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1、精选优质文档-倾情为你奉上湖南省邵阳至怀化高速公路路基沉降与稳定观测总 报 告邵怀高速公路路基沉降与稳定观测组2007年05月18日湖南省邵阳至怀化高速公路路基沉降与稳定观测总报告专心-专注-专业目 录1 概述1.1 路基沉降与稳定观测的目的及意义为了满足国民经济持续发展的需要以及国家西部大开发重大政策的实施，国家宏观产业政策的重要内容之一就是要加大基础设施的投入力度，修建更多的机场、高速铁路和高速公路。这些大型的土木工程项目要占用大量的土地资源，出于技术和经济的要求，工程建设所面临的地形、地质条件也日趋复杂，必然会出现许多高填方和软弱地基。例如，沪宁高速公路沿线软土层厚薄不均，一般为615m
2、，最厚处达30m；贵州龙洞堡机场填方达43m；攀枝花机场一般填方高度为20 40m，最大填方高度达77m以上。又如，九十年代后期以来，我省的高速公路建设方兴未艾，如耒宜高速公路、潭邵高速公路、衡枣高速公路、常张高速公路、怀新高速公路等，由于沿线多为丘陵山区，地形与地质条件复杂，高填深挖及半填半挖及其普遍，软土地基也不乏其有。填切交界高差610m较多，填方高度在10m以上者较常见，最大填方高度在20m甚至30m以上也有。而由于受自然条件的限制，使得路基的填筑采用不同的土质，局部还采用了红砂岩、紫砂岩、高液限粘性土等不良土质的填料；软土地基的处理也大多采用换填砂砾或片石的低成本的传统方法。由于以上
3、不利因素的存在，使得路基在填筑期或工程完工后沉降量或沉降速率偏大，给路面结构层的铺筑留下了质量隐患，容易引起路基变形过大、路面的早期破坏、桥头跳车等一系列病害。国内外的大型土木工程的实践表明，工程建筑物的沉降与稳定问题无论在工程修建期间还是在建成运营期间对工程技术和管理人员来说都是不容忽视的。要解决好沉降与稳定的问题应从两方面着手，即：一方面，解决在设计阶段如何准确的计算、预测沉降量和稳定安全度；另一方面，由于计算理论存在诸多假设，且计算参数的精度问题，理论计算结果往往与工程实际情况并不符合，所以必须做好现场的观测工作，通过观测数据来分析判断工程的沉降是否正常与稳定性是否满足要求，从而为现场施
4、工和工后的运营的安全性提供决策依据，同时也反过来验证计算理论的科学性和准确性，不断改进理论计算模型和提高其计算精度。从工程的角度出发，现场观测工作的实际意义似乎更大。譬如在软土地基上修筑高速公路，对地基的工后沉降有严格的要求，根据公路软土地基设计与施工技术规范（JTJ017-96）的规定，高等级公路路面设计使用年限（15年）内残余沉降要求如表1所示。为了减小工后沉降，通常在建造前一般会进行较长时间的堆载预压，以消除大部分的固结沉降和次固结沉降，尽管如此，公路路堤在使用期间本身自重荷载和车辆交通荷载作用下也会由于地基软土的变形而在很长时间内继续沉降。因此，在实际工程中，一般会采取适当的方案对软土
5、地基进行加固处理，以减小变形。在确定加固方案时，应根据路堤建造、地基处理、路面铺装和使用期的养护维修等综合考虑工后沉降的处理措施，采用“优化技术经济”对策，以工程总投资最省为原则选用路堤软基处理方案，允许部分工后沉降由日后养护维修中解决。由此，就需要估算工后沉降量，也就是要较为准确的预测工程的工后沉降，使得预测结果与实际控制的沉降结果更为接近，这是选择软土地基加固处理方案的基础。工后沉降量的估算预测方法有很多，早在20世纪初，K.Terzghi等人（1925）年就曾建立了经典的地基沉降计算分析方法，此后又有许多人为该方法的改进和完善做出了重要贡献。70年代以来，随着计算机技术的进步，大型的数值
