工程變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理工作

1、工程變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理工作軟土地基沉降與穩(wěn)定監(jiān)測主要內(nèi)容概述高速公路軟基監(jiān)測堤防工程軟基監(jiān)測堤防工程施工監(jiān)測實例軟土地基沉降與穩(wěn)定監(jiān)測一、概述 在軟土地區(qū)進行鐵路、公路、提防等工程的施工，國家有關(guān)規(guī)范都明確要求對地基的沉降與穩(wěn)定性進行監(jiān)測。沉降與穩(wěn)定性監(jiān)測的目的主要有：（1）保證地基及建筑物的施工安全；（2）預測和控制沉降，幫助施工單位調(diào)節(jié)填土速率；（3）驗證各種設(shè)計參數(shù)和設(shè)計沉降量；一、概述（1）保證地基及建筑物的施工安全； 一、概述（2）預測和控制沉降，幫助施工單位調(diào)節(jié)填 土速率 沉降的預測和控制包括兩個方面： 、根據(jù)現(xiàn)有的監(jiān)測資料和施工情況，采用合適的方法預測今后某一時期的沉降量及其趨勢

2、，計算沉降速率，幫助施工單位在沉降速率的控制范圍內(nèi)合理地安排和調(diào)節(jié)填土速率。 、預測工后沉降，使工后沉降量控制在設(shè)計的允許范圍之內(nèi)。由于施工路線上，可能存在如橋梁等一些構(gòu)筑物，也可以通過沉降預測預計構(gòu)筑物兩端土的填筑高度。一、概述（3）驗證各種設(shè)計參數(shù)和設(shè)計沉降量二、高速公路軟基監(jiān)測 監(jiān)測內(nèi)容和方法監(jiān)測內(nèi)容主要取決于工程的設(shè)計要求、地質(zhì)條件、規(guī)模大小以及主管單位的要求等，既要滿足工程建設(shè)需要，又要經(jīng)濟合理。地面位移、沉降監(jiān)測是高速公路軟基監(jiān)測的主要內(nèi)容。 地下位移、沉降、應(yīng)力和水位等監(jiān)測內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)工程需要，本著少而精的原則有選擇地開展，一般選擇重點部位作為試驗段進行監(jiān)測試驗。 表15.1 高

3、速公路軟基監(jiān)測內(nèi)容和方法序號監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測方法監(jiān)測儀器和設(shè)備1沉降地面沉降水準法、測距三角高程法等水準儀、全站儀、沉降板等地基深層沉降水準法深層沉降標、水準儀等地基分層沉降沉降儀量測法沉降儀、分層沉降標等2水平位移地面水平位移極坐標法、前方交會法等全站儀等地下深層位移測斜法測斜儀、測斜管等3應(yīng)力地基孔隙水壓力水壓力計量測法孔隙水壓力計等地基土壓力土壓力計量測法土壓力計等地基承載力現(xiàn)場試驗法載荷試驗儀等4其它地下水位水位自記儀法地下水位自記儀等出水量水量計量測法單孔出水量計等表15.2 高度公路地面沉降和位移速率控制指標規(guī)范或路段沉降速率（mm/d）位移速率（mm/d）部頒路基施工技術(shù)規(guī)范105京

4、津塘高速公路105蘇嘉杭高速公路105深汕高速公路試驗段131556泉廈高速公路102佛開高速公路105監(jiān)測點的選埋高速公路軟基監(jiān)測分斷面展開，對于斷面的位置，工程設(shè)計書一般只提出原則要求，實際操作時要顧及多方面的因素，如不同地段的地形情況、地基的地質(zhì)類型和處理方式、填筑高度以及附屬建筑物等。在確定斷面的位置時，首先應(yīng)收集有關(guān)資料，熟悉有關(guān)圖紙，并到施工現(xiàn)場進行認真的踏勘，實地了解線路上的各方面情況。對橋頭、涵洞等重要部位應(yīng)適當增加監(jiān)測斷面，對填挖方交界的填方端、湖塘地段也要適當增加監(jiān)測斷面。還須考慮經(jīng)濟上的因素，在布設(shè)合理的前提下講究工作效率和經(jīng)濟效益。采用常規(guī)大地測量方法進行地面變形監(jiān)測，

