路基沉降与稳定监测报告10标.docx
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路基沉降与稳定监测报告10标
新建乐清湾铁路SG07标
路基沉降与稳定监测报告
中铁一局浙江乐清湾铁路SG07标项目经理部
二○一六年三月
新建乐清湾铁路SG07标
路基沉降与稳定监测报告
施工单位:
中铁一局集团有限公司
工程名称:
监测项目:
路基沉降与水平位移
监测日期:
报告发出日期:
现场监测人:
罗江红
报告撰写人:
刘利锋
项目负责人:
王征
审核:
批准:
中铁一局浙江乐清湾铁路SG07标项目经理部
二○一六年三月
注意事项
1.本报告每页都应盖有“检测专用章”或检测单位公章,否则视为无效。
2.复制报告未重新加盖“检测专用章”或检测单位公章无效。
3.报告无检测、审核、批准人签字无效。
4.报告非标准涂改无效,部分提供和部分复制检测报告无效。
5.对检测报告若有异议,应于本报告发出之日起十五天内向本中心提出,逾期不予受理。
6.对于试验检验,仅对来样的检测数据负责,不对来样所代表的批量产品的质量负责。
机构地址:
北京市中关村科技产业园区通州园金桥产业基地景盛北三街10号
通信地址:
北京市256#信箱研究院
邮政编码:
101102
电话:
(010)60506197
传真:
(010)60504809
第1章概况
1.1工程概况
新建铁路浙江乐清湾铁路支线工程是乐清港货运通道的重要组成部分,乐清湾港区铁路支线工程是省、市、县三级政府共同出资建设的浙江省首条地方铁路,为国家Ⅱ级单线铁路,目标速度120Km/h。
它的修建有利于完善浙江路网布局及增强浙江基础设施,形成一条连通乐清港的便捷出海新通道;有利于拓宽沿线的对外通路,加快地方经济的快速发展。
本标段为乐清湾港区铁路支线工程施工SG07标段,施工起讫桩号为:
DK69+762.99~DK72+153.43线路长2390.44m,另设专用线起讫里程YJDK0+000~YJDK4+201.95(DK72+153.43=YJDK0+000),专用线长4202m,合计长6592.44m。
DK69+762.99~DK72+153.43,长2390.44m,位于乐清港站内。
DK72+063.75~+145.55为高嵩闸中桥;DK69+762.99~DK70+062.5及DK72+012.5~DK72+153.439段正线地基采用插塑板联合堆载预压+双向搅拌桩加固。
YJDK0+000~YJDK4+201.95(DK72+153.43=YJDK0+000),专用线长4202m,YJDK1+150.22~+237.01为沙港头闸中桥,YJDK0+000~YJDK1+150.22、YJDK1+352~YJDK2+112.5段(涵洞地段除外)正线及其相邻地基采用塑料插塑板加固+双向搅拌桩加固,YJDK0+165~+679段(涵洞地段除外)场坪采用塑料插塑板+堆载预压加固。
路基填筑施工期一年,摆放一年。
1.2工程地质、水文地质情况
1.2.1地理位置及交通条件
本项目位于温州乐清市,可通过104国道、城市主干道和既有乡村道路可到达本项目,公路运输条件较好。
1.2.2工程地质
本合同段的线路走廊带的地形为低山、丘陵地貌;标高一般在270-370m之间,相对高差50-100m,地形坡度较陡。
线路行经区,植被发育,农作物以水稻为主;原生植物以油茶林、松林和灌木杂草为主,栽培植物多为杉树、果树等经济林。
本路段地层岩性复杂,出露的地层主要有第四系、石炭系和泥盆系。
