用的由实测沉降曲线推算最终沉降量的方法有:双曲线法、沉降速率法、三点法, 除此之外, 还有日本常用的星野法和浅岗松尾法。这些方法各有优缺点, 本工程根据实测沉降变形曲线特征, 采用“双曲线法”进行拟合计算, 该法假定下沉平均速率以双曲线形式减少的经验推导法。从填土开始到任意时间t的沉降量St, (计算模式如图5) 可用下式求得:

式中:S0———初期沉降量 (t=0) ;

ST———t时的沉降量;

t———经过时间;

α、β———从实测值求得的系数

上式变换求得:, 根据实测得到t/ (St-S0) 和t的直线关系。从该直线与纵轴的交点和斜率, 可分别求得α、β, 将α、β带入式 (1) 求得任意时间的下沉量。

当t=∞时, 最终沉降量S∞可按下式求得:

荷载经过时间t后的残留沉降ΔS用下式求得:

以K16+550断面为例, 根据图2中的沉降数据, 初始沉降取2006年3月24日实测沉降, St为取路面施工完成后2006年9月8日实测沉降, 根据以上公式推算地基最终沉降量S∞及任意时间t的沉降St如表2所示。

单位mm

上述计算和工后2年实测沉降对比表明, 采用“双曲线法”计算和实测结果接近, 由此可见该法推算地基最总沉降对本路段沉降预测是合适的。表2计算结果表明地基总沉降180.55~310.3mm, 实测沉降 (已完成沉降) 170.93~204.91mm, 残余沉降 (工后沉降) 9.62~12.30mm, 15年内残余沉降9.59~11.90mm, 满足设计和规范要求。

图6为采用“双曲线法”推算沿线工后沉降分布图 (按沥青路面设计使用年限15年, 同一断面沉降计算采用平均值) , 结果表明:桥台与路堤相邻处工后沉降≤10mm, 涵洞、通道处≤20mm, 一般路段≤30mm, 达到预期效果。

6 结论

(1) 本工程建立了较为完整监测系统, 对路堤的地表及深层沉降、侧向变形、孔隙水压力进行了较完整的监测, 掌握软基在路堤填筑过程中地基的变形动态, 并根据不同监测项目和路基实际情况, 制定了相应的控制标准, 确保了施工期的地基的稳定和施工的顺利进行;同时, 通过施工监测, 科学地确定预压和卸载时间, 保证路面施工质量, 工后沉降得到有效控制。

(2) 软土地基施工应严格控制加载速率, 路堤稳定性应根据监测数据进行综合分析, 以侧向变形速率控制为主要指标, 深层沉降、孔隙水压力、位移边桩应作为辅助指标;预压期随着时间增长, 地基固结强度逐渐增长, 应以沉降速率控制为主要指标, 以控制工后沉降。

(3) 监测结果表明:地表、深层沉降、侧向位移 (测斜) 与填筑荷载高度、填筑加载速率存在直接的正相关系, 填土预压沉降影响深度深度大, 淤泥等软土侧向变形明显;沿线沉降及不均匀沉降变化大;由于本路段处于滨海地段, 淤泥等软土含砂量较大, 孔隙水压力变化不大;由于路基表层采用土工格栅或钢筋网处理对抑制浅层侧向变形作用明显。

(4) 地面沉降采用“双曲线法”进行拟合计算, 计算结果与实测沉降接近, 采用该法推算地基最终沉降和工后沉降具有重要的工程价值。

参考文献

[1]中交第一公路勘察设计研究院有限公司.JTG/T D31-02-2013公路软土地基路堤设计与施工技术细则[S].北京:人民交通出版社, 2013.

[2]中交第二公路勘察设计研究院.JTG D30-2004公路路基设计规范[S].北京:人民交通出版社, 2005.

软基监测 篇6

(1) 堆载前要采取可靠措施保护密封膜及密封查漏工作, 防止堆载时刺破密封膜; (2) 堆载底层部分应选颗粒较细且不含硬块状的堆载物, 如砂料等, 这一点特别要, 一旦在土体填筑过程中造成真空膜的破坏, 将影响土体的正常填筑。 (3) 选择合适的堆载时间和荷重。堆载部分的荷重为设计荷载与真空等效荷载之差。如果堆载部分荷重较小, 可一次施加;荷重较大时, 应根据计算分级施加。堆载时间应根据理论计算确定, 现场可根据实测孔隙水压力资料计算当时地基强度值来确定堆载时间和荷重。一般可在膜内真空度值达50k Pa后7~10天开始堆载;若天然地基很软, 可在膜内真空度值达80k Pa后20天开始堆载。 (4) 加固区内差异沉降控制问题。

1 施工工艺

施工前必须对欲加固区的土层分布进行十分认真的分析, 特别是对含有硬夹层、透水性好的流沙层深厚复杂软土地基, 这些将影响抽真空的成败与否, 所以前期的地质补勘工作很重要。补勘后就可以进行施工准备工作, 测量放线、工设备及材料进场、场地平整、挖四周排水沟, 为后面的排水系统施工打好基础。

