沉降观测施工方案

汕（头）至湛（江）高速公路云浮至湛江段及支线

工程（新兴至阳春段）

K109+888通道

沉降观测施工方案

中交第一公路工程局有限公司

云湛高速公路TJ9合同段项目经理部

汕（头）至湛（江）高速公路云浮至湛江段及支线

工程（新兴至阳春段）

K109+888通道

沉降观测施工方案

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中交第一公路工程局有限公司

云湛高速公路TJ9合同段项目经理部

2016年5月

中交第一公路工程局有限公司云湛高速公路TJ9合同段项目经理部软基沉降观测施工方案

目录

一、工程概况 (1)

二、监测目的及监测内容 (2)

三、监测组织体系 (3)

四、观测时间和观测频率 (3)

五、断面设置 (3)

六、分层沉降观测方案 (4)

七、位移边桩观测方案 (7)

八、观测资料汇总分析 (8)

九、成果报告 (10)

十、质量保证措施 (11)

十一、路基稳定安全控制 (13)

十二、安全文明环保施工 (14)

附件一、软土路基工程数量表

附件二、软土路基监测设计及工程数量表

软基沉降观测施工方案

一、工程概况

1、工程简介

汕（头）到湛（江）高速公路云浮到湛江段及支线工程（新兴到阳春）土建工程（路基、桥涵、隧道）TJ-9合同段位于阳春市境内，地处粤西山地，区内山脉众多，丘陵起伏。合同段起点桩号为K108+900，终点桩号为K120+200，路线全长11.3km，线路走向整体呈东北~西南向。

2、水文地质

项目所在区域内地表水系发育，河流、水渠、水库、水塘分布众多，水位、水流量受季节气候影响较大。雨季降雨量充足，河流水位较高、水流量大，地表径流发育，潜水面较高，地下水面较高，地下水补给充足；旱季降雨量少，河流水位较低、水流量较小，地下潜水面较低。本项目区域主要河流有三甲河、大成河、漠阳江，均为其支流。

3、气象条件

气候属热带-南亚热带季风气候，光照时间长，热量丰富；冬季暖和，无霜冻或霜期短；季风活动明显，终年受海洋性季风气候调节，气候特征表现为风害多、雷暴频，冬季盛行北、西北、东北风，夏季多吹东、东南风；冬春有旱，夏秋易涝。年平均气温为21.6℃-24℃，高气温达38.8℃，最低气温为2.8℃，雨季集中在4-9月份，全年降雨量为1364.9-2120毫米。全年蒸发量为1450毫米以上。

4、特殊路基处理设计

1）浅层软土

（1）适用于软土深度为0～2.5m，且软土无上覆层或上覆层较薄的软土路段。采用凊淤换填方法进行处理。

（2）换填材料可采用中粗砂、碎石土等符合要求的材料；采用机械振动碾压法碾压,压实度须达到90%以上。

（3）挖除的软土可用于绿化用土、中央分隔带用土和复耕,闲置时需弃于指定的弃土场。

（4）换填路段的路基填筑按非软基地段实施。

2）深层软土处理

软土地基处理由稳定性、沉降量来控制，路基稳定性安全系数取 1.25，其沉降量的控制采用路面完工后在设计使用年限内（15年）的沉降量作为工后沉降（Sr），一般路基Sr≤30cm，

对于桥台后20～40m范围内的路堤（其路堤地基处理长度以5～8倍的桥台填土高度来控制）Sr≤10cm，涵洞或通道处（构造物基础两侧各5m范围）Sr≤20cm。

软基处理经过对填土高度、工期、软土厚度以及软土的力学指标等因素进行综合分析、计算和方案比较，全线确定采用袋装砂井方案处理，部分软土厚度小且覆盖层较厚的软土路基采用直接堆载预压的方法。