现地层分布和岩性组合特征述如下:
(1)第四系全新统(Q4):
主要分布于冲沟、低洼和河流地段,厚度变化较大,一般为1-5m,为冲积的软塑-硬塑状亚黏土、黏土层,局部山沟存在有软塑状的淤泥质黏土。
(2)第四系更新统(Qp):
主要为残坡积的亚黏土、黏土层,主要于山包和山坡处,呈硬塑状-坚硬状,其厚度变化较大,一般为5-10m;在白云岩和白云质灰岩分布区的厚度较大,最厚处可达30余米,而且多数地段为高液限黏土。
(3)石炭系下统(C1):
石炭系下统地层在线路上分布广泛,其岩性较复杂,在白云岩和白云质灰岩中,岩石的风化差异较大,局部地段见强风化层厚度大于30m;弱风化岩石上部裂隙发育,受构造影响,地层重复出现,岩层产状变化也较大。
(4)石炭系下统岩关组上段(C1y2):
以薄层-中厚层状白云质灰岩与泥质灰岩、泥灰岩呈互层状组合,主要分布线路起点的K164+942~174+200地段(桂阳县燕塘乡-嘉禾县龙潭镇),受构造影响,地层有重复现象。
(5)石炭系下统岩关组下段(C1y1):
以薄层-厚层状白云岩、白云质灰岩为主,主要分布线路起点的K164+942~174+200地段(桂阳县燕塘乡-嘉禾县龙潭镇),受构造影响,地层有重复现象。
图1.1施工现场
1.2.3地质构造
本线路段地处湘南耒阳-临武南北向构造带中,位于袁家向斜构造之东部,以及次级褶皱与伴生断层为主未发现深大断裂和活动性断裂构造。
发现的主要构造形迹有花屋向斜,组成向斜构造的主要岩层为石炭系下统岩关组的中-厚层白云岩夹白云质灰岩,其东翼岩层产状为276°∠250°-300°,西翼岩层产状为104°∠400°-520°。
由于基岩风化较强烈,地表基岩露头较差,其构造形迹不明显。
1.2.4气象、水文地质条件
工程区域属亚热带季风气候区,且受海洋对气候调节作用,呈现四季分明,温暖湿润,冬无严寒,夏无酷暑,光照充足,雨量丰富的沿海亚热带季风气候特征,台风灾害较频繁的气候特点。
冬季受西北风控制,多晴朗寒冷天气,遇有北方强冷空气南下时,会引起剧烈的降温。
春季,南北气流交替加剧,低气压及锋面活动频繁,天气晴阴不定,常有沥涟春雨。
初夏,由于北方冷空气与南来的暖湿气流相遇交馁,形成“梅雨”天气,造成较大洪水。
盛夏时,在副热带高压控制下,天气晴热少雨,降雨以雷阵雨为主,但经常遭受台风和热带风暴登陆侵袭,形成狂风暴雨,造成大洪水及沿海高潮位。
多年平均气温16.9℃,极端最高气温达41.7℃,极端最低气温-11.1℃;工程区域冰冻日与高温日数均少。
每年7~9月日照蒸发较强,多年平均蒸发量1310.1.4mm;区域内空气湿润,多年平均相对湿度81%,冬季相对湿度较小;在雨季的5~8月相对较大,尤其是梅雨期的6月最大,相对湿度可达88%~91%,极端最小相对湿度为10%左右。
平均无霜期为240天左右。
工程区域内年平均日照时数在1700~1940h之间。
7~8月份日照时数在230h左右,日照百分率在50%以上;2~3月日照较少,平均100h左右,日照百分率仅26~33%之间;每年3~4月份多大雾天气。
多年平均降雨量1100~2300mm,日最大降雨量256.61mm,年降雨量分布不匀,降雨集中于4~6月的梅雨期和7~9月的台风期,在台风期暴雨较为频繁,是省内暴雨最多的区域之一。
工程区域为季风区,冬季盛行西北风,夏季盛行偏东风,全年最多风向为SE风,频率23%,其次为NW风,频率22%,年平均风速为2.0m/s,最大风速34.3m/s~36.8m/s。
每年7~9月台风期内台风较为频繁,其风力一般在8~12级,最大可达12级以上,台风是对工程区域影响最大的灾害性天气。
