沉降监控技术

沉降监控技术（精选8篇）

沉降监控技术 篇1

摘要：结合郑西客专高桥隧道的具体情况特点,介绍了客专大断面黄土隧道地表及拱顶沉降控制关键技术,并简述了监控量测方法和对量测数据的处理、分析及应用,以达到指导实践的目的。

关键词：大断面黄土隧道,施工方法,监控量测,沉降控制措施,监控要点

1 工程概况

由中铁二十三局负责施工的郑西线ZXZQ05标段高桥隧道全长1 458 m,隧道的进口段为浅埋、偏压、无水、湿陷性黄土段,里程为DK348+110～DK348+610,长500 m,设计为Ⅴ级围岩,采用CRD法开挖,DK348+610～DK348+839段长229 m,设计为Ⅳ级围岩,采用弧形导坑开挖。上述均采用喷锚初期支护,复合式防水钢筋混凝土衬砌。隧道围岩实际情况:隧道埋深12 m～58 m,洞身位于黄土类型为Q3砂质黄土,洞身黄土含水量8.2%～14.1%,南高北低台塬偏压地形地貌。

2 施工方法

黄土隧道施工严格按照“短开挖、留核心、严控水、强支护、早封闭、快成环、紧仰拱、勤量测、速反馈”的原则组织施工。隧道Ⅴ级围岩段采用CRD法开挖,Ⅳ级围岩段采用弧形导坑法开挖。黄土隧道采用人工配合挖掘机开挖,出渣采用无轨运输,Ⅴ级围岩段装载机洞内运输出渣,在洞口装入大型自卸车运走,Ⅳ级围岩段为挖掘机配合大型自卸车出渣。采用25工字钢进行初期支护,在拱脚和墙脚处设4根锁脚锚管,并设120 cm扩大脚。仰拱距掌子面安全距离保持在25 m内,二衬保持在50 m以内。

3 大断面黄土隧道地表、拱顶沉降观测及变形规律

3.1 地表、拱顶沉降观测方法

浅埋段隧道地表沿纵向每10 m布置一个观测点,每个横断面布置11个点,与洞内水平收敛和拱顶下沉量测点在同一横断面内,横断面布置依次为拱顶中心布置一个观测点,中心观测点两侧对称布置10个点,分别距中心点为5 m,10 m,15 m,20 m,25 m,另在变形影响范围外设两个观测点。拱顶布点在中心位置上,并在隧道最大跨处及以上3 m处设置净空水平收敛量测点。

测量方法:采用DSZ2自动安平水准仪,精度为1 mm,在距隧道体100 m外山体上设水准点,根据测量数据及相关要求确定测量频率。通过对围岩的岩性进行描述,观察支护结构裂缝,监视拱顶下沉,了解断面的变形情况,判断围岩拱顶的稳定性。

3.2 地表裂缝规律及拱顶沉降情况分析

3.2.1 地表表面裂缝出现和发展规律

黄土隧道浅埋段洞口段变形规律:1)隧道开挖半个月左右,洞口仰坡洞周范围外两侧喷混凝土面出现纵向裂缝;2)洞顶平坦没有偏压的,30 d～45 d后地表中线两侧各出现一条平行于隧道中心线的纵向裂缝,而且随着开挖向前推进裂缝跟着向前发展,如果开挖暂停3 d以上,则对应掌子面的地表处会出现一条横向裂缝,与纵向裂缝连通形成怀抱式;3)偏压段(或一侧有冲沟),只在埋深大的一侧出现一条平行于隧道中心线的纵向裂缝,并有错台现象;4)大断面黄土隧道在埋深45 m～60 m的Ⅳ级围岩段开挖后地表也出现纵向裂缝。

高桥隧道进口施工25 m后,在6月初和6月下旬洞顶地表发现两条横向裂缝,距离洞口分别为25 m和40 m,6月中旬洞顶地表发现两条纵向裂缝,距中线15 m～30 m,最大缝宽4 cm,并伴有1 cm～4 cm的错台。

3.2.2 地表、拱顶沉降规律与开挖工序、雨水的关系

根据变形观测资料显示,隧道地表沉降在上导坑掌子面施工后1 d～3 d变化较大,约4 mm/d～8 mm/d之后变化减小,但仍以1 mm/d～2 mm/d的速度下沉,下导坑开挖最大沉降速率8 mm/d,平均沉降速率2 mm/d,最大沉降量14 mm,平均下沉量10 mm,仰拱开挖最大沉降速率4 mm/d,平均沉降速率2 mm/d;最大沉降量9 mm,平均下沉量6 mm。仰拱完成后基本趋于稳定。

地表下沉在下雨期间较为明显,个别点平均下沉达到10 mm/d。即使当隧道处于稳定时,一遇下雨,地表下沉仍在1 mm/d～3 mm/d。可见雨水对隧道地表沉降有直接关系,雨水会造成地表覆盖层重量加大,加速隧道下沉,因此需对浅埋段地表进行全覆盖防水处理。

3.2.3 地表沉降规律与拱顶下沉的关系

由监控量测结果表明,地表沉降较大的地段拱顶下沉也较大,两者完全对应,并且两者发生突变时间同步,变化的幅度也同步,目前浅埋段隧道地表沉降最大已达22.3 cm,拱顶下沉20 cm,由于浅埋段隧道地质基本属于湿陷性黄土,地基承载力较弱,在仰拱封闭成环以前由于覆盖层自身重量会造成隧道的整体下沉。因此,要尽可能缩短仰拱施工时间,改善隧道整体受力结构,减少隧道的整体下沉量。

4 大面积黄土隧道地表、拱顶沉降控制方法

4.1 控制开挖进尺及步长

根据黄土的稳定性,砂质黄土及Ⅴ级围岩段拱部开挖进尺一般按1榀钢拱架间距控制,下台阶开挖进尺为2榀钢拱架间距,而且左右错开开挖,防止拱部初期支护结构悬空,扩大拱脚及基础开挖采用人工进行,保证不超挖,需夯实承载,不得有浮渣和虚土。上下台阶长度控制在3 m～5 m,左右侧开挖的间距控制在10 m左右。开挖后及时立拱架、喷混凝土、架立横撑封闭成环。底部一次开挖长度为4榀～6榀钢拱架间距,不宜超过3 m,开挖及初期支护施工过程中加强施工用水管理,严禁浸泡初期支护基础,保证安全,防止整体下沉。