5、软土路基监测设计方案

监测项目主要包括路肩沉降板、路中沉降板、坡脚沉降板、测斜管、孔隙水压力计、分层沉降标及位移边桩。观测频率视不同时期而定，其中填土期为每日观测1～2次，预压期第1～4周隔日观测一次，预压期第4周～第三个月每周观测1次，预压期第3个月之后至上路面完毕每半月观测1次，从营运开始至设计观测期隔3个月观测1次，设计观测期为从施工开始至营运期的头2年。具体设置位置见后附件：

（1）沉降板

沉降板应在凊淤后、填平鱼塘之前埋设完毕，其余项目均应在软基处理后、在填筑砂垫层上的填土之前埋设完毕。埋设时，沉降板底槽应平整，其下铺设砂垫层。沉降板的测杆及其它项目埋设和接驳的垂直偏差率应不大于1.5％。

沉降板采用钢板；测杆宜为钢管，与沉降板焊接为一体，套管为塑料管，必须有足够的刚度和强度，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。接高后的测杆顶面应略高于套管上口，套管上口应加盖封住管口，盖顶高出碾压面高度50cm，为预防施工时损坏沉降板和测杆，在观测仪器周围应用小型夯实机夯实，套管外侧面应涂一层醒目的颜色，盖顶加插一面小红旗，以作警戒。

（2）位移边桩

位移边桩埋设在路堤两侧趾部，其中一根位于坡脚处，另一根排水沟外侧。边桩采用砼预制桩，其尺寸、形状见位移边桩大样图。在边桩顶部应预埋不易损坏的金属测头。边桩采用打入法埋设。

二、监测目的及监测内容

（一）监测目的

1、确保路填堤筑施工中的安全和稳定；

2、正确预测工后沉降，使工后沉降控制在设计的允许范围之内；

（二）监测内容

1、沉降监测：由沉降-时间关系，判断路堤的稳定状况，控制填土进度，推算软土的固结度；

2、位移边桩观测：由位移关系，直接判断路堤的稳定状况，控制填土进度；

三、监测组织体系

四、观测时间和观测频率

1、软基观测时间以软基处理完成时开始到预压期结束，路基卸载为止，如有需要，可适当延长观测期。

沉降、位移桩应加载前应初读 2～3 次，以取得初始读数。加载时每层填土前后至少各观测三次，填筑间断期3～5 天观测1 次，预压前期5～10 天观测一次，预压后期可适当减少观测频率，观测频率见表2。位移及沉降速率过大的，观测数据出现异常变化，应分析原因，加密跟踪观测。相对较安全的情况可适当减少不必要的观测次数。观测频率还应根据地质特点、施工填筑、降雨等情况予以调整，关键时段加密观测，以起到高效、动态指导施工的目的。

表2 软基观测频率一览表

注：①填土速率较快时，每填一层土至少观测2次表面沉降，1次分层沉降，1次位移。

②观测频率根据各断面工程地质情况、填筑情况、降雨情况等予以调整，关键时的加密观测，相对安全情况可适当减少不必要的观测次数。

五、断面设置

为保证软基路段施工期稳定及控制工后沉降，原则上按以下标准进行布设：

Ⅰ基本监测断面：沉降板3 块，位移边桩4 根，布置于全软基路段。

Ⅱ重点监测断面：沉降板3 块，位移边桩4 根，测斜管及孔压；布设于软基较厚路段。按照上述布设原则及设计文件，3、4、5、6 标共设Ⅰ类断面17 个，Ⅱ类断面10断面；共计沉降板51 块，位移边桩68 根，测斜管71.5 米，孔隙水压力15 点。观测设施横断面布设位置见图1。

监测断面位置见附件2（软土路基监测设计及工程数量表）.

