市政道路工程沉降监测实施方案

洞头县新城二期市政道路工程沉降监测研究实施方案承担单位：温州大学建工学院通讯地址：浙江省温州市茶山高教园区温州大学建工学院邮政编码：3250352014年11月-1-一、工程背景洞头县城市开发建设指挥部拟建的洞头县新城二期市政道路工程，主要有海景大道、鹿西路、半屏路、三盘路、经三路、经四路、纬二路、大门环路、霓屿路等。拟建道路呈纵横交错，分布于整个场地（见图1）。拟建市政道路路基下部多为软土路段，地基土具有天然含水量高、孔隙比大、渗透性差、压缩性高、强度低等特点，土基强度过于软弱，路基修筑易引起差异沉降、沉降量大、沉降时间长、地基失稳等不良工程地质问题。图1拟建市政道路示意图软弱土路基工程中，由于地质条件、荷载条件、材料性质和施工条件等复杂因素的影响，很难单纯从理论上预测施工中遇到的问题。现场原位观测可以监控施工期路基稳定性，检验路基加固效果，保证工程质量；揭示路基变形规律，据此预测工后沉降，指导后期施工安排；为施工提供及时的反馈信息，做到信息化施工；监测数据和成果是现场管理人员和技术人员判别工程是否安全及判断路基处理施工质量的依据；另一方面，设计人员通过实测结果可以修改和完善原有的设计方案，确保后续路基、路面施工的安全顺利进行。二、工程地质条件拟建道路沿线范围内的区域地貌单元主要属剥蚀残丘前缘滨海区冲海积平原，原为-2-滩涂经围垦回填而成。工区内地形平坦开阔，原地面高程一般为0.78～5.83m，局部位于剥蚀残丘区，略有起伏。根据勘探资料分析，工区内工程涉深范围内地层表部为人工素填土，上部为全新统冲海积相软土，主要由淤泥、含砂淤泥、粘性土组成，局部夹碎砾石透镜体，碎砾石成份多为凝灰岩，磨圆度中等，分选性一般，粒径一般小于10cm；下部为前第四纪地层，主要为上侏罗统高坞组火山凝灰岩，上覆残坡积土层，局部直接出露地表。各拟建道路沿线地基多为软土路段，工程区勘探深度范围内土层结构分布如下：①素填土灰黄色，湿，松散-中密状，主要由块石、碎石、砾砂组成，碎块石粒径以200-400mm为主，个别500mm，含量50-80%，其余为砾砂和粘性土。为近3-5年回填，土质不均匀。层顶标高0.78～5.83米，层厚0.50～19.20米。②1淤泥质粘土（mQ42）灰褐色，流塑状为主，局部软塑状，高压缩性。全场大部分区域有分布，层顶埋深0.50～16.20米，层顶标高1.66～-13.83米，层厚0.70～6.60米。②2淤泥（mQ42）灰色，流塑状，高压缩性，偶见粉细砂、贝壳碎屑和半炭化植物碎屑。全场大部分区域有分布，层顶埋深3.00～15.20米，层顶标高-0.14～-12.30米，层厚2.20～10.80米。②3淤泥（mQ42）青灰色，流塑状，高压缩性，偶见粉细砂、贝壳碎屑和半炭化植物碎屑。全场大部分区域有分布，层顶埋深9.80～22.80米，层顶标高-6.30～-20.43米，层厚2.50～16.40米。③1淤泥质粘土（mQ41）深灰色，流塑-软塑状，高压缩性。见有贝壳碎屑和半炭化植物碎屑，偶含粉粒、粉砂团块或薄夹层。局部分布，层顶埋深17.50～29.50米，层顶标高-16.58～-27.34米，揭露层厚1.30～14.00米。③3含粉质粘土角砾（al-mQ41）灰黄色，褐黄色，稍密-中密状，碎石含量20～40%，粒径以20～50mm为主，角砾含量30～40%；砂含量10～30%，粘性土含量10～20%。土质不均匀，局部以粘性土为主。局部分布，层顶埋深16.00～28.70米，层顶标高-13.85～-25.96米，揭露层厚0.90～3.10米。④1粉质粘土（al-lQ32-2）灰黄、褐黄色，软塑-可塑状，中-高压缩性。见铁锰质氧化斑点，局部夹粉细砂，局部砂含量较多。层顶埋深16.60～39.00米，层顶标高-12.62～-36.83米，揭露层厚0.90～19.50米。④1a含粉质粘土角砾（alQ32-2）灰黄色，褐黄色，稍密-中密状，碎石含量30～50%，粒径以20～50mm为主，角砾含量30～40%；砂含量10～20%，粘性土含量5～15%。