高速公路施工期沉降观测问题分析

ΔH = H( i) - H( i+1)
(5)
mΔH = 2 nmh
(6)
设相邻两周期的间隔天数为 7 天 , 则ΔH 的允许值为 70mm ,
若取 mΔH为允许值的 1/ 10 , 则 mΔH = ±710mm , 假设不利条
件下 n 为 8 , 可求得 mh 为 ±1175mm。
每测站观测高差中误差主要由水准管气泡居中误差 mτ、
作进一步的判定 。
对于高速公路施工期的沉降观测 , 工作基点的稳定与否
直接关系到计算工作量的大小 。工作基点一般采用预制混凝
土标石作为标志 , 根据观测断面的布设情况 , 埋设在道路一
侧坚固的地基上 , 或设立在永久建筑物上 , 工作基点也需要
定期复测检查并进行稳定性分析 , 当工作基点的变化对沉降
2 沉降观测基准的选择
沉降观测的测量点分为水准基点 、工作基点和沉降观测 点 , 水准基点和工作基点构成沉降观测控制网 , 用于对沉降 观测点的长期观测 。沉降观测点沉降量的计算和比较与选择 的基准有关 , 不同的基准对应完全不同的位移场[1] 。沉降观 测可以选择固定基准 、拟稳基准和自由重心基准 , 而仅当基 准点稳定时 , 即采用固定基准时 , 变形体上测点的位移才是 真实的位移 , 因此从实用出发 , 道路施工期沉降观测基准应 首选固定基准 。选择固定基准必须要求有固定不变的基准 点 , 根据道路带状的特点以及控制网与沉降点观测的方便 ,
的指导作用 。
关键词 : 高速公路 ; 沉降观测 ; 数据处理 ; 动态控制
中图分类号 : U41212
文献标识码 : B
Abstract : In the construction of expressway located in a poor topographic and geologic condition , the process of construction can be directed by settle2 ment observation. This paper analyzed some problems of settlement observation , which is aimed at making the settlement observation technique into full play in expressway construction. Key words : expressway ; settlement observation
3 观测断面位置的确定
高速公路施工期沉降观测相对于其它建筑物的沉降观测 有三个显著的不同点 : (1) 呈带状分布 , 沿线地形 、地质条 件变化较大 ; (2) 不同的地形 、地质条件决定了局部地基处 理的方式 , 不同的地基处理方式可能表现出不同的沉降规 律 ; (3) 整个线路可能跨越多座桥梁和涵洞 , 这些重点部位 的沉降观测尤其显得重要 。对于观测断面的位置 , 工程设计 书一般只提出原则要求 , 如整个路段原则上每隔 100～200m 设立一个观测断面 , 但实际操作时要顾及多方面的因素 , 如 不同地段的地形情况 、地基的地质类型和处理方式 、填筑高 度以及附属建筑物等 。因此在确定观测断面的位置时 , 首先 应收集有关资料 , 熟悉有关图纸 , 并到施工现场进行认真的 踏勘 , 实地了解线路上的各方面情况 , 对重要的位置应适当 增加观测断面 , 如在桥头 、涵洞等重要部位应增加观测断 面[5] , 线路通过湖塘地段也要适当增加观测断面 。概括起 来 , 断面布设时应当考虑线路上不同位置的地形地质条件 、 整体及局部地基处理的方式 、不同地段的填筑材料和填筑厚 度 、桥梁涵洞的结构特征及建筑位置等 , 此外还须考虑经济 上的因素 , 在布设合理的前提下讲究工作效率和经济效益 。
高速公路施工期沉降观测问题分析
田林亚 , 李浩 , 梅红 , 唐华
(河海大学测量工程系 , 南京 210098)
摘要 : 在地形 、地质条件较差的地区进行高速公路的施工 , 可以通过沉降观测对施工过程进行指
导 。本文对沉降观测实施过程中的一些问题进行分析 , 目的是为了充分发挥沉降观测在公路施工中
4 沉降观测点的选埋