4.2 仰拱、衬砌紧跟,控制沉降发展

仰拱紧跟开挖掌子面,保持20 m～30 m的间距。洞口、浅埋、偏压段二次衬砌须紧跟仰拱,形成正常施工作业循环后,二次衬砌距仰拱的施工面控制在30 m～50 m。

4.3防排水

加强洞内施工用水管理,不浸泡初期支护基础。有渗水的隧道应对地下水及时归槽引排,不允许浸泡基础。完善洞顶及浅埋段地表的截排水沟设施。对隧道洞顶的冲沟、陷穴、暗沟、暗管、人工洞穴等及时按设计要求进行回填,并高出地表30 cm进行铺砌防水处理。对浅埋、偏压隧道地表进行全封闭防水处理。对地表裂缝下挖50 cm,用改良土夯填密实,并高出地表10 cm,同时加强观测。

4.4支护体系的施作要点

对于黄土隧道,支护的首要任务是如何遏制初支的大变形。从目前的施工技术水平来看不外乎如下方法:最好的办法是“刚柔相济综合法”,即采用“加固围岩、改善洞形、先柔后刚、先放后抗、变形留够、底部加强、封闭及时、稳扎稳打”的原则来有效控制高地应力和岩性软弱所产生的大变形,采用刚度大的支护体系来抵抗开挖后释放的围岩压力,在埋深浅黄土围岩的条件下比较适用。

4.5预留变形量必须留够(宁多勿少)

为防止初期支护变形侵入模筑混凝土净空,应考虑开挖时将变形预留量从原设计10 cm加大至20 cm～30 cm,以抵抗变形值,不至于造成侵限。但是具体预留多少应通过现场实际量测情况而定,避免衬砌过厚造成浪费。

4.6二衬拱顶注浆

由于围岩的徐变作用,初期支护收敛时间很长,一般需提前浇筑混凝土衬砌,故因衬砌受力较大而需加强。鉴于近似圆形断面的衬砌主要处于受压状态,改善洞型,加强措施以提高混凝土标号和加大衬砌厚度为主,必要时加钢筋,从而避免出现大的弯矩。要求监理重点把握二衬的拱顶注浆,控制为200 m以内就进行,并使之相对较均匀承压。

4.7应重视隧道底处理

仰拱应不比其他部位衬砌薄,而且应在开挖后立即浇筑。隧道围岩为挤压围岩时,仰拱的曲率应比一般隧道有所加大。当采用台阶法分部开挖时,要尽可能避免采用长台阶。应尽量缩短仰拱与开挖面的距离,使支护整体受力。

5结语

根据隧道稳定判断条件:拱顶下沉速度小于0.15 mm/d,水平收敛速度小于0.2 mm/d,或实测变形值达到最终理论变形值的80%以上时,可以施作衬砌。但是像高桥隧道这样的超长浅埋段施工时,围岩及初支的变形是长时间不收敛的,或者收敛值不大,主要是垂直沉降,这种情况下长时间不衬砌可能造成第二次甚至多次初期支护破坏,加上不合理的工期压力等原因,造成衬砌是在变形速率远远超过规范规定0.2 mm/d的情况下施作的,必然造成衬砌承受较大的压力,埋下了一定的质量隐患。如何确定最佳的二次支护及衬砌施作时机,如何确定科学合理的工期值得讨论。同时监控量测数据的收集和施工状态变化的紧密结合,量测信息的及时反馈对指导施工和调整支护参数具有深刻意义。

参考文献

[1]王耿超.三车道隧道喷锚支护施工技术总结[J].山西建筑,2008,34(11):333-334.

桥梁沉降观测及其控制技术研究 篇2

关键词 桥梁施工；沉降观测；沉降控制；墩台沉降

中图分类号 U4 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)052-0099-01

对于公路桥梁工程来说，其建设后成为车流较多的高速公路，为此工程对桥梁工程墩台的工后沉降量有严格限制，保证桥梁施工质量，控制工后沉降，是工程的难点。现针对桥梁沉降观测及其控制进行探讨

1 桥梁沉降观测技术

通过桥梁墩台沉降观测，可以监测主体结构的沉降、倾斜和变位情况，不但为桥梁结构受力状况、内力计算提供数据，提高了准确性，而且能便于及时发现异常情况，采取措施，保证工程的安全运行。沉降观测的主要内容是：通过布设控制网，按相关精度要求，根据施工受力加载实况，定期定点对墩台基础在施工过程中的沉降、变位情况以及徐变上拱度进行观测，在施工过程中控制沉降，确保工程质量和安全。

对桥梁沉降观测仪器采取高精度经纬仪、水准仪、管式测斜仪和线条式铟瓦合金水准标尺等。沉降观测的布点的设置，沉降监测使用的基准点利用线路控制测量中布设的精密控制网中的控制点，控制点间距约为200 m，控制点选择已完成桩基区域稳定的高程控制点。沉降监测点的布置根据结构受力和全线的地质情况，对全线的沉降观测点布设进行设计，根据沉降观测的要求确定相应沉降观测标志。施工时，按设计要求将观测点埋设在设计位置。

沉降观测方法选取，对于桥梁沉降观测工作采用精密几何水准测量方法进行，观测过程中，各项偏差控制及内业数据处理按照有关规范规定执行。桥梁的沉降观测周期主要是桥梁基础浇筑混凝土终凝后，即开始初始观测，因此不同桥梁沉降观测点的初始观测日期是不一样的。对于上部结构施工期间，墩台沉降、变位观测周期，结合上部结构加载或浇筑砼的施工方案，制定不同观测周期：受荷载前期每7天一次，上部结构施工期间每1天一次，上部结构施工完成墩台承受荷载期第一个月每7天一次，之后每30天一次。桥梁基础遇到特殊情况（如架桥机架梁施工、上部结构拖拉就位、钢管拱肋重荷载吊装等），即进行几小时一次的连续观测，及时提供观测数据，确保桥梁结构安全。根据实测数据，推算出各观测阶段的沉降量和最终沉降量，并得到推算的沉降变移量，将实测推算结果与原计算值进行对比。推算的沉降变移量若满足要求，则按原计划施工。推算的沉降变移量若不满足要求时，则延长沉降滞留期等处理方法以满足沉降要求。

另外，对桥梁徐变上拱度观测也是桥梁观测的重要环节。其桥梁徐变产生因素主要是与混凝土的骨料级配、水灰比、材料性能、环境湿度、养护方法、预应力大小、张拉龄期、梁体截面尺寸形式等因素有关。沉降观测的布点适宜布置在桥梁1/4、1/2、3/4跨位置。对于桥梁徐变引起的竖向变形量通过设置水准点观测，绘制变形曲线。并结合混凝土强度、弹性模量和龄期，作为综合控制混凝土徐变的参数。根据按张拉后1个月、2个月、3个月、半年、1年以及2年的时间进行观测。

通过结合工程实践，在对桥梁沉降观测中应当注意对每次观测坚持采取“四固定”原则，即：对桥梁沉降检测所采用的仪器及水准标尺固定；观测人员固定；观测位置固定；观测环境和条件基本相同。对观测所采用的水准仪应当加强检查，每次作业前，及时进行检验校正。布设观测路线时，前后视距不超过