5、需埋設(shè)一定量的基準點和工作基點。地面水平位移監(jiān)測一般采用鋼筋混凝土預制樁作為標志，也可以采用地面沉降監(jiān)測的沉降板標志。 地面沉降監(jiān)測通常采用沉降板作為監(jiān)測標志。 地下水平位移通過在土體內(nèi)埋設(shè)測斜管，采用測斜儀進行監(jiān)測。地基深層沉降是通過在土體內(nèi)埋設(shè)深層沉降標，采用水準儀測量沉降標標桿頂端高程的變化。 地基分層沉降通過在土體內(nèi)埋設(shè)分層沉降標進行監(jiān)測。 孔隙水壓力計一般埋設(shè)于路中心，與位移、沉降監(jiān)測點位于同一個斷面上，一般每種土層均應(yīng)有孔隙水壓力監(jiān)測點 。 分層沉降標志 沉降板是一塊60*60*9mm的鋼板組成，隨填土升高而逐漸接高。 每根沉降桿的頂部應(yīng)設(shè)置保護蓋。標志的埋設(shè)位置通常由工程設(shè)計給定

6、。一般來說應(yīng)該在路中心布設(shè)一個，對于特殊位置應(yīng)在兩側(cè)路肩及坡址（可與水平位移監(jiān)測點公用）。幾個沉降點應(yīng)該在同一直線上。 體現(xiàn)該斷面的沉降情況。監(jiān)測點埋設(shè)基準點埋設(shè)：平原地區(qū)可以用無縫鋼管或預制混凝土樁打入或埋入一定深度的硬土層中，一般要求埋深大于8m；丘陵地區(qū)可以直接建在露頭巖體上或混凝土樁打入硬土層。工作基點：平原地區(qū)可以用無縫鋼管或預制混凝土樁打入或埋入一定深度的硬土層中，一般要求埋深大于2m。工作基點上一般建立具有強制對中裝置的混凝土觀測墩，觀測墩一般左右，觀測墩底座一般要埋入地下。工作基點距離監(jiān)測點距離以大于2倍路基底寬為宜。土體深層位移：在路基荷載作用下，土體最大位移在水平位移發(fā)生在

7、地面以下5-8m的范圍內(nèi)，地面的位移要比最大點的位移小得多。測斜管的一般布設(shè)在重要路段，主要是路基不穩(wěn)路段，如臨河、臨湖等面臨較大的穩(wěn)定性很差的路段。通常選擇在路堤邊坡址或邊溝上口外緣1m左右的位置，測斜管埋設(shè)是斜率不能超過1.5%。測斜管底部應(yīng)埋設(shè)在硬土層以下50cm或基巖上，管內(nèi)的十字導槽必須對準路基縱橫方向。圖15-1 監(jiān)測點平面布置示意圖 圖15-2 監(jiān)測點立面布置示意圖 監(jiān)測周期的確定對于軟土地區(qū)公路施工階段地面變形監(jiān)測，通常按加載階段和變形是否穩(wěn)定確定監(jiān)測周期。公路施工一般分為填筑期、預壓期和路面施工期三個階段。第一階段，每填筑1層或7天左右監(jiān)測1次；第二階段，預壓初期每710天監(jiān)

8、測1次，以后可每月監(jiān)測12次；第三階段，路面每填筑1層監(jiān)測1次，若2層施工間隔超過15天，應(yīng)增加1次。當有特殊要求或發(fā)現(xiàn)有異常情況時，應(yīng)適當縮短監(jiān)測周期。數(shù)據(jù)處理與分析每一周期監(jiān)測完成后，應(yīng)盡快進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理，向有關(guān)單位提交監(jiān)測成果報表。提交監(jiān)測成果報表時，應(yīng)對監(jiān)測結(jié)果的有關(guān)情況作出說明，如沉降速率是否超過預警值、沉降點的破壞和恢復情況等。還應(yīng)對沉降監(jiān)測進行分析，分析時首先根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明沉降是否滿足有關(guān)規(guī)范和公路不同施工階段的要求，為便于分析和充分描述沉降變化規(guī)律。 整個工程監(jiān)測結(jié)束后，應(yīng)提交技術(shù)總結(jié)報告，變形分析時應(yīng)將監(jiān)測資料與有關(guān)曲線有機地結(jié)合起來。 表15.3 至高速公路標段第期沉降