土质不均匀，局部以粘性土为主。层顶埋深17.10～29.10米，层顶标高-13.27～-26.19米，揭露层厚0.80～13.50米。-3-④2粘土（mQ32-2）灰色，流塑-可塑状，中-高压缩性。局部分布，层顶埋深27.00～39.00米，层顶标高-23.50～-37.90米，揭露厚度1.90～14.10米。⑤1粉质粘土（al-lQ32-1）灰黄-灰色，可塑状，中-高压缩性。见铁锰质氧化斑点，局部夹粉细砂，局部砂含量较多，相变为粘质粉土。零星分布，层顶埋深32.00～50.00米，层顶标高-28.99～-48.90米，揭露层厚2.50～20.50米。⑨含粉质粘土角砾（el-dlQ）灰黄色，黄褐色，中密状为主，局部松散或密实状。碎石含量30～40%，粒径以20～50mm为主，角砾含量30～40%；砂含量10～20%，粘性土含量5～15%。土质不均匀，局部以粘性土为主。零星分布，层顶埋深0.00～63.00米，层顶标高5.91～-62.07米，揭露层厚1.10～23.90米。⑩1全风化凝灰岩（J3X）灰黄色，黄褐色，灰白色，软塑-可塑状，中等压缩性。原岩矿物成分已难以分辨，已风化成粘性土夹砂状，局部含少量未风化完全的碎砾石，遇水易软化。总体而言，工区全线大部地段为软土路基，上部均分布有的冲海相软土，属软土路段。软土具高天然含水量、高孔隙比、高压缩性、渗透性差、强度低等特点，土质极差。三、工程重点问题洞头县新城二期拟建市政道路，要求路网前期可做施工道路，后期可做围垦区永久性主干道路，避免重复施工，造成人力物力资源的浪费。但该模式对于前期规划要求较高，通过类似工程可以发现，目前围垦区的路网建设过程中会存在诸多问题：围垦区地基压缩性强，工后沉降及不均匀沉降大，会导致后期建成的路面变形、开裂及桥头跳车等工程问题，从而影响行车舒适性，威胁行车安全，增加维护费用。同时，道路的过大不均匀沉降会引起道路下面的水、电、气等管道破裂（见图2）。-4-图2软弱土地区市政道路建设工程问题道路路基固结沉降计算可以采用分层总和法的得到，如下所示：nziiiicipSHUE式中，ψ为修正系数，基于监测资料进行修正；Eci—第i层土体的等向压缩模量；Δpzi—第i层土体的平均附加负压；Hi—第i层土体的厚度；Ui—第i层土体的固结度。Eci由自重下K0固结等向固结试验得到，也可由等向压缩模量近似代替。通过以往类似区域的工程地质和试验数据资料计算发现，路基沉降远远大于一级公路一般路段工后沉降30cm的要求。因此必须进行相应的地基处理措施，同时进行沉降监测，沉降稳定且工后沉降满足规范要求后再进行永久性道路面层建设。目前拟建市政道路拟采取的地基处理措施为强夯，但在在道路建设工程中，由于地质条件、荷载条件、材料性质、施工条件等复杂因素的影响，很难单纯从理论上预测路基沉降大小及固结度。同时根据类似垦区地基处理案例分析，如果处理深度不足，地基沉降无法在短时间内稳定。因此，必须对围垦区路网在建设及施工使用期间的沉降进行试验研究，结合沉降及工后沉降要求确定路基填筑高度，判断沉降是否稳定，分析工后沉降是否能够满足要求，进行永久性道路的面层施工。四、试验方案路基沉降观测断面的设置及观测内容根据沉降控制要求、地形地质条件、地基处理方法、路堤高度、等具体情况并结合施工工期确定，同时还需根据施工核对的地质、地形等情况调整或增设。初定如下：4.1试验设计依据（1）《洞头县新城二期市政道路建设工程设计》，中国市政工程华北设计研究总院第一设计研究院，2013年03月；（2）《洞头县新城二期市政道路工程地质详细勘察报告》，温州工程勘察院有限公司，-5-2012年05月；（3）《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）；（4）《公路勘测规范》（JTGC10-2007）；（5）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）；（6）《工程测量规范》GB50026-2007；（7）《建筑物变形测量规范》JGJ8-2007；（8）本工程其它相关设计文件。