40 ｍ，前后视距差不超过1.0 ｍ，以提高观测时的清晰度。观测时间及环境：不在日出前后１小时、中午时分进行观测，更不能在大风或有雾的情况下进行观测。

2 桥梁沉降控制技术措施

根据桥梁沉降检测结果而采取相应的控制措施，是有效保证桥梁安全运行的基础。从桥梁的沉降检测实践来看，对于有效地控制桥梁沉降的主要措施集中在以下几方面。

1）对桥梁钻孔桩孔底沉砟、泥浆比重的控制，以及混凝土灌注质量控制。对桥梁采取钻孔时，避免钻孔倾斜。在钻机就位和钻孔过程中，要随时注意校核钻杆的垂直度，发现倾斜及时纠正。对于地基不均匀、土层呈斜状分布和土层中夹有大的孤石或其它硬物的情形，施工前必须作好准备。在不均匀地层中钻孔时，选择自重大、钻杆刚度大的钻机较有利，并采用低档慢速的钻进方法。

终孔时密切注意桩底持力层的地质变化，不能单纯以设计标高做为终孔的唯一原则，必须以满足设计要求的桩端地基承载力或桩侧摩擦力为依据。在桩基成孔质量与减小沉砟和泥皮厚度两者间找到最佳平衡点（不同的地质条件采用不同的泥浆比重）。对于柱桩主要是控制孔底沉砟厚度，对于摩擦桩主要控制泥浆的比重或桩侧泥皮的厚度。终孔后清孔采用换浆法，为使钻孔桩砼与孔底岩体粘接良好，在钢筋笼吊装就位后用气力提升方式排除残砟。初斗砼灌注前，下高压风管对孔底吹风或高压射水，使残余沉砟悬浮，立即灌注首斗砼。

使用先进的桩孔检测仪器，有效控制成孔质量。灌注砼前，采用JJC-1D型灌注桩孔径检测系统，对桩孔深度、孔径、垂直度和沉砟厚度进行检测，实现全自动和半自动检测，具有检测速度快、测量效率高、测量误差小精度高、使用灵活方便的特点，有效保证桩孔各项指标满足设计要求。加强水下混凝土灌注质量控制。使用耐久性混凝土，耐久性突出体现在混凝土材料低渗透、低缺陷、高密实等方面。其高密实的特性，增大了混凝土与桩孔周围土的摩擦力，减小了桩基总的沉降量。

2）对明挖扩大基础沉降控制。对桥梁基底应当严格控制超挖，松动部分予以清除。使用机械开挖时，不破坏基底土的结构，在设计高程以上保留一定厚度由人工开挖。岩石地基基坑开挖采用松动爆破开挖，控制装药量，以保证基岩的完整性不被破坏。加强地基承载力检测。基坑一般均安排在枯水或少雨季节开挖，开挖过程连续，基坑内做好排水设施并及时浇注。基底暴露时间过长时，应重新检测地基承载力。最下层基础不立模，满坑灌注混凝土。

3）对桥梁徐变上拱度控制措施可通过严格控制预应力张拉时间，预加应力时混凝土强度、弹性模量、龄期达到设计要求；施加预应力严格实行“双控”，严禁超张拉。严格控制箱梁徐变上拱期，简支箱梁不少于2个月，预应力混凝土箱梁不少于6个月，在预定徐变期间内徐变上拱未趋稳定时适当延长徐变上拱期。严格控制混凝土材料性能和配合比，以确保其弹性模量不低于设计值。

4）所有桥梁的墩台顶部，箱梁端部两侧均预埋N16钢管并套丝，顶端安设M16带帽不锈钢螺杆。测量体系的设置考虑各个施工阶段和运营期间的测试，以便获取更多的数据，校核测试结果。仪器采用精密水准仪，测量控制精度为1 mm。架梁前，每周观测一次，架梁后第一个月，每周测量一次；第二、三个月，每2周测量一次；第四、五、六个月，每月测量一次。在施工过程中，观测主要是提供架梁后墩台和基础的沉降，根据观测的数据绘制时间和沉降曲线。根据曲线和实际的测量结果，预测将来的沉降，判定预测的可靠性和沉降是否趋于稳定。如数据分析结果超出容许范围，则与有关单位分析原因、商讨对策。尽可能使沉降发生在施工期间，桥梁沉降的控制无论是总沉降还是各墩台的差异沉降量均为工后沉降，在此之前各施工阶段的沉降量均可在相应的施工时段内的结构高度进行调整。如：墩台身高度、垫石高度、垫石与支座底板间的压浆体等进行调整。施工中切实落实如上及其它控制方法和措施，实现各项预期控制指标。

3 结束语

从工程实践情况表明，通过对桥梁沉降采取观测，可有效地监测主体结构的沉降、倾斜和变位情况，不但为桥梁结构受力状况、内力计算提供数据，提高了准确性，而且能便于及时发现异常情况，采取措施，保证工程的安全运行。文章针对桥梁沉降检测及其控制技术而展开探讨，可有效地指导同类工程施工。

参考文献

[1]董学智,李胜,李爱民.变形监测技术在桥梁监测中的应用[J].测绘,2012,28(02):118-119.

[2]章志红,王林.浅谈沉降观测数据管理、处理和分析[J].江西测绘,2010,27(06):31-33.

浅谈高层建筑物沉降及其监控 篇3

随着我国经济实力不断地提升,在全国范围内建筑物的层数越来越高,建筑物的荷载越来越大,所发生的沉降量也比多层建筑发生的沉降量要大。下面将分析作为沉降观测重点的高层建筑物发生沉降的原因及其监控措施。

1 高层建筑物沉降原因分析

经过对高层建筑物发生沉降的深入研究,可总结出高层建筑出现沉降所涉及的因素较多,可将原因总结为以下几个方面:设计、规划、勘察、自然灾害、施工及使用不当等方面。

1.1 地基处理方面

在进行地基处理时,处理不当将直接导致建筑物发生较大的沉降或不均匀的沉降,在地基处理中常存在以下几个问题:

(1)未进行地基处理。直接在天然地基上进行高层建筑物的建设,并未对软硬程度相差较大的地基进行处理,导致高层建筑物发生不均匀的沉降。(2)场地内的基岩存在严重倾斜。由于勘察部门勘察不利或设计不当,或在基岩存在严重倾斜的场地内建设高层建筑,这会使高层建筑物下的压缩层厚薄情况不一致,导致地基土的压缩量差别较大,进而导致建筑物发生不均匀的沉降。(3)地基土材料不均质。当地基土采用的材料不是单一匀质材料时,会与设计中的简化假定产生冲突,使理想化的计算假设不再成立,压缩模量及密实度的数值都会发生改变,使得计算值与实际的受力不再一致。(4)工程实例。著名的意大利比萨斜塔就是由于其地基是粉砂土,但在施工过程由于地基处理不当,引起粉砂外挤,造成偏心荷载南侧压力过大,造成塔身发生倾斜;并且塔基地压力较大,超过了地基的承载力,发生塔基的下沉;再加上比萨平原的深层抽水,使得水位下降,便相当于形成了大面积的加载,以上几个原因叠加在一起使得其塔身发生倾斜。