沉降观测点的埋设位置通常由工程设计书给定 , 一般来 说每个断面应在路堤中心隔离带上布设 1 个沉降点 , 在两侧 路肩处分别布设 1 个沉降点 , 3 个沉降点应位于一条线上 , 以便充分体现该断面的沉降情况 。沉降点以沉降板作为观测 标志 , 沉降板一般由一根直径为 30～40mm 的直杆钢管和一 块 600mm ×600mm ×9mm 的钢板组成 , 钢管底部用互成 120 度的三根钢筋焊接在钢板上 , 沉降杆每段长度为 20～30cm , 随填土升高而逐渐接高 。沉降板的底座埋设在路基底面或砂 垫层上 , 埋设时要求沉降杆处于铅直状态 , 并保持管顶低于 压实面 5～8cm。如果需要埋设分层沉降观测点 , 原则上应 每一层土设一个点 , 点数与埋设深度视具体情况而定 , 最深 的点应超过压缩层理论厚度 , 或者埋设在压缩性低的砾石或 岩石层上[4] , 最浅的点一般在基础底面下 50cm 处 。
照准误差 mz 和估读误差 mg 引起 , 设气泡偏离水准管中点
的误差为水准管分划值的 0115 倍[3] , 则 mτ 和 mz 和计算公
式为
mτ = ±0115τDΠ2ρ
(7)
mz = ±60″DΠVρ
(8)
式中 , τ为水准管分划值 , V 为望远镜放大率 , D 为视线长
度 。如果采用 S3 级水准仪进行水准测量 , 则取 τ= 20″, D
按同一基准分别进行平差 , 求得基点的位移向量 d 和协因
数矩阵 Qd , 并由 d 求出方差估值为[2]
σ^ 2d
=
d
T
Q
-1 d
dΠf
d
(1)
式中 , f d 为独立的 d 个数 。
两期观测的单位权方差经同一性检验并通过后 , 可以求
出一个综合的方差估值
σ^ 20 = [ ( V T PV) (1) + ( V T PV) (2) ]Πf
பைடு நூலகம்
表1
上期观测时间 : 2001 年 4 月 14 日
本期观测时间 : 2001 年 4 月 21 日
断面 K17
降点
1 2 3
高程 (m) 318324 318310 318318
= 50m , 可求得 mτ≈ ±0137mm , mz ≈ ±0149mm , 若设 mg =
±115mm , 其综合影响为 ±1162mm。由此可见 , 采用三等水
准测量即可以满足观测精度要求 。
6 沉降观测周期的确定
由于观测对象及其各种条件不同 , 关于观测周期的确 定 , 目前还不能得出确切的计算公式 , 一般根据现有的规范 和经验而定[3] 。对于公路施工阶段的沉降观测 , 通常按加载 阶段和变形是否稳定确定观测周期 。公路施工一般分为填筑 期 、预压期和路面施工期三个阶段 。第一阶段 , 荷载逐渐加 大 , 沉降速度较快 , 正常情况下每填筑 1 层或 7 天左右观测 一次 ; 第二阶段 , 预压初期每 7～10 天观测一次 , 以后可每 月观测 1～2 次 ; 第三阶段 , 路面每填筑一层观测一次 , 若 两层施工间隔超过 15 天 , 应增加一次观测 。但既定周期并 不是一成不变的 , 当有特殊要求或发现有异常情况时 , 应适 当缩短观测周期 。
5 沉降观测精度的确定
由于不同工程的特点和情况不同 , 不可能对变形监测的 精度要求作统一的规定 。目前国内外对变形监测精度要求的 统一看法是 : 变形监测的精度要求取决于变形监测的目的 , 如果观测的目的是为了使变形值不超过某一允许的数值而确 保建筑物的安全 , 则其观测的中误差应小于允许变形值的 1/ 10～1/ 20[3] 。允许变形值的大小一般由设计单位提出或遵 循有关规范确定 , 对于高速公路的施工 , 一般路堤的沉降速 率标准为 10mmΠd , 桥头路堤的沉降速率标准为 5mmΠd。现 以 10mmΠd 作为允许变形值 , 分析和确定所需要的观测精度 。
7 数据处理与分析
保证沉降观测点首期成果的准确性非常重要 , 沉降点首 期观测两次 , 取其均值作为成果 , 以后每期观测一次 , 通过 不同周期的观测值 , 计算出相邻周期的沉降量 、日平均沉降 量以及累积沉降 , 并按有关单位的要求提交数据 , 其形式可 如表 1 。表 1 中的备注栏主要填写路堤的堤面高程 、沉降简 单分析 、沉降点的破坏和恢复情况以及有关建议等 。
收稿日期 : 2001212210 ; 修订日期 : 2002202228 作者简介 : 田林亚 (1963 - ) , 男 (汉族) , 江苏淮阴人 , 副
教授.