6、计算变得越来越容易，采用有限元分析计算地基沉降以成为可能。再后来随着统计、系统理论学科的发展出现了时间序列分析方法、灰色系统理论预测方法、模糊综合评判法、神经网络预测法以及现在较常用的曲线拟合法等一系列的工后沉降量预测方法。在这些工后沉降量的估算预测方法中，除经典的地基沉降计算分析方法和有限元分析方法不需要对工程现场进行沉降观测外，其它方法大多都需要现场沉降观测的数据作为其分析的基础，而且现场观测数据的准确性很大程度地影响了预测的结果。此外，需要特别强调的是，事实上目前采用的这些沉降预测方法还不能满足工程应用的需要，预测的最终沉降量和历程与实测的数据相差较大，所以凡是较大的软基工程都必须设置试
7、验工程进行试验和监测，以修改和完善设计。如香港新机场拟建前在非常软的海相软粘土上进行了一段近海试验填方，用大量的仪器监测填方和地基土在工程期间和完工后的工程性能，监测内容包括了沉降量和沉降速率的大小。 容许工后沉降 表1 道路等级桥台与路堤相邻处涵洞或箱型通道处一般路堤高速公路、一级公路0.10m0.20m0.30m二级公路（采用高级路面）0.20m0.30m0.50m邵阳怀化高速公路是国家重点建设的“五纵七横”国道主干线上海至瑞丽高速公路中的一段，主线全长约155.84km，怀化联络线13km，沿线地形切割强烈，起伏巨大，河谷深切，山体陡峻，是典型的山岭重丘区高速公路。山区公路具有多种多样的
8、路堤断面形式，主要有半填半挖、陡坡路堤、高路堤、构造物的台背回填高路堤，而且填切交界频繁。此外邵怀高速公路沿线部分地区分布有岩溶、采空区和软土地基等，根据资料分析显示，其中高路堤（H20m）40多段、软基（H3m）10多段、陡坡路堤160多段、深切边坡（H30m）110多处、岩溶和采空区路堤有4段左右、桥梁台背和隧道口路堤300多处。路基质量好坏直接影响公路的整体质量，然而，高填路堤、软基、陡坡路堤、深切边坡、岩溶、采空区、填切交界频繁和不良土质的不利因素将给路基的修筑带来很大的困难。为优质、高效建好邵怀高速公路，必须在施工期对全线路基实施沉降与变形观测，及时为指导设计与施工提供可靠的数据。(
9、1) 通过路基沉降和变形观测，检验高速公路工程建设质量，确保路基施工中的安全和稳定；(2) 通过原位观测，预测沉降量，验证设计的合理性，并把信息反馈给路面设计，及时指导和优化设计，使工后沉降控制在设计的允许范围内；(3) 及时发现地基的不良地质现象，为工程决策提供依据，并通过观测，检验路基工程处理效果；(4) 指导施工，正确控制路堤施工填筑速率，合理确定路面施工时间，提供施工期间的沉降土方计量依据；(5) 掌握山区高速公路路基沉降与变形规律，分析路基路面的稳定性，为今后山区高速公路建设提供指导。因此，路基沉降与稳定观测对保证路基填筑的质量具有重大的意义，无论从计算预测路基工后沉降量，到应证软基
10、处理方案的效果，还是指导路基填筑的现场施工，路基沉降与稳定观测都具有重要的实际意义。而路基沉降观测成败的关键则在沉降观测方法与技术的科学性和正确性，因此采用先进合理的路基沉降观测的方法与技术也就成为十分关键的问题。1.2 邵怀高速公路路基沉降与稳定观测工作基本情况受湖南省邵怀高速公路建设开发有限公司委托，湖南省交通科学研究院承担了邵怀高速公路路基沉降与稳定观测任务。在业主和监理单位的指导和配合下，特别是业主工程部的直接领导下，顺利完成邵怀高速公路路基沉降与稳定观测任务，工作基本情况如下：（1） 项目组织购置了一批新的设备，包括全站仪、水准仪、测斜仪、滑动沉降仪、计算机、越野车等，确保了项目的顺