六、分层沉降观测方案

（一）观测准备工作

1、水平点布设

（1）水平网在布完后进行系统平差，以保证测量精度。

（2）每段监测处设置水平点3个，相邻100m设一个。

（3）水平点采用直径25mm的钢筋，长度1m，顶端磨园，在选址处挖深0.95m，直径为0.25m洞，放置钢筋后，用标号C25砼灌注。

（4）水平点处设置明显标记，妥善保管。

2、观测点—沉降板和测杆

（1）表面沉降观测点由沉降板、测杆、套管等组成，

（2）沉降板采用500mm×500mm×30mm的钢板，中心部位安装一个螺丝接口。

（3）测杆直径30~40mm，采用38mm×3.5m的无缝钢管制作，两端制成接头，一端为外丝，另一端为内丝。测杆长1m。测杆与沉降板通过螺丝连接，并用3条直径10mm的钢管焊接牢固。

（4）套管采用直径100mm的塑料管，测杆和套管随路基筑高度的变化而接长。

3、布设方法：

（1）沉降板可在软基处理后，路基填筑前埋设完毕。沉降板底座采用50cm×50cm×3cm 的钢板，测杆宜为钢管或镀锌管，最底部的测杆与沉降板焊为一体（见图2）。套管为塑料管，随着填土的增高，测杆与套管相应接高，每节长度一般为50cm，为预防施工时沉降板和测杆的损坏，在套管外面应涂一层醒目的颜色，盖顶加插一面小红旗，以做警戒。沉降标周围应用小型夯实机夯实。

（2）埋设时，沉降板底槽应平整，其下铺设砂垫层，沉降板的测杆和底板接驳的垂直偏差率应不大于1.5％。

（3）路堤开始填筑时，应注意保护沉降板，在沉降板周围1m范围内采用人工填筑压实，以防压斜沉降板。

4、测点保护

1）工作标点桩、工作基点桩、校核基点桩等在监测期中采取有效措施加以保护。

2）沉降板观测标杆等易遭施工车辆、压路机等碰撞和人为损坏，除采取有力的管理措施外，在标杆旁竖立醒目的警示。测点一旦遭受碰损，应立即复位并复测，并作好记录。

3）沉降板等范围内采用人工、整平压实，以防机械破坏。

4）加强现场管理，在路基填筑时须有专有看护。

（二）测试方法

1、采用几何水平测量方法进行，尽量到前后视线等距离，视线长度不大于75m，在同一测站上观测时，一般不得两次调焦，镜位和转点均要稳定，水平仪要严格整平，不使用塔尺。

2、采用两次镜位法按“后、前、前、后”次序观测，转点间两次镜位测得的高差小于±5mm时取其平均值。两次镜位法读数顺序为：

①后视标尺其本分划（黑面）

②前视标尺其本分划（黑面）

③前视标尺辅助分划（红面）

④后视标尺辅助分划（红面）

3、转点时采用尺垫，放置尺垫时要用踩实。

4、采用浅色测伞遮蔽阳光。

5、在连续多个测站上安置水平仪的三角架时，应使其中两角与水平路线的方向平行，第三脚转换置于路线方向的左侧和右侧。

6、测段的往测和返测，其测站数为偶数，由往测转向返测时，两支标尺互换位置，并重新整置仪器。

7、基准点、工作基点和监测点均分类并作好明显标记。

（三）监测标准

1、路堤填筑的安全和稳定控制标准：侧向位移指向路基中心，孔压持续下降，不存在失稳问题；对沉降不作严格限制。

2、填土开始后，观测稳定标准可按中心沉降小于2.5cm/天，侧向位移小于0.5cm/天，孔压系数（B=du/dp）小于0.6米控制。其中侧移和孔压为主要控制指标，停止加载后，当沉降速率＜4mm/天，位移速率＜2mm/天，孔压系数＜0.25时，方能重新填土。

3、在保证中心沉降小于1cm/天时，才可加下一级荷载。各项观测应同步进引，每填筑一层应观测一次；如果两次填筑间隔时间较长时，每3天至少观测一次。路堤填筑完成后，堆载预压期间观测应视地基稳定情况而定，一般半月观测一次，直至预压结束。