1.2 施工方面

在施工过程中很多不规范的施工处理也会导致建筑物发生沉降,主要存在着施工质量不合格、施工方案不合理、施工过程记录不属实、桩头处理不当、机具设备操作不规范、地基上保护不力、对相邻建筑的影响估计不足及补救措施不及时等问题。

1.3 建筑场地选择不当

(1)概述。高层建筑的建筑场地应尽量选在安全环境中,尽量避免在土坡边缘、断裂带、滑坡、河道或易发生塌方的地段进行高层建筑的修筑,如执意选择在以上危险地段建设,则会使施工及建好的高层建筑存在安全隐患。(2)工程实例。在香港及重庆人口密集地区,建筑物通常非常密集,有时不可避免地将高层建筑建在山坡上,当一次滑坡就会造成数万立方米的土体下滑,进而造成高层建筑物发生倒塌的现象。如香港宝城大厦就被滑坡冲毁,倒塌成一堆废墟。

1.4 规划不合理

(1)概述。在一些地质情况较差的地区,规划部门在进行建筑用地审核及批准时,常出现对建筑物间距离控制不严的情况,使得相邻建筑的基础下天然地基土发生附加应力叠加的现象,造成建筑物发生相向倾斜,或在相邻建筑物进行桩基施工时,造成扰动地基土的不良后果,并直接导致地基承载力下降。(2)工程实例。天津市人民会堂办公楼由于受到距离仅30米的新建天津市科学会堂学术楼所产生的地基附加应力的作用,使得其地基受到相邻新建建筑的影响,发生基础下沉及墙体开裂的事故。

1.5 基础方案不合理

(1)概述。在软硬程度不一致的地基土上进行高层建筑建设时,在厚度较大的饱和软土及粉细砂等地基中,进行较为密集的振动沉管灌注桩的施工时,会在施工过程中形成较大的超孔隙压力,并在拔管过程中,发生软土及泥浆的挤入,使得桩尖不规则或落底不完全,进而导致桩体发生缩颈或断桩等严重事故,使得承载力下降,沉降量增大。(2)工程实例。建于20世纪30年代的著名的上海锦江饭店,由于其地基为软土地基,且地基处理不慎合理,造成建筑物发生高达2.6m的沉降,导致原底层陷入地下,成为半地下室,影响了使用功能的实现。

2 加强对高层建筑物的沉降监控

在高层建筑的施工及使用期间进行严格地沉降监控,可有效地保证高层建筑物的施工质量,并可及时地检测出建筑物出现的沉降,及时地采取处理措施。

2.1 沉降观测点的布设

在进行沉降观测点的布设时,应从建筑物的自身特点、正确反映建筑物地基沉降特征及场地的地质情况等角度出发,来确定沉降观测点的布设方案。

2.2 基准点的布设为进行整体沉降监测,应采取统一的沉降监测网及局部一体化沉降监测的方案。

2.3 规范沉降测量操作

应严格执行已制订好了的观测方案,按照指定的观测周期进行沉降观测,在进行初期观测时,为保证初期测量结果的准确度,可进行两次观测,并在施测时,对每个观测点的高程观测值通过求两次观测的均值来确定,并做好测量记录。进行数据整理及平差计算,以得出各观测点的高程值,从而得到准确的沉降量。

2.4 注意事项

(1)测量操作注意事项。每次在进行观测时,都应按照测量方案规定的测量路径进行,并应避免在观测时受到阳光的直射,保证测量过程中测量设备成像清晰,并确保读数及数据记录满足规范要求。(2)加强数据分析。在完成每次的观测工作后,应对所得的各观测点的高程及沉降量进行数值分析,并运用专业知识判断数据是否合理,当出现数据违背常理时,应向相关部门反映,以便将问题及时解决。(3)注意雨季的影响。当观测工作遇到雨季时,应注意做好雨季前后的观测设备的联测,检查水准点的标高变动情况,根据变动情况,做出相应地调整,以减小雨季对沉降观测的影响。

3 小结

由于高层建筑发生沉降的现象较普遍且原因较复杂,只有进行长期的、全面的及系统的沉降观测,才能掌握发生沉降的规律,分析具体的沉降原因,并采取及时地补救措施。

参考文献

[1]王晓东.高层建筑沉降观测流程[J].价值工程,2011,3.

公路路基沉降控制技术 篇4

1 公路路基沉降稳定的影响因素

路基是公路的主干, 决定着公路的质量与使用年限。但路基不仅承受路面车辆的荷载还要承受地下岩土对其的压力, 在这样的双重压力下, 就要要求路基具有很好的施工质量。因此, 熟知公路建设当地的自然条件, 研究其变化规律, 才能因地制宜采用有效的技术来避免较大沉降的产生。影响路基稳定的因素主要有两方面, 即自然因素和人为因素。

1) 地质原因

地形地貌对路基规划有很大的影响, 水和温度的差异根据地势的不同, 所显现的影响也有所不同。平原地区地势平坦, 容易积水, 地下水位较高, 因此在施工时要注意最小填土高度。丘陵地区和高山地区地势险峻, 起伏较大, 合理的排水设计会对地基产生至关重要的影响, 稍有不慎, 就会造成塌方的危险。另外, 地质岩石的种类、走向、厚度也对路基稳定有一定的影响。

2) 气候温差

气候也是影响路基稳定的因素之一, 它随季节的变化而变化, 水温和雨雪也随气候的不同而变化。夏天温度高, 冬天温度低, 水温也随之变化。地域气候也有差异, 南方靠近赤道, 一年四季的温度都比北方高。另外地势高低也有差异, 在山顶气候变化无常, 温度与湿度变化较大, 山南山北也存在着气候差异。路基的温度与大气温度关系密切, 大气温度骤变, 会导致出现路基温差, 从而产生沉降差异。

3) 水文条件

水文就是地表水、河流洪水位、常水位的排泄以及河岸淤泥冲刷状况。公路施工附近的地下水位移动规律、有无泉水、缝隙水等都对地基稳定有一定的影响, 如果忽略其一, 都将可能导致地基不稳, 造成经济损失。