工程勘察 Geotechnical Investigation & Surveying 5 1
点的观测影响甚微时 , 可以认为是稳定的[3] 。
设每次观测的路线相同 , 工作基点到变形点的测站数为
52 工程勘察 Geotechnical Investigation & Surveying
n , 同一沉降观测点相邻两周期测得的高程为 H( i) 、 H( i + 1) ,
通过两期观测求得的沉降值为ΔH , 设每测站的观测精度相
同 , 每测站的观测高差中误差为 mh , 则有
2002 年第 4 期
最好在施工段道路一侧选埋一组水准基点 , 3～4 个基准点
应选埋在变形区以外的基岩上或深埋在原状土上 , 也可以设
立于稳固的建构筑物上 , 水准基点的高程系统宜与测区现有
的高程系统一致 。为了检查水准基点自身的稳定性 , 可将基
点构成水准网 , 采用二等水准定期检测 , 对两期观测成果可
由于观测数据量很大 , 数据处理时可采用多种手段 , 在 宁靖盐高速公路某段的沉降观测数据处理中 , 我们充分利用 Excel 2000 强大的运算 、制表 、绘图 、打印等功能完成监测 数据的存储 、运算 、分析和报表打印工作 。考虑到沉降观测 周期多的特点 , 用 Excel 2000 的一张工作表存储一期的高程 数据 , 再利用 Excel 2000 的公式引用功能计算本期沉降 、日 均沉降 、累积沉降 , 然后做成报表打印 。而在绘制时间 —填
(2)
式中 , f 为第一和第二期多余观测总数 。
根据σ^ 2d 和σ^ 20 , 组成统计量
F = σ^ 2dΠσ^ 20
(3)
并作统计检验 , 若 F 满足
F < F( a;fd ,f)
(4)
则表明基点网不存在显著变形 , 基点稳定 , 否则表明基点网
存在显著变形 , 可能存在一个基点或多个基点不稳定 , 还需
2002 年第 4 期
土高度 —沉降量的关系曲线时 , 由于 Excel 2000 本身没有提 供复合图表这一图表类型 , 因此我们采用 Excel 2000 自带的 VBA 编辑器编制了宏程序绘制复合曲线图来描述沉降与时间 及荷载的关系 , 这极大地方便了沉降分析 。
沉降观测第 8 期观测成果
1 引言
随着我国国民经济的发展 , 交通运输业特别是高速公路 的建设得到了迅猛的发展 。高速公路一般线路较长 , 沿线可 能经过多座大 、中 、小桥和涵洞以及厚度不等的软土地区 , 路堤填筑高度也较高 。在水网地区和软土地区进行这样高标 准公路的建设 , 在保证施工安全和施工质量的前提下提高施 工进度 , 是施工单位和各级政府共同希望和追求的目标 。当 前 , 在不良地质条件下进行道路和建筑物的施工 , 一般都通 过沉降观测及其分析来调节施工速率 , 以保证路堤施工安 全 , 通过沉降观测还可以验证设计沉降值 , 并为今后进行类 似工程的施工积累经验 , 沉降量可以作为工后计量支付的重 要依据 。鉴于高速公路带状的特点和所处的地形 、地质条 件 , 我们对沉降观测中的一些问题 , 如沉降观测基准的选 择 、沉降观测断面位置的确定 、沉降点的选埋 、沉降观测精 度和观测周期的确定 、观测成果处理与分析以及施工速率的 控制等 , 进行了较为详细的分析 , 其目的就是通过高质量的 沉降观测实现对公路施工过程的指导与约束 。