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广梧高速云安互通软基观测方案与成果分析

2015年4月23日() 来源:中国市政工程网 作者:佚名 阅读:

  一、工程软基概况

    本合同段经钻探揭示,软基主要分布在云安互通立交,软基厚度从1.0~14.3m不等,其中最深处为C匝道,深达16.8m,软土一般为淤泥质亚粘土、淤泥质粘土、含腐木软土,性质较差,初始孔隙比最大达4.26,根据计算与分析结果,软件处理设计如下:

    1、)软基深度超过12M,或填土高度超过7.5米的软基路段采用管桩+高强土工格室处理。

    2、)对于软基深度普遍超过3M且小于12米,或者填土高度小于7.5米的采用袋装砂井堆载预压。

    3)对于软基深度普遍小于3M,或者填土高度小于5米的,采用挖砂沟堆载预压。

    4)对于软基深度普遍小于3M,或者填土高度超过5米的,采用换填处治。

所有软基段落根据设计要求设置沉降观测点。

二、观测方案

   1、观测点的布置

    根据同一路段,不同观测项目的测点宜布置在同一断面上,施工中我们根据设计图纸及现场软基的布置情况,共设置了9个断面,其中有三个断面在路中设置沉降板,其他断面采用路肩两侧沉降板+路中沉降板+测斜管(一侧)+位移边桩(两侧)的监测组合项目。本文主要针对其中沉降板的观测及成果分析做介绍。

    2、观测点的埋设与保护

    埋设时,沉降板底槽应平整,其下铺设60cm*60cm*20cm的砂垫层,沉降板的垂直偏差率应不大于1.5%。

    沉降板采用钢板,测杆为钢管,与沉降板焊接为一体,套管为塑料管,具有足够的刚度与强度,随着填土的增高,测杆与套管也相应接高,每节长度不宜超过50cm,平时套管上要加封口,盖顶高出碾压面高度50cm,为防止施工时损坏沉降板,在测杆周围宜用小型夯实机夯实,套管外侧贴醒目的反光标识,同时在盖顶加插一面小红旗,以做警示。

    3、观测仪器的要求

    位移观测采用S1型水准仪器,以二级中等精度要求的几何水准测量高程,观测精度应小于1毫米。

    4、观测频率

    观测频率视不同时期,填土高度和监测资料分析结果而定。一般为:填土周期为每填一层观测一次,预压期第1~4周隔日观测一次,预压期第四周至三个月每周一次,预压期之后至上路面完毕每半个月观察一次。路基加载时,填筑速度根据以下标准控制。路基中心的表面沉降速率宜控制在5mm/d(管桩区)和10mm/d(排水固结区)。

    5、观测方法

    1、采用水准仪测定每天沉降板的沉降量,以四等水准精度要求测量高程,为避免起算数据对成果的影响,采用闭合水准线,对满足四等水准闭合差的结果进行平差处理,使测量精度符合要求。

    2、测量中,每次观测按照“三固定”的作业要求,即固定记录员、观测员、资料整理员。观测间隙,必须在水准点上结束,必要时,应先进行水准点加密。

    3、每天观测结束后,立即对观测资料进行复核与整理,若发现有差错与异常,则当天重测,同时根据规定的限差与取位记录资料。

三、观测成果与分析

    1、填筑及观测情况

    该工程软基填土最早填筑时间是2007年1月18日,加载填筑速率按照图纸设计要求,路表沉降速率在5mm/d以内时,可进行下一层填筑。为了争取预压时间,减少工后沉降。路基填筑采用薄轮加层法,完成加载填土时间为2008年10月30日,加载预压时间3个月,卸载时间为2009年2月15日,因中间有土源短缺停工情况,整个观测时间间隔为27个月,观测周期按照设计要求,分别采用填筑阶段及预压阶段控制,观测过程及时整理收集,对满足水准闭合差的成果进行平差处理,使观测数据精度得以反映。