4) 土壤类别

公路路基主要的填筑材料就是土, 土的性质不同, 对路基的影响也不同。红砂岩具有风化特性, 在雨水较多的地区容易风化, 导致地基结构发生变化, 影响地基稳定。低液限黏土具有透水性和低黏聚力的特点, 能到使土无法高黏聚, 不能很好地压实土层。粉性土雨天容易冲刷为泥浆, 晴天则容易飞扬, 。砂土具有透水性和无塑性的特点, 强度不随水量而变化, 但表面松散, 不易成型, 无法形成坚固的土层。沙性土就是在砂土中添加粘性材料来凝结砂土, 使土具有一定的黏性, 但又不太松散, 易于压实, 沙性土的强度和黏性在所有的土壤中性价比最高, 也最合适成为路基填筑的材料。

5) 施工过程中要保证路基的施工质量满足设计要求, 质量控制主要从人、材、机、环、法这五个方面, 只有保证了新路基的施工质量才能控制好新老路搭接处产生的不均匀沉降, 同时对搭接处积极使用一些新材料、新工艺来防止不均匀沉降。

2 公路路基沉降机理分析

公路建设对路基的要求最为严格。目前的对于地基的研究都停留在软土层地基沉降研究阶段, 软土地基的沉降多是由于荷载作用引起的固结沉降。软土层的土质较差, 硬度低、水分透气性差, 在外力的作用下容易变形, 参数不稳定, 这就使软土地基在施工时面临很大的技术性难题。公路的路线长, 范围广, 施工时经过的地区地质不尽相同, 在很大的程度上增加了施工难度, 公路沉降无可避免。公路沉降一般分为三个阶段:

沉降发生阶段:在修建初期, 土体处于弹性状态, 地基土层在受到外界荷载时, 缝隙中的水将被逐步排出, 原来的地基因为失去水分发生瞬时沉降, 且在初期阶段沉降成直线上升。

沉降发转阶段:增加荷载以及长时间的荷载, 水分逐步排出后, 土层中的超静孔隙水压力消散, 土体压密产生变形, 土体进入弹塑性状态, 路基沉降速率加快。

沉降稳定阶段:不再增加外界的荷载, 水分也完全排出, 但固结过程还在进行, 路基的沉降在缓慢地进行。在这个阶段路基沉降速率在一点点的变小, 基本处于稳定阶段。

3 公路路基沉降控制方案

公路建成后主要承受的荷载有自重和车辆荷载, 路基的自重在内部产生的压力随着深度的加深而逐渐增加, 车辆荷载则相反, 随着深度的增加而逐渐的减弱。但由于现在交通量的增加以及工程量的增加, 大型车辆也逐步增加, 进而路基承受的车辆荷载不断增加, 压力越大, 路基的使用性能能就会下降。

所以在建设过程中选择合适的填筑材料, 并且选用正确的施工方法。按照从高到低进行填筑, 并且严格控制路基土壤中水分的含量, 保证路基能够达到技术要求。假如说, 施工过程中方法不合理则有可能造成路基压实力度不够, 路基不稳定的状况, 更甚者也许会出现裂缝。

为了防止公路路基的沉降, 首先要加强对施工地段的地质勘测, 要准确详细的掌握当地的各种自然条件, 尤其是在特殊的地段要多次勘测与调查。其次根据所掌握的信息, 在施工前可以利用指数曲线法、三点法、双曲线法等推算方法对路基的沉降作出科学性的估计, 研究可行性的方案, 并进行择优选取。另外, 还可以采用深层搅拌桩、强夯处理等的方法来加固地基, 避免地基的沉降。最后还可以通过高架桥来避免路基的沉降。

公路在修建完成后, 要想达到最大的使用性能, 就必须对公路进行定期的养护。在路基出现小的问题时, 能够及时发现问题、解决问题, 保证公路的畅通。

4 结论

本文从公路路基产生沉降这一现象出发, 阐述了自然因素和人为因素对公路路基产生沉降的影响, 分析了产生的原因以及过程, 通过对现有知识的总结, 提出了如何有效避免路基沉降的措施, 为以后的公路建设提供参考意见。

参考文献

[1]李刚.高速公路路基沉降及控制措施分析[J].山西建筑, 2008, 10.

[2]赵新华.高等级公路路基沉降观测实践总结[J].山西建筑, 2007, 33 (16) :362-363.

[3]孙良倩.高速公路路基沉降观测[J].企业技术开发, 2009 (4) .

沉降再生技术解湿法脱硫难题 篇5

据该公司董事长高志斗介绍, 该技术是在一定的设备和工况条件下, 依据单质硫的物化性质使其通过自身重力作用从脱硫液中沉降下来, 同时适当补加空气来实现催化剂的再生, 最终完成整个脱硫的再生过程以及催化剂的再生和单质硫的分离。目前, 贵州一家焦化企业采用该技术的首套工业化装置正在建设中, 有望年内建成。

高志斗告诉笔者, 从生产实际状况看, 催化剂的再生非常容易, 问题主要出在再生所需补加的空气量上。理论上每氧化1千克硫化氢所需要的空气量仅为1.57立方米, 而实际加入的空气量却是理论值的10倍以上。即使补加这么大量的空气, 也未必能把单质硫很好的从脱硫液中带出来, 大量空气的加入还使副盐的生成量显著增加, 脱硫液排放量加大。

新工艺则改变了原有浮选再生的设备结构模式。该公司科研人员把再生槽、泡沫槽、贫液槽、富液槽融为一体, 依据单质硫沉降、脱硫剂再生所需的工况条件, 开发出新型再生一体化设备。与传统工艺相比, 新工艺具有设备占地面积小、投资省、空气和喷射器用量少的特点。整套再生系统只有一个设备, 是原系统占地面积的30%, 投资减少50%;所需空气量仅为原系统的40%, 仅需3~7只喷射器;再生泵压头为0.3~0.35MPa, 再生能耗降低50%。同时, 由于空气量大幅减少, 新工艺大大降低了溶液硫代硫酸盐、硫酸盐、硫氰酸盐等副产盐的生成, 抑制了副反应, 减少了脱硫液排放。此外, 新沉降技术使原来与硫泡沫一起浮选出来的悬浮物得到有效分离, 提高了硫黄纯度。对于焦化企业来说, 采用沉降式再生还可使硫颗粒与焦油等悬浮物彻底分离, 在提高硫黄纯度的同时又可回收部分焦油。

高速铁路路基沉降观测技术综述 篇6

1 沉降监测的内容和设置原则

监测内容有:路堤及浅挖路基的路基面沉降监测、基底沉降监测、路堤本体沉降监测、过渡段不均匀变形监测, 软土或松软土地基路堤地段的水平位移监测、土工格栅应力、应变监测等。

设置原则:以路基中心沉降监测为重点, 包括路基面沉降监测, 基底沉降监测, 路堤本体沉降监测、深厚层第四系地层的分层沉降监测, 另外软土和松软土地基路堤地段的水平位移监测等。