（四）保证观测精度的措施

1、仪器

水平仪采用中纬ZAL632配置测微仪进行观测；水平尺采用黑白双面尺，沉降观测精度满足四等水平观测要求。

2、人员

选用经验丰富的、高素质、责任心强的观测人员进行观测，具体人员如下：李仕泰、李春、陈茂伟、章智秋等。

3、每次观测符合“三同—固定”的原则：

①固定观测时间和观测方法

②固定同一仪器和设备

③固定观测人员

④在基本相同的环境和条件下工作。

4、大风天气必须观测时，采用挡风装置。

5、雨天必须观测时，配置大雨伞。

（五）测量记录与数据整理

表面沉降测量记录包括：加载记录表1，表面沉降观测记录表2，并进一步整理出沉降观测表3，沉降速度表4，沉降盆数据5。

绘制的曲线包括：时间~加载—沉降关系曲线，时间~加载~沉降速率关系曲线。

根据表面沉降测量结果，计算出各个监测断面，各个沉降观测点的填土高度、累计沉降、沉降速率等，进一步绘制出高度—时间—累计沉降关系曲线。填土高度~沉降速率~时间关系曲线、设计与实际填土高度对比柱状图、沉降盆曲线等。

1、对于以下路段，停止路基填筑施工，并加强监测：

①昼夜沉降速率大于10mm/d的路段。

②路基周围有隆起现象或路基开裂的路段。

③监测单位报警的路段。

2、对以下路段，应放慢填筑速率，加强观测：

①昼夜沉降速率虽小于10mm/d，但加载后沉降速度衰减很慢。

②采用累计填土厚度~累计峰值不排水沉降速率“拐点”分板法判断路堤的稳定性，当各层填土间隔时间较短且比较接近时，可以采用累计填土厚度~累计峰值沉降速度曲线。

注：某监测断面某层填土时的不排水沉降速率=该层填土时的峰值沉降速度—该层填土前的沉降速度。

（七）仪器保养

1、保持棱镜清洁，发现污物需用特制纸擦拭。

2、雨天监测需用雨伞遮挡棱镜、水平仪箱内放适量干燥剂。

3、沉降水平向保持水平，垂直向保持垂直。

七、位移边桩观测方案

1、布设方法：

位移边桩在软基处理前埋设完毕，位移桩采用钢筋混凝土预制，混凝土标号 M 不小于25，长度应不小于1.0m，边长或直径为10cm，桩顶应预埋强制对中设施（见图片1），开挖埋设，

桩周上部50cm 用混凝土浇筑固定（见图3）。

工作基点要求设置在地基变形影响区外，地基稳定、不易损坏的地方，埋设应符合相关规定要求，密度应满足沉降及位移观测的要求，沉降观测的工作基点也可布设在沉降稳定的桥桩上。校核基点设置在远离施工现场的稳定地基的处，并定期与工作基点桩校核。

2、观测方法：

观测方法：直接采用测距法，测量出测点距基点的距离，并通过角度换算计算出其垂直路基方向的水平位移量（见图4）。

通过数据处理分析，分析各测点在施工过程中的水平位移变化情况，绘制出时间水平位移变化曲线，判断边坡的稳定状况，提供预警信息。

八、观测资料汇总分析

1、观测资料汇总格式

观测资料分现场原始数据记录表、记录汇总表和观测成果图表三种形式，原始记录应统一格式，即时计算、校核，然后输入电脑汇总，并整理分析，发现问题即时复查或复测并处理。当计算沉降和水平位移速率超过控制标准时，应即时进行动态跟踪观测，分析原因，并提出暂缓或停止施工等有效措施，各观测项目应绘制成成果曲线图表，成果内容见表3。

［1］沉降

根据沉降观测数据整理出时间、填土厚度、本次沉降量、累积沉降量、沉降速率相关数据，绘制荷载～时间～沉降关系曲线，反映沉降的变化过程，根据填筑速率和沉降速率调整施工进度。