    2、卸载情况

    根据部标《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》及广梧高速施工图纸设计要求,对路基推算工后沉降小于设计容许值和满足连续3个月不超过5mm/月的沉降速率时可以考虑卸载。业主及设计院考虑本项目工期要求,并且由于软基处理已经采用袋装砂井、土工格栅等有效措施,使得地基应力减少,刚度提高,及考虑施工中间停工阶段的自然沉降,因此同意预压时间取超压时间不低于3个月这一个标准。

    3、沉降成果分析

    云安互通匝道软基共有三段,分布于A、B、C匝道,共设9个断面,18个观测点,经过近27个月观测,数据统计连续性、完整性较好,我部作为施工方监测,目的是根据测量数据调整填筑速度,预测沉降趋势,确定卸载时间。

AK1+180断面中点沉降分析

    1)地表最大沉降量

    该断面位于A匝道AK0+780~AK1+216软基上,淤泥厚度4~10米,设计填土为5米,设左、中、右三个观测点。为整个互通软基中观测最典型断面,该段从2007年1月18日开始填土,2008年4月10日填至设计标高,2008年11月1日完成超载预压,在超载预压3个月后开始卸载,因出现土源短缺停工情况,整个测量过程历时27个月。从图中可看出。由填筑前3至5个月沉降非常大,达到379mm,大体呈现△S随荷载加大而增大的曲线,但盆凹现象不明显,填筑至07年9月份也没有减缓势头。在保持预压的情况经一段时间自然沉降,08年6月至10月沉降数据平缓,估计在该时间段停工时重车不断行走,形成预压的效果。重新填土施工后沉降呈现平缓现象,沉降从08年11月完成超载后则明显减缓并且趋于稳定,经过90多天的预压,离卸载最近三个月沉降量分别为4mm、3mm、3mm,4mm、5mm、2mm,2mm、3mm、3mm,沉降稳定。根据工期要求,可以就观测数据进行沉降观测分析,推算最终沉降及考虑卸载。

    2)最终沉降量的推算

    根据实测的沉降—时间曲线,可以推算各个观测点的最终沉降量,一般为填至设计标高、预压一个月、预压三个月等时间段,最终沉降量S∞与不同时期的实测沉降量St进行比较,可以得出不同时期沉降能达到的固结度U及残余沉降量等指数。对软基的施工有重要的指导意义。一般而言,加载至设计标高后沉降固结度能到85%,超载预压3个月后能达到93%~95%,因此,软基施工至少要保证三个月的堆载预压时间,方可考虑卸载要求。

    3)横向沉降分析

    根据实测数据分析:AK1+180断面左、中、右三个点的地表最大沉降分别为922mm、970mm、935mm,可以看出路基横向沉降基本均匀,这与该段全断面采用土工格栅及袋装砂井处理一致性有关,但总体上来说,沉降量大体随着荷载的增加而增大,停载后随时间的增长而变小,横向呈现盆状沉降特征,这与中间承受荷载大两侧较小,因此中间沉降大,两侧沉降较小的理论基本吻合。

四、总结

   在软土路基施工时,通过测定地表沉降量可以根据数据调整填筑速率,预测沉降趋势,确定预压卸载时间,提供施工期间沉降土方的计算依据等,是一个要求系统性、完整性、科学性的测设过程,因此,要十分重视项目沉降观测方案及成果分析。

    1、观测过程要规范严谨,数据要及时复核和整理,发现异常和差错,则当天重测。

    2、通过测量显示,使用袋装砂井和土工格栅处理后软基地段,最大沉降(970mm)比设计沉降(1200mm)要小很多,这表明袋装砂井和土工格栅提高该段地基刚度和减少了地基应力有关。其中在使用换填处理后软基地段,沉降数据基本监测不出来。

    3、一般超载预压3个月后固结度才达到93%~95%,沉降基本稳定,因此至少要保证3个月的加载预压,方可考虑卸载要求,若工期不紧,最好预压观测6个月以上。

    4、加载后3至6个月的观测数据要准确整理,制成下沉回归收敛曲线,可直观的显示沉降稳定与否,作为卸载的依据。

    5、整个观测期间发现观测过程中,还出现某个测量数据在一个值之间徘徊现象,估计是观测整理过程的平差误差,对此处理基本可认为是该时间段的观测稳定,沉降很微小。

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