2 沉降测量布设方案

2.1 路基面沉降监测

路堤地段每个监测断面设三个点, 分别位于路基中心、两侧路肩, 采用监测桩, 在路基成形后设置, 如图1所示:

路堑观测为于线路中心、两侧路肩各设置一个监测点, 每个监测断面三个点, 监测方法采用监测桩, 在路基成形后设置。

2.2 基底沉降监测

在地基表面处理完成后、路堤填筑前, 在路堤基底地面的线路中心预埋高精度智能型单点沉降计进行基底沉降监测。每隔一段距离, 在线路中心增设沉降板进行沉降校核监测。当地表横坡大于20%时, 在填土较厚一侧增设1个测点, 以评价基底沉降的均匀情况。基底沉降监测断面按设计布设, 在地面纵坡变化较大的地段, 视地面坡度变化情况加密设置。

2.3 路基本体沉降监测

当路基填料填筑开始时, 在线路中心的路基基床表层底部埋设高精度智能型单点沉降计用于观测基床表层底部的沉降。相同时间内, 基床表层底部的沉降变化值与相应位置基底沉降变化值之差即为路基本体的变形。

2.4 深厚层地基分层沉降监测

软土和松软土厚度≥6m地基, 一般每隔50m设置一处深层沉降监测断面, 过渡段路基必须设置, 一般采用电磁式沉降仪, 于路基中心地基中设置, 分层沉降仪布设间距2.0～3.0m。

2.5 软土地基水平位移监测

软土、松软土地基地段, 于路堤两侧坡脚外2m和10m处设位移观测桩, 间距20米, 进行水平位移监测, 根据水平位移速率在大小控制软土地段的填土速率。当观测桩位移超限或累计边桩位移过大时, 应停止填筑, 分析原因, 研究好处理措施后方可填筑。

3 沉降测量技术要求

沉降变形测量等级及精度要求 (见表1)

4 沉降观测方法、精度和测量频度

4.1 观测方法

1) 横剖面沉降观测方法。采用横剖仪和水准仪进行横剖面沉降观测。每次观测时, 首先用水准仪测出横剖面管一侧的观测桩顶高程, 再把横剖仪放置于观测桩顶测量初值, 然后用横剖仪测量各测点。区间每2.0m测量一点, 车站内测点间距可为3.0m。2) 沉降板观测方法。采用水准测量方法, 按测量精度要求和频次定期观测沉降板测杆顶面测点高程。沉降板观测时应在测杆头上套一个专用的测量帽。测量帽下部以刚好套入测杆为宜, 测量帽上部以中心为一半球型的测点。在沉降板测杆接高时应同时测量接高前后的测杆高程。3) 路肩沉降观测桩观测方法。采用水准测量方法, 按测量精度要求和频次定期观测路肩观测桩顶面测点高程。4) 位移观测边桩观测方法。采用水平位移观测方法, 按测量精度要求和频次定期观测位移观测边桩水平位移。

4.2 观测精度

路基沉降观测水准测量的精度为±1.0mm, 读数取位至0.1mm;剖面沉降观测的精度应不低于4mm/30m;位移观测测距误差±3mm;方向观测水平角误差为±2.5″。

4.3 测量频度

施工变形监测按设计院要求分四个阶段进行, 第一阶段:路基填筑施工期间的监测, 主要监测路基填土施工期间地基沉降以及路堤坡脚边桩位移;第二阶段:路基填土施工完成后, 自然沉降期及放置期的变形监测, 该阶段对路基面沉降、路基填筑部分沉降以及路基基底沉降进行系统的监测, 直到工后沉降评估可满足要求铺设轨道止;第三阶段:铺设轨道施工期的监测;第四阶段:铺设轨道后及试运营期的监测。

5 沉降评估方法及判定标准

5.1 评估方法

曲线回归法是路基沉降评估最常用的方法, 一般情况下前期采用修正双曲线法, 后期采用指数曲线法。

5.2 评估判定标准

1) 根据路基填筑完成或堆载预压后不少于3个月的实际观测数据作多种曲线的回归分析, 确定沉降变形的趋势, 曲线回归的相关系数不应低于0.92。2) 沉降预测的可靠性应验证, 间隔不少于3个月的两次预测最终沉降的差值不应大于于8mm。3) 路基填筑完成或堆载预压后, 最终的沉降预测时间应满足下列条件:S (t) /S (t=∞) ≥75%。式中:S (t) ——预测时的沉降观测值;S (t=∞) ——预测的最终沉降值。4) 路基沉降的评估应结合路基各观测断面以及相邻桥涵的沉降预测情况进行, 预测的路基工后沉降值不应大于15mm。

6 结语

高速铁路路基工程沉降观测容易被忽视, 必须保证路基沉降观测符合设计和规范技术要求, 才能保证所有外业观测数据的真实性和追溯性, 才能为高铁无砟轨道的顺利竣工提供技术保障。

摘要：结合高速铁路路基施工的技术要求, 介绍了沉降观测的布设方案和测量技术要求, 简要阐述了沉降观测方法、精度和评估方法, 对高速铁路路基沉降观测要求进行了技术总结。

关键词：高速铁路,路基,沉降观测

参考文献

[1]客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定铁建设[2006]189号) .

西康二线软土路基沉降观测技术 篇7

西康铁路是中国华北、西北地区进渝入川、连接大西南的新通道。西康二线属铁道部“八纵八横”路网规划中包头至柳州信道的组成部分。改建铁路西安至安康增建二线, 沿线普遍土质很差。安康东编组站处于软土地区, 本路段经过沟洼地段, 沟内覆盖高或低液限粘土、粉土, 厚4~15m, 土体容重为1.8~2.1g/cm3, 含水量为30~50%, 液限为40~60%, 塑限为16.94~30%, ps值小于1.5MPa, 粘聚力c为8.8~20Kpa, 快剪内摩擦角准为2.4°~9°竖向固结系数为0.00031~0.00086cm2/s, 孔隙比为0.8~1.29。由于孔隙比大、透水性小和含水量多, 加上压缩性强, 低剪切强度, 工后要经过很长一段时间的稳定, 这势必会严重影响工程进度。

1 软土路基处治的原理及特点

软土是淤泥和淤泥质土的总称。主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。软土具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点, 在软土路堤填筑施工过程中, 为保证路基的稳定性, 减小路基工后沉降量, 就必须加强软土路基施工的观测与控制。