［2］位移边桩

直接采用测距法，测量出测点距基点的距离，并通过角度换算计算出其水平位移量。成果表格式见表6。

表6 位移边桩成果表

2、观测资料分析应用

⑴ 判断路基稳定状况要保证现有道路的安全和正常使用，根据设计及相关经验，对路基

稳定及沉降控制标准如下：

①施工期实测沉降速率：≤15mm/天；

②坡角处侧向位移速率：≤8.0mm/天；

③单级孔压系数：≤0.8，综合孔压系数≤0.6。

超过监测标准的观测数据，或沉降、位移速率突然增加，观测曲线的路段，应及人工巡查发现的异常情况，即时通知施工单位停止加载，并上报监理及业主。同时加大观测频率，并结合该断面及临近处的地质资料、地形地貌特征，仔细分析研究，制定有效处理措施。

⑵确定卸载时间

路基卸载时间的确定方法基本上可分为三类。

第一类为规范及经验法，按沉降速率确定卸载时间。

第二类为曲线拟合法，假定土体沉降发展模式，然后根据实测沉降资料进行曲线拟合，得到沉降随时间变化的解析式，计算出工后沉降，由工后沉降值确定卸载时间，这种方法也是最基本直接的方法。如双曲线、三点法、Asaoka 法等。曲线拟合法（特别是双曲线法）是在实际生产中广为使用。

第三类是人工神经网络法，具有较强的强大的学习能力和非线性映射能力，能以较高的精度去逼近任意非线性函数，更准确的预测计算出工后沉降。

九、成果报告

填筑施工过程中各项观测同步进行，及时整理观测数据，编制各种图表及绘制时程曲线，反应施工及填筑过程各项指标的变化，及时反馈观测信息，以起到动态指导施工的目的。监测成果报告主要分即时报告、月简报（阶段报告）及总结报告。

⑴即时报告

根据观测得到的各项数据，及时整理分析，观测数据超标或现场巡查发现稳定隐患的路段，立即通告暂停施工。并采用施工联系函的形式上报业主、监理单位。

⑵月简报

路基填筑过程中，每个月提供一次分析简报，月报的主要内容包括：

①本月填筑及施工情况；

②观测情况汇报（沉降、测斜、位移边桩、孔压观测情况）；

③观测分析判断结果及结论；

④下一阶段工作内容及存在的问题。

附件包括：

⑤软基路段沉降观测汇总表（见表 8）；

⑥荷载~沉降~时间关系曲线图；

⑦深层测向位移观测曲线图；

⑧深层代表性测点位移~时间曲线图表（见表9）；

月简报将本月监测台帐、观测成果、分析判断结果及存在的问题等情况汇总上报业主、监理单位。并根据业主、监理的要求即时提供相关分析报告。

表8 软基路段沉降观测汇总表

⑶总结报告

观测接近尾声时，分析观测全过程的数据，预测观测断面的工后沉降量，提出卸载及路面铺筑时间的建议值及编写监控工作分析总结报告。

十、质量保证措施

1、监控程序

严谨的工作程序是监控质量的保障，软土路基监控工作程序框图见图 8 所示。

2、监测精度保证措施

现场观测技术应遵循并符合以下技术标准：

⑴《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017-96）

⑵《工程测量规范》（GB50026-93）

⑶《建筑物形变测量规范》（JGJ/T 8-97）

⑷《岩土工程监测规范》（YS5229-96）

为了保证监测数据的准确可靠，更好的实现信息自动化动态施工，拟采用以下措施来保证监测精度：

⑴加强对现场测试人员的技术培训，提高监测人员的责任心，严格遵守操作规程。

⑵进场前应对对全站仪、水准仪、测斜仪等仪器进行检测，不符合标准及要求的坚决不得使用。并按要求定期检验校核仪器，以减少仪器造成的误差。

⑶采用进口全站仪进行表面位移观测，测点安装强制对中设施，以达到所需测量的高精度要求。

⑷预压后期采用DSZ-2 型水准仪+平板测微器+铟钢尺，按二等水准测量要求控制，视线长度不超过50 米，前后视距差不大于1 米，采用符合或闭合水准测量方法，平差后算出各观测点的高程值。

⑸为减少误差，提高观测精度，每次观测应做到四个固定，即固定观测人员，固定仪器，