1949~2007年中,登陆浙江省的热带气旋(含热带风暴、强热带风暴,台风)有40个,在工程区域及附近(乐清、温州、瑞安、平阳、苍南、温岭、玉环)登陆的有28个,占登陆浙江省的热带总数的70%。
地下水为孔隙潜水,水位埋深0-1.0m,地表水及地下水化学侵蚀环境作用等级H1,氯盐环境作用等级L1。
1.2.5不良工程地质与特殊性岩土
路线所经区主要为碳酸盐岩分布区,在白云岩、白云质灰岩和灰岩中发育不同程度的岩溶。
主要表现为溶洞、溶隙和溶槽,尤其在K164+850-K167+200地段更为发育。
根据钻探资料表明,溶洞在垂直方向多呈串珠状分布,小的为0.60m,大的达9.50m,多溶洞中有软塑状黏土和砂泥质充填。
软弱土层主要见于沿线在地下水相对较发育或冲沟水塘的下游地段,分布有0.50-3.80m厚的灰褐色、深灰色、黄灰色的软塑状黏性土,以及水塘中1.0m以内的淤泥质黏土,对路基的稳定性不利。
第2章监测目的及监测方案编制依据
2.1监测目的
复杂多变的地形、地貌、地质条件是铁路路基施工和长期稳定所面临的共同课题,对这些问题的了解程度和处理成功与否将直接影响到铁路的整体质量。
这其中,软土地基不利因素更是路基修筑的棘手问题。
由于各种理论计算方法本身的局限性及工程地质条件的复杂性,沉降完全依靠理论计算具有较大的局限性,实测的沉降值则是各种影响因素综合作用下的真实值,故利用沉降实测数据来推算路基的沉降量具有很重要的意义。
为了得到较为准确的后期沉降量推算结果,必须对路基的沉降进行准确的观测。
通过观测数据,采用合适的预测方法,对今后沉降做出预测,为施工及营运保养提供参考。
为确保路基施工质量,我项目部成立了监控量测小组进行连续的沉降观测和变形控制,使有害的沉降在工前发生。
沉降观测成果用以作为判断路堤施工进展中安全与否和预压是否到稳定的依据,以便使工程顺利进行。
沿线地质构造比较复杂,多为山区,沟壑纵横,存在大量高填路基、半填半挖路基及陡(斜)坡路基。
路堑边坡岩土层易被水流冲刷,在地下水及地表面流外界因素的作用下,其稳定性降低,产生局部小滑塌、变形及不均匀沉降的可能性较大。
为了优质高效建好郴宁高速公路,就必须密切关注不同工程地质条件下路堤填筑过程中或填筑后的地基变形动态,也就是必须进行不同支撑条件下路基沉降和稳定性(水平位移)的动态观测,为指导施工及时提供可靠的参考数据。
本次观测目的如下:
(1)用观测结果指导现场施工,正确控制路堤施工填筑速率,合理确定预压卸载时间和结构物及路面施工时间,并提供施工期间的沉降土方计量依据,进行信息化施工;
(2)根据监测结果及时发现危险的先兆,分析原因,判断工程的安全性,采取必要的工程措施,防止发生工程破坏事故和环境事故,确保路堤施工中的安全和稳定,控制和保证高速公路工程质量;
(3)通过观测,评价工程的技术状况,预测沉降量,验证设计参数和设计理论的正确性,使工后沉降控制在设计的允许范围内;
(4)通过观测,检验地基工程处理效果和施工方案的正确性。
(5)通过观测数据,采用科学预测方法,对今后沉降做出预测,为施工及营运保养提供参考。
2.2监测方案编制依据
(1)铁道部《铁路站场工程施工质量验收标准》(TB10423-2003);
(2)铁道部《客货共线铁路路基工程施工技术指南》(TB202-2008);
(3)铁道部《铁路工程测量规范》(TB10101-2009);
(4)铁道部《铁路路基工程施工质量验收标准》(TB10414-2003);
(5)乐清湾铁路的地质勘测资料、施工设计图及有关技术文件;