西康二线安康东段路基所在的地区软土强度低, 粘聚力差, 标准贯入击数N都在5以下。该软土地基渗透系数<10-5mm/s, 渗透能力差, 往往需要几年的实践才能固结, 十米厚的软土层一般需要五到十年才能达到良好的固结程度;该地段软土路基流动性和灵敏度较强, 外力的扰动很容易破坏其絮状结构, 从而降低土体强度;受荷载的影响, 因缓慢剪切变形抗剪强度持续衰减, 在主固结沉降完毕后仍有继续次固结沉降的可能。为了在施工中调整填土速率、预测沉降趋势、提供施工期间沉降土方量的计算依据。同时也为了检测地表水平位移及隆起情况、掌握分层位移量、推定土体剪切破坏位置, 确保软基和路堤施工的安全稳定, 在路基工程施工过程中应采用相应的沉降观测技术。

2 软土路基地段的沉降观测

2.1 断面及点的设置原则

路基面和地基的沉降情况的观测是路基沉降观测的主要内容。依据各类地基的特点和各个结构部位合理设置沉降变形观测断面;严格按设计要求设置监测点, 同时还需根据地质、变形情况作适当调整。为了对所有监测点进行集中监测, 应该在同一横断面上布设监测点, 定期监测, 每次施测后综合分析监测数据。通常情况下, 路基面观测断面沿线路方向的间距<50米;如果路堑的地基平稳、路堤高度小于5米, 间距可延长至100米;有的路段地形、地质状况变化很大, 可加密观测断面。

测点及测斜管、沉降盘的埋设位置符合设计要求, 埋设稳定 (见图1) 。观测期间对观测点采取有效的保护措施, 以免施工机械相互碰撞、人为因素的破坏, 务必使观测工作能善始善终, 取得满意成果。

2.2 观测断面及点的设置、元件布设

2.2.1 观测元件的埋设要求

根据地质、地形、地基压缩层厚度、路堤高度、地基处理方案、沉降观测方法和进度计划等设计观测断面和观测内容, 具体内容参见表1和表2。

2.2.2 挖方高边坡

根据施工图横断面, 在边坡坡面上布置平面位移观测点, 用全站仪和水准仪定期测量坡面水平方向和铅直向位移;在边坡的典型剖面上 (布置有锚杆的断面) 布置钻孔测斜仪, 量测边坡深部位移、变形及地下水位位置;同时采用钢筋计对锚杆受力状态进行观测。另外在边坡开挖过程中, 由专人记录边坡开挖时的节理、裂隙等信息。如果现场的岩质与设计提供的地质资料差别太大, 可申请钻孔。

在施工过程中, 已做好的上部边坡在原有的基础上要继续做好监控, 以免下部边坡施工时对上部边坡造成的影响能及时体现, 以利于采取主动的防治措施。

2.2.3 路堤边坡

在路堤施工时, 必须进行沉降和稳定的观测, 须观测地表沉降量、地表水平位移及隆起量、地下土体分层水平位移量。

2.2.3. 1 稳定性观测:

(1) 桥头纵向坡脚、填挖交界的填方端、沿河或邻近凌空面等特殊地段必须设置观测点。

(2) 按照设计要求, 在路堤两侧坡脚或坡脚外3~5米处埋设位移观测边桩, 并结合稳定性分析, 将观测点设置在预测可能的滑裂面和地面的切面位置上, 坡脚外1~10米以内布设三、四个位移边桩;同时, 必须在同一观测断面的同一横轴线上布设边桩。

(3) 基于设计要求, 应该定期将校核基点与工作基点桩校核, 且要在校核基点附近设置保护措施。

(4) 地面位移观测仪器要求:测距精度正负5mm, 测角精度2秒。

(5) 凌空面大、地基不稳定的地段 (沿河、临河地段) , 基于工程质量的考量, 可观测对地基土体内部的水平位移情况。

2.2.3. 2 沉降观测:

(1) 通常将沉降板埋设在施工路段的路基中心、路肩及坡趾的基底处观测高程。

(2) 沉降板观测仪器要求:沉降变形的水准测量精度是1mm, 读数取位至0.1mm;剖面沉降管的测量精度是8mm/30m;单点沉降计观测精度为测量值的1%, 灵敏度为0.01mm。

(3) 标点桩、校核基点桩主要用于水平位移的观测, 同时也可以观测地面沉降情况, 埋设在坡趾及以外的标点边桩就可同时对地面沉降情况进行观测。

3 过渡段沉降观测

路基面沉降及不均匀沉降的观测是过渡段沉降观测的重点, 沉降观测至少为6个月。分别在路桥、路涵、路隧过渡段的结构物起点、与结构物起点相距5~10米、15~25米和50米处分别布设一个观测断面, 每个观测断面上布设三个观测桩, 沿涵洞轴线设路基面观测断面。路堤与路堑过渡地段的观测断面应布设在分界处, 观测桩的数量与上一道工序相同。沉降观测水准的测量精度至少精确到1mm, 读数取位至0.1mm。

按表3所规定的观测频次一一施测, 尤其要在数据异常或外部环境改变时及时施测。

4 测量观测资料整理

观测资料应齐全、详细、规范, 符合设计及细则要求。结束当天的观测任务后及时将测量数据录入计算机, 与自动采集测试数据一样留出备份;同时要及时在沉降观测管理信息系统中录入沉降观测信息, 确保实时监控相关单位的施测过程。观测时如发现异常情况, 要及时向上级管理部门报备, 并采取措施及时处理。

在路基面观测第三个月末和六个月末及轨道铺设前以书面和电子文件将每个断面 (点) 的路基面、地基面沉降观测资料、沉降观测结果分析报送评估单位。

5 小结

软土地基具有极大的危害性, 施工过程中如果不处理或处理不当, 就保证不了施工质量, 就会造成地基失稳。在路基填筑过程中, 对路基地基变形观测, 每7天就将观测数据以数据库电子文件形式及时报给分析评估单位, 以便进行工程中的沉降发展情况分析, 并提出合理化的施工方案。

摘要：文章结合西康二线路基工程施工, 依据软土路基处治的原理, 介绍了在软土路基施工过程中, 通过合理布设测设原件, 对软土路基进行全面沉降观测和数据分析, 及时调整填土速度和处理方法, 确保软土路基和路堤施工的安全稳定。

关键词：软土路基,沉降观测,路基稳定

参考文献

[1]铁道第四勘察设计院.铁道部 (软土地基路桥设计参数试验项目) 昆山试验工点软土地基工程特性研究报告[R].武汉:铁道第四勘察设计院, 2004.

[2]京沪高速铁路公司.京沪高速铁路沉降评估实施细则[R].北京, 2008.