1.1 排水系统

真空负压是通过打设在地基中的竖向排水体向下传递给土体的。竖向排水体有普通砂井、袋装砂井、塑料排水板等形式, 目前工程中应用的最多的是塑料排水板。塑料排水板的选择应该具有良好的透水性和强度, 纵向通水量不小于 (1 5-4 0) ×103mm3/s;滤膜的渗透系数不小于5×10-3cm/s;板芯的抗拉强度不小于 (10~15) N/mm;滤膜的抗拉强度干态时不小于 (1.5~23) N/m m, 温态时不小于 (1~2.5) N/m m, 整个排水板反复对折5次不断裂认为是合格的。此外还要考虑插设深度。

1.2 抽真空系统

抽真空系统包括主、滤管布置及铺设, 主管出膜装置、抽真空设备与安装。敷设滤管前, 先对场地进行测量, 然后按设计施工图的几何关系, 放线主、滤管位置。滤管间距一般为5m~6m, 主管间距15m~20m。主管一般为φ90mm镀锌钢管 (或PVC管) , 支滤管为φ63mm镀锌钢管 (或PVC管) 。主管与支滤管之间采用变径三通、四通柔性连接, 同管径的对接采用钢丝吸水胶管连接, 全部吸水管均埋入砂垫层中, 并通过出膜器及吸水管与真空泵连接。在挖密封沟的同时, 可进行主管与支滤管的连接、安装和埋设, 由于滤管上面有孔洞 (孔洞的布置形式、形状、间距等参数要根据施工现场的要求, 既要满足通水良好而且要使滤管强度满足要求) , 为防止砂砾进入支滤管内堵塞管道, 应用尼龙绳缠绕滤管后用无纺布 (250g/m2) 包裹。滤管敷设前, 对管子的接长和交叉, 应事先加工二通、三通、四通软接头配件, 以便施工时好用。施工操作员要特别注意管子连接部位的施工质量, 必须做到不漏气。滤管的末端要用木塞或PVC圆板封死, 然后套上预先缝制好的反滤管布套, 再扎牢即可。

1.3 密封系统

密封系统主要包括真空膜及铺设、密封沟开挖与回填、真空膜保护及土层深部密封、拉裂缝处理等。真空膜的技术指标应满足下列要求:渗透系数《10-10 (cm/s) , 圆球顶破坏强度≥280N, 抗拉强度≥250N/scm, 梯形撕裂强度≥40N。材质采用聚氯乙烯塑料膜, 厚度0.12mm~0.14mm, 膜间搭接长度为1.5cm~2.0cm, 膜的搭界必须用热合粘接法。真空膜铺设前, 要求派专人, 逐一检查场地表面, 是否有尖锐器物, 如铁丝头等, 发现应及时清理, 以免刺破密封膜而漏气。而后在砂砾层上铺设10cm厚的细砂, 表面要求达到平整且压实, 然后铺一层土工布, 土工布的顶破强度要求≥1600N, 然后再铺真空膜。

2 监测系统

真空联合堆载预压加固软基的监测装置, 主要有膜下真空度和泵上真空度观测的真空表, 用于观测加固场地沉降的沉降标和测定地下孔隙水压力的孔压计、测斜仪、水位观测孔、土体及塑料排水板中真空度等, 埋设位置和数量符合设计要求。监测的目的:以工程监测的结果指导现场施工、确定和优化施工参数, 进行信息化施工;根据监测结果, 及时发现危险的先兆, 分析原因, 判断工程的安全性, 采取必要的措施, 防止发生工程破坏事故和环境事故;评价工程的技术状况, 检验设计参数和设计理论的正确性;为设计、施工、管理和科学研究提供资料。

2.1 表面沉降观测

表面沉降观测目的, 以了解沉降速率、总沉降量和地基平均固结度。表面沉降板的埋设:在埋设点地面挖50cm×50cm×3cm的土坑, 内铺50cm左右的黄砂, 整平压实;将沉降板平放在坑内, 保证板面水平, 并回填土整平压实;沉降板的金属测杆、套管和接驳的垂直偏差率应不大于1.5%, 金属测杆直径为4cm, 测杆应与底板焊接为一体;套管采用塑料管, 直径为10cm, 具有一定的强度和刚度。将套管垂直套进测杆标上;用水准仪连续数日观测杆的高程, 并确定初始高程。

2.2 水平位移观测

土体水平位移是控制场地填筑速率的重要参数。由于真空预压使场地中心形成负压区, 即相当于土体上施加了围压, 此时侧向位移表现为向场地中心移动的趋势, 有利于填土稳定。而在堆载预压加固填土时, 水平位移主要是作为控制加荷速率、保证堆载安全的控制指标。

测斜管的埋设:采用φ127钻具定位开孔, 成孔偏斜度不允许大于1°, 通常应钻至下卧硬土层50cm~100cm, 深度达无水平位移处;第一导管底用塑料封死, 并与其他导管分段在地面拼接, 或逐节在孔口对接, 慢慢放孔中, 注意对接时导向槽的对正不许偏扭;导管埋至预定的深度后, 校正导向槽的方向, 在导管与钻孔壁间用砂填充, 等稳定一段时间后, 进行零点测试, 并测量管口高程。

测试要求:采用电阻应变式测斜仪伺服加速度式测斜仪进行测试;测试时保证测斜仪反转180°, 重新测试一遍, 以消除仪器的误差;测量稳定后测斜管的初始位置, 所测结果视为基准值记入测试记录表;观测频率视加固方案而定, 通常与表面沉降观测一致。

参考文献

[1]任世杰.塑料排水板处理软土路基施工技术[J].铁道建筑, 2005 (11) .