9、監(jiān)測成果監(jiān)測樁號沉降標埋設(shè)部位地基處理方法上期監(jiān)測時間本期監(jiān)測時間時段天數(shù)（d）累積填土標高（m）時段沉降（mm）累積沉降（mm）沉降速率(mm/d)LK5+680左水塘路段土工格柵 +預壓LK5+680中水塘路段土工格柵 +預壓LK5+680右水塘路段土工格柵 +預壓圖15-3 樁號K17+238時間-填土高度-沉降量過程線高等級公路沉降分析系統(tǒng)高等級公路沉降分析系統(tǒng) ExpressWay EW 3.0 ，是總結(jié)現(xiàn)有高等級公路沉降分析的理論知識和實踐經(jīng)驗，應(yīng)用現(xiàn)代計算機數(shù)據(jù)處理技術(shù)，系統(tǒng)化、規(guī)范化地進行路基沉降分析的軟件工具。在高等級公路的路堤施工中，必須要進行穩(wěn)定和沉降的動態(tài)觀測。根據(jù)測定

10、的沉降數(shù)據(jù)，調(diào)整填土速率，指導施工進程；預測沉降趨勢，控制填方及工后沉降；確保路堤的施工安全和穩(wěn)定。應(yīng)用 ，可以動態(tài)管理高等級公路在施工、運營中的沉降變形數(shù)據(jù)，自動生成多種沉降觀測成果表，繪制復雜的曲線圖、過程線，動態(tài)查詢各種沉降變形數(shù)據(jù)，實時反映路基沉降變形歷程，特別是系統(tǒng)的沉降過程回歸分析及預測功能，為路基沉降過程的穩(wěn)定性分析提供了科學依據(jù)。 主要功能沉降過程分析；沉降監(jiān)測過程分析；斷面平均沉降過程分析；斷面不均勻沉降分析；繪制斷面沉降過程組合線；繪制沉降速率線；繪制斷面平均沉降速率線；繪制斷面沉降速率組合線；繪制斷面區(qū)域等沉降曲線圖；繪制斷面區(qū)域等沉降速率曲線圖；繪制斷面區(qū)域等固結(jié)度（完

11、成沉降）曲線圖；繪制斷面沉降盆圖；繪制斷面分布圖/沉降點位略圖；各種沉降極值查詢；定制、自動生成沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表；自動沉降極限報警；監(jiān)測點平面布置示意圖 監(jiān)測點立面布置示意圖 三、 堤防工程軟基監(jiān)測 監(jiān)測內(nèi)容和方法堤防工程軟基監(jiān)測與高速公路軟基監(jiān)測的基本內(nèi)容和方法有很多相似之處，地面沉降和水平位移監(jiān)測仍然是堤防工程軟基監(jiān)測的主要內(nèi)容。地面沉降監(jiān)測仍以水準測量方法為主，輔以精密測距三角高程和連通管方法。 地面水平位移監(jiān)測方法要視具體情況而定，特別是測區(qū)的通視情況，可采用極坐標法、前方交會法、視準線法等，對于土石壩，還可以采用倒垂線法或引張線法。 監(jiān)測內(nèi)容還包括表面裂縫、地下分層沉降、地下深層和分

12、層位移、應(yīng)力應(yīng)變、滲流、水文氣象等監(jiān)測內(nèi)容，一般根據(jù)工程需要，選擇重點部位進行監(jiān)測試驗。 監(jiān)測點的選埋監(jiān)測點可以按橫斷面或縱斷面選埋。對于長度較長的防洪大堤，一般按橫斷面選埋.對于土石壩，當采用視準線法進行監(jiān)測時，一般按縱斷面選埋，即沿著或平行于壩軸線選埋。采用常規(guī)大地測量方法進行地面變形監(jiān)測時，需沿著大堤走向埋設(shè)一定量的基準點和工作基點。 地面沉降監(jiān)測采用沉降板作為監(jiān)測標志。 地面水平位移監(jiān)測可以采用鋼筋混凝土預制樁作為標志，也可以采用沉降板作為標志。 地基深層位移、地基分層沉降等其它監(jiān)測項目，一般在工程試驗段和試驗斷面上才進行監(jiān)測，監(jiān)測點布設(shè)位置通常由設(shè)計人員提出 。 監(jiān)測周期的確定對于防