建筑软土地基沉降计算及防控技术 篇8

目前, 工程中解决软土路基变形与稳定的主要措施有如下几个方面:一、增大施工预压期, 软土地基的强度随着施工加载有所提高, 使地基的沉降尽可能地在施工期间完成, 二、增大地基排水速率, 即采用在地基中打设砂井、塑料排水板等措施, 使软土地基在给定的施工期内产生排水固结, 加快土体的强度增长;三、减小地基总沉降, 即采用桩体复合地基等措施使地基在给定的外荷载下所产生的总沉降量减小, 并提高地基的承载力, 减小工后沉降;四、采用临时过渡路面, 待路基变形稳定后, 再修筑正式路面;五、采用提高路基设计标高的方法预留沉降量。

2 常规沉降计算方法

2.1 固结沉降

在实际工程中, 固结沉降计算一般采用单向分层总和法。单向分层总和法是把地基分成若干层, 求出每一层的压缩量, 然后将各分层的压缩量叠加起来。分层总和法基本假定:

(1) 地基土的压缩变形发生在有限的深度范围内;

(2) 在自重应力下地基土的固结己经完成, 地基土的变形是由附加应力引起的;

(3) 基底附加压力是作用于地表的局部柔性荷载;

(4) 地基任意深度处的附加应力相等, 且等于基础中心点下该深度处的附加应力值。

2.2 瞬时沉降

附加沉降一般随路堤填筑高度的增加而增加, 基础明显的扰动, 这种附加沉降更大。通常根据固结沉降计算结果进行修正, 以反映附加沉降的最终沉降量。日本和中国都提出经验计算公式, 但影响因素是不全面的, 计算的瞬时沉降公式是:

式中:P—路堤底面中点的最大竖向荷载;

E—由无侧限抗压试验得到的弹性模量的平均值;

F—中线沉降系数;

B—荷载面积的直径或宽度。

3 变形防控及其影响因素

3.1 曲线拟合法

曲线拟合分为指数曲线拟合方法和对数曲线拟合、双曲线拟合等方法, 双曲线拟合方法更为常用。曲线拟合方法是假设实际曲线的不符合所选类型的曲线, 选择点的T曲线生成的曲线方程, 确定曲线的形状, 然后曲线外推法是沉降控制的结果。曲线拟合, 因为该方法容易掌握, 已被广泛应用在实践中, 使用短期沉降控制方法往往能得到满意的结果, 其缺陷源的随意性较大, S-T曲线试验不同点选择, 最后选定的控制是有一些实验结果。

3.2 数值计算方法

数值计算方法主要是指基于土体的有限元模型, 主要应用邓肯模型、剑桥模型等模型。在有限元法的基础上, 近年来还开发了人工神经网络、遗传算法和灰色系统方法, 以及在软土地基中的非正规变形计算方法。由于数值计算方法比较难掌握, 适用范围。在理论上, 数值计算方法可以达到很高的精度, 但由于其建立的概念模型和实际往往有较大的差别, 实际控制的精度相比, 曲线拟合没有非常明显的改善。

3.3 变形防控的精度及其影响因素

到目前为止, 软土变形防控的精度离实际的需要还有很大的差距。对于软土较薄、固结度较高、变形速率较小的情况, 防控结果一般较好;对于软土较厚、变形速率较大的情况, 防控结果往往与实际情况偏离, 而后者一般情况下是变形防控的重点。笔者认为影响防控精度的主要因素有3个方面。

(1) 忽视了观测期与防控期内沉降组成部分的差异。软土沉降由主固结沉降、次固结沉降及瞬时沉降3部分组成, 在软基处理的各个阶段, 各个部分在总沉降中所占比例不断发生变化。次固结变形速率比较稳定, 而主固结及瞬时沉降随不同情况发生较大的变化。主固结变形速率随固结度的增长逐渐减小, 在软土较薄的情况下, 软土的主固结完成较快, 主固结速率迅速减小, 工后沉降较小, 易于防控。在软土较厚的情况下, 软土下部的主固结速率明显滞后于上部, 主固结速率的衰减较为缓慢, 甚至成为工后沉降的主要组成部分, 工后沉降较大。

不考虑深厚软土主固结的这个特点, 容易在防控时出现较大的误差。瞬时沉降包含软土因侧胀性引起的沉降, 可以占总沉降的15%以上, 某些情况下可以占发生沉降的50%以上。瞬时沉降一般在加载结束后变形速率迅速衰减, 基本不参与工后沉降。但在软土较厚、强度较低、附加应力较大的情况下, 其衰减速率较低, 可以在工后10年以上继续产生变形, 成为工后沉降的组成部分之一, 目前的有限元法防控模型仅在加载时考虑瞬时沉降, 在建立概念模型时已出现偏差。由于沉降组成的比例随阶段不同发生变化, 致使每个阶段沉降的特征是不相同的, 曲线拟合法及数值计算法均是用前期的沉降特征对后期进行预测, 产生误差是不可避免的, 在软土较厚、强度较低、附加应力较大的情况下, 软土沉降的特征变化更为复杂, 防控的误差就更大。

(2) 沉降观测序列的长度。在条件不变的情况下, 沉降防控的精度与观测的时间长度成正比。设k为路堤填筑完成后观测时间长度与需防控时间长度的比值, 则k值越大, 防控的精度越高。如k值大于2, 则防控值精度较高, 如1<k<2, 则防控值仅在条件简单的情况下, 如软土较薄、附加应力较小的情况下, 有较高的精度, 在k<0.5的情况下, 防控结果仅可以作为定性分析的参考, 不能作为定量防控。除了沉降速率已趋于零的路段可以直接判断外, 以路堤填筑结束后1年左右的观测数据推算未来15年的变形将使防控结果极不可靠。建议工后沉降的防控期限以1年为宜, 最长不超过2年。从这个意义上讲, 目前建筑软土规范用建筑运营15年的工后沉降作为软基处理的标准是值得商榷的。

(3) 车辆动载及路面加铺的影响。建筑软土规范中写明车辆动载对沉降的影响可以忽略, 但据文献介绍及对珠江三角洲的高速建筑实际观察, 车辆动荷载对工后沉降有较大影响。在桥头处, 由于桥头跳车引起的车辆动载的冲击相当于一个额外的附加应力, 增大了桥头段的工后沉降。另外, 为消除桥头跳车而加铺的路面也加大了工后沉降。这些因素也是造成防控结果与实测发生偏差的原因。由于沉降过大, 路面经过多次加铺, 不但加大了工后沉降, 也使双曲线法防控的结果偏大。

4 结语

(1) 用分层综合法计算沉降时, 经验系数m的取值应充分参考本地区类似工程的经验, 并依据计算断面软土的特征参数及填土高度、填筑速率选取不同的数值1。

(2) 在软土较厚、填土高度较大、变形速率较大的情况下, 沉降防控偏差较大。主要原因是未能充分考虑软土变形不同阶段沉降组成及其特征的变化, 以及防控周期太长, 建议防控时间的长度尽量不要超过观测时间的长度。车辆动荷载及路面加铺是造成工后沉降防控与实测结果产生偏差的原因之一。目前建筑软土地基的沉降防控还处于初级阶段。

参考文献

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