11、利进行。项目组根据工程实际情况，在安江镇、洞口县和隆回县设立三个驻地，进行了办公和生活设施的购置，为现场工作人员提供了一个和谐的环境。（2）观测点埋设和观测2004年3月，对邵怀高速公路全线进行了了解，结合施工图，初步编制了埋设计划表，隆回段由于当时还没有开工，观测点埋设计划是根据施工图编制的。观测组于2004年4月份开始进行现场踏勘、选点。对洞口段和安江段的陡坡路堤、高填方路堤、台背、高切方边坡进行统计，现场确认，最后根据业主要求形成了观测点汇总表。 全断面沉降管埋设 全断面沉降管观测 水准测量 测斜管观测观测组于2004年7月份开始进行埋点及观测工作，按照计划要求对陡坡、高填、软基等典型断
12、面和陡坡路堤、高填方路堤、台背、高切方边坡等一般断面进行埋点和观测。观测组于2004年12月份对隆回段的陡坡路堤、高填方路堤、台背、高切方边坡进行统计，现场确认，最后根据业主要求形成了隆回段观测点汇总表。观测组于2005年5月份开始进行隆回埋点及观测工作，按照计划要求对陡坡、高填、软基等典型断面和陡坡路堤、高填方路堤、台背、高切方边坡等一般断面进行埋点和观测。观测组于2006年8月份对隆回段沉降较大地段重点观测，加大观测频率。2007年1月30日，路基底基层全部完成，安江和洞口段路面的中面层施工完毕，现场观测工作结束。 测斜管钻孔和埋设 全站仪放样和观测（3）观测报告编写和提交自2004年8月
13、份以来，每个月编写观测报告，上报公司、总监办、工作组及监理，并于2005年7月提交阶段性报告，为路基精加工和路面施工决策提供依据，2005年12月提交年度报告，做到测量数据真实、准确，报告制作精美。观测组共提交成果： 月度观测报告29期 阶段性观测结果分析报告 2005年度报告 SK69+500软基超载预压计算书 SK69+500软基超载预压段沉降预测计算报告 隆回段台背布设方案 隆回段特殊断面观测报告12期（10天/期）现提交路基沉降与稳定观测研究总报告，报告中汇编了陡坡、高填、软基等典型断面和陡坡路堤、高填方路堤、台背、高切方边实测资料，分析路基沉降和变形规律及边坡的稳定性，提出了运行期应
14、关注的部位和巡视检查的重点，可供工程验收和质量评价参考。2 路基沉降与稳定观测方案2.1 路基沉降与稳定观测的依据(1) 交通部公路软土地基路堤设计与施工技术规范（JTJ 017-96）；(2) 国家技术监督局和建设部工程测量规范（GB 50026-93）；(3) 河海大学和沪宁高速公路股份有限公司主编的交通土建软土地基工程手册 2001.4；(4) 邵怀高速公路的施工设计图及有关技术文件。2.2 沉降观测点的布设2.2.1 布置原则沉降观测点布设在变形体上能反映变形特征的位置，并设在观测数据容易反馈的部位。在地质条件差、地形变化大、设计问题多的部位多设置观测点。从整体到局部，先设计后施工，即
15、先纵观施工的整个路段，能够从总体上控制高速公路的沉降特性，后根据局部特征调节、加密；先在图纸上规划设计，然后进行实地踏勘、对照、修改、确定和埋设。（1）典型断面观测点布置1）高填方路堤（附图一）观测内容：路基分层沉降、路基竖直沉降、地表沉降（全断面沉降管）、土压力、坡脚处地表水平位移和隆起；观测目的：了解填土在不同压实度、不同填方高度、不同气候条件下变化等情况下的路堤分层沉降、总沉降和地表水平位移和隆起的变化规律，以及不同高度情况下的土压力分布状况。2）软土路基（附图二）观测内容：路基及地下土体分层沉降、路基竖直沉降、地表沉降（全断面沉降管）、坡脚处地表水平位移和隆起；观测目的：了解填土在不同压实度、不同填方高度、不同气候条件下变化等情况下对软基的固结、路堤分层沉降、总沉降、路堤边缘地表的水平、垂直位移的变化规律。3）陡坡路堤（附图三）观测内容：总竖直沉降（根据需要采用单点沉降计）、边坡坡顶、平台、坡脚处水平和垂直位