4.2试验目的现场原位观测可以监控路基沉降，揭示软基变形规律，据此预测沉降是否稳定及工后沉降是否满足规范要求，指导后期永久性道路建设的进度安排；为支路施工提供及时的反馈信息，做到信息化施工；另一方面，设计人员通过实测结果可以修改和完善原有的设计方案，确保路网建设的安全顺利进行。4.3试验原则（1）现场试验工作必须“目的明确、方案可行、经济安全”，在确保地基安全及充分评价加固效果的前提下应做到经济节约。（2）在场地地形地质情况进行全面、深入分析的基础上，对重点部位、重要因素进行重要监测。（3）试验仪器和方法的选用，遵循技术成熟、方法可靠以及高精度、高灵敏度、强适应性和稳定性的原则，并侧重考虑现场的环境条件。（4）既保证现场观测的质和量，更注重对观测资料的整理、分析和利用，并根据观测资料及时对路基处理的效果及路基沉降情况进行判断。（5）试验点的布置遵循代表性原则、最不利原则，在确保全面性的前提下，力求经济性原则，以减小投入。4.4试验内容主要由现场试验和室内试验两部分组成，现场试验内容包括：地表沉降、分层沉降、孔隙水压力，室内试验内容主要为采用先进仪器设备研究分析静力和动荷载作用下软土地基土体物理力学指标变化规律等。4.4.1地表沉降监测回填地面沉降观测，观测点的布置遵循在平面上大致均匀分布同时兼顾重点部位的原则，沿线路方向每100m布置一个断面，每个断面布置3点。（1）沉降标埋设-6-由于回填地面强夯施工即将开始，因此沉降标采用钢筋HRB335钢筋，直径25mm，将路面夯实后直接在原地面埋设，为保持稳定，沉降标埋入地表不小于50cm，标露出地表30cm。沉降标埋设后，随即观测顶部标高，沉降点观测位置要固定，作为以后每次观测位置的依据。在整个观测期，应注意好沉降标不受破坏或被盗。如有损坏或被盗应及时修复，并恢复观测数据，确保观测数据的连续性。（2）测量仪器沉降观测所用水准仪为DSZ2自动安平精密水准仪，水准仪必须定期检查及校正，确保i角小于20″。水准尺采用3米长的铟瓦水准尺（配对）。（3）沉降观测方法沉降观测按二等水准精度进行，沉降测量精度的测量精度为±1mm，读取位至0.1mm。以确保准确评价路基沉降情况，观测时，前、后视距尽量相等，以消除i角的影响。同时，视距不得超过100m。视线高度要求三丝均能读数，观测中要特别注意水准尺的垂直，即复合水准气泡的居中。水准点与沉降点之间一般直接观测，最多可转一次，转点时必须用尺垫。闭合差按下式调整：hiifll式中：δi—高差改正数；fh—闭合差；[l]—水准路线总长度；li—测段前、后视距之和。4.4.2分层沉降监测（1）沉降标埋设观测不同深度土层沉降可了解不同深度的土层经加固处理后的沉降和土体固结程度，分层沉降观测点平面上约每1000m布置一点；每个分层沉降监测点拟在垂直方向布置7个磁环，用以确定不同位移的土层压缩量，孔深25m。埋设时首先在地表将磁环按预设位置套放固定在波纹管上，再将设置好磁环的波纹管套置于分层沉降管上，以确保沉降磁环不被分层沉降管卡住可自由移动，分层沉降管底端应予以封闭。然后在选定好的位置上采用30钻机钻孔至设计深度，再将套置好波纹管及磁环的分层沉降管放入孔中，再向孔中分层沉降管周围回填细沙。-7-（2）测量仪器CS型尺式沉降仪，精度±1mm。（3）分层沉降观测方法分层沉降磁环埋设后应进行初读数采集，先进行水准测量确定出管口高层，再采用放入沉降管内的蜂鸣式沉降仪测头测试沉降磁环位置，当沉降仪测头到达沉降环安装位置时，沉降仪将发出蜂鸣声，此时，测读连接在沉降仪上的软尺刻度，确定沉降环离沉降管口的距离，前后两次监测距离之差即为测点沉降环的沉降量。在真空预压过程中，由于地基沉降产生沉降管可能下沉，应定期监测沉降管口高程是否产生下沉，并及时修正测点的沉降量。4.4.3孔隙水压力监测（1）孔压观测点布置孔隙水压力监测约每1000m