13、洪大堤施工階段地面變形監(jiān)測，通常按加載階段和變形是否趨于穩(wěn)定確定監(jiān)測周期。第一階段，從基礎(chǔ)施工開始到滿荷載為止，這一階段是變化最快階段，一般斷面每7天左右監(jiān)測1次，試驗斷面可34天監(jiān)測1次；第二階段，從滿荷載到變形逐漸變小，這一階段應(yīng)逐漸減少監(jiān)測頻次，可1個月監(jiān)測1次；當變形趨向穩(wěn)定時，可半年監(jiān)測1次，直到停止監(jiān)測。 表15.4 土石壩安全監(jiān)測頻次觀測項目施工期初蓄期運行期表面變形63次/月104次/月62次/年內(nèi)部變形104次/月3010次/月124次/年裂縫及接縫104次/月3010次/月124次/年岸坡位移63次/月104次/月124次/年混凝土面板變形63次/月104次/月124次/年

14、數(shù)據(jù)處理與分析每一次監(jiān)測完成后，應(yīng)盡快進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理，向有關(guān)單位提交監(jiān)測成果報表。提交監(jiān)測成果報表時，應(yīng)對監(jiān)測結(jié)果的有關(guān)情況作出說明，如變形速率是否超過預警值、監(jiān)測點的破壞和恢復情況等。還應(yīng)對變形進行分析，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明變形是否滿足有關(guān)規(guī)范和設(shè)計的要求，為便于分析和充分描述變形規(guī)律，可繪制變形量填土高度時間的關(guān)系曲線，描述變形與時間及荷載的關(guān)系。在獲得一定數(shù)量的監(jiān)測資料后，可以采用合理的方法進行變形預報，給施工調(diào)節(jié)提供技術(shù)支持。 表15.5 堤防工程標段第期沉降監(jiān)測成果監(jiān)測斷面沉降部位上期監(jiān)測時間本期監(jiān)測時間時段天數(shù)（d）累積填土標高（m）時段沉降（mm）累積沉降（mm）沉降速率（mm/d

15、）I軸線堤腳河口四、堤防工程施工監(jiān)測實例工程概述淮河入海水道是國家重點防洪工程，防洪大堤西起洪澤湖東側(cè)二河閘，沿蘇北灌溉總渠北側(cè)與總渠成二河三堤，東至扁擔港注入黃海，全長。工程的主要內(nèi)容為泓道開挖、堤防填筑、灘面清障和青坎排水等。大堤分北堤和南堤，土質(zhì)結(jié)構(gòu)，北堤設(shè)計堤頂高程為，南堤設(shè)計堤頂高程為，堤頂寬為8m。主堤兩側(cè)平臺寬為30m，主堤和兩側(cè)平臺的坡度為1:3。北堤北側(cè)開挖一條調(diào)度河，北堤和南堤之間開挖兩條河道分稱北泓和南泓，以北隔堤和南隔堤分開，北泓和南泓底寬分別為50m和68m，設(shè)計河底高程為-2.0m ?；春尤牒Ｋ缊D15-4 大堤平面與控制網(wǎng)布設(shè)略圖監(jiān)測點選埋與監(jiān)測北堤每個斷面上布設(shè)

16、7個監(jiān)測點，分別布置在調(diào)度河河口、堤腳、壓載平臺、堤頂軸線和北泓河口等部位；南堤每個斷面上布設(shè)4個測點，分別布置在南泓河口、坡腳、平臺和堤頂軸線等部位。每個點均進行水平位移和沉降監(jiān)測。水平位移和沉降監(jiān)測點采用兩種標志，調(diào)度河河口1、取土坑邊緣7、南泓河口8三個點埋設(shè)普通混凝土標石，其它部位采用非坑式埋設(shè)沉降板。 圖15-5 大堤橫斷面與監(jiān)測點布設(shè)略圖 監(jiān)測方法按照設(shè)計和施工的要求，施工速率試驗斷面每34天左右監(jiān)測1次，其它斷面每7天左右監(jiān)測1次。監(jiān)測點的水平位移采用T2000+DI5以極坐標法觀測。監(jiān)測點的沉降采用Ni007和銦鋼標尺進行單程觀測。技術(shù)報告采用了三種形式，即日報表、階段性技術(shù)報告、技術(shù)總結(jié)報告。日報表中