第3章监测实施
3.1监测原理
首先,选取观测基准点(水准点和位置控制点)。
水准路线是沿公路路线布设,水准点宜设于公路中心线两侧50~300m范围之内;大桥、隧道口及其他大型构造物两端,增设水准点。
由于一些施工单位难以提供稳定可靠的观测基准点,可以在施工之初,从施工控制点上转测到牢固点,作基准点,为日后检查或引测工作基准点之用;然后确定工作基准点(作业场地);最后布设整体网观测点和局部特征点。
本次工作内容分为沉降监测及稳定性(水平位移)监测,所有监测项目如表3.1所示:
表3.1监测项目与监测目的
监测项目
仪标名称
监测目的
沉降
垫层
沉降
沉降板
垫层以下土体总沉降量,控制路堤填筑施工。
路堤总沉降
沉降板
观测路堤总沉降量,以了解路基纵向不均匀沉降的大小及发生、发展规律。
稳定性
观测
路堤边坡、坡脚水平位移
位移桩
测定路堤侧向地面水平位移量并兼测地面沉降或隆起量,用以判断路基的稳定性。
3.2监测点布置
3.2.1监测断面布置原则
变形观测点应设置在需要观测的位置处,它直接反映出测点处变形情况,因此,测点的设置位置不仅要根据设计要求,同时还应针对施工掌握的地质、地形情况调整或增设。
沉降和稳定观测点最好设在同一断面上,这样有利于测点看护,便于集中观测,统一观测频率,更重要的是便于各观测项目数据的综合分析。
其布置原则如下:
3.2.1.1原地面沉降监测断面布置原则
1.软土地段路基原地面沉降观测断面布置原则
(1)软土地段路基指软土深度大于3m,没有进行清淤处理,采用粉喷桩、插塑板等其它形式处理的软土地段。
(2)观测断面的纵向设置间距为100m,每一软土地段观测断面设置数量不少于2个。
当软土地段路基长度在100m范围内时,观测断面设置数量不应少于1个。
(3)软土地段路堤为高填方路堤(填方高度大于10m)时,应进行深层沉降及水平位移观测。
3.2.1.2水平位移监测断面布置原则
1.横向半填半挖的填方路基水平位移观测断面布置原则
(1)原地面坡率大于1:
1,且填方高度大于6m的路基,在坡脚布置位移桩(或测斜管)。
(2)观测断面的纵向设置间距为50m,每一处观测断面设置数量不少于2个。
(3)原地面坡率大于1:
1,且填方高度大于10m的路基,在坡脚布置测斜管。
2.不稳定挖方边坡水平位移观测断面布置原则
(1)不稳定挖方边坡指挖方边坡高、土质松散、含水量高、岩层产状顺层、节理发育、裂隙水丰富、处在古滑坡范围之内等不稳定条件下的挖方边坡。
(2)观测断面的纵向设置间距为40-50m,每一处观测断面设置数量不少于2个位移桩。
高挖方路堑水平位移观测点置如图3.1。
水平位移观测边桩
水平位移观测边桩
水平位移观测边桩
地面线
路基
图3.1典型高挖方路堑水平位移观测点设置
3.2.2沉降与稳定监测点的布置
3.2.2.1沉降监测点的布置
沉降板埋设分为地表和路床底埋设两种,前者观测地表沉降,后者观测路堤总沉降。
沉降板由200mm长、内直径为25mm的钢管和600mm×600mm×9mm的底面钢板组成。
底部钢管用互成120°的撑脚三角板焊接在沉降板中心处,节管用管箍连接。
节管顶部用护管帽盖住。
地表埋设时,施工人员按设计的桩号断面将沉降板埋入铺好的砂垫层上。
实际操作时,在第一层压实面上挖土坑(深30~40cm),管顶应低于原压实面15~20cm,随即测量管顶至底板高差,填土夯实至管顶,并测量管顶标高(初读数),回填土并夯实至原压实面,以保护沉降管,堆30~40cm砂石层作标记,当第二层土施工完毕后,在管顶位置接上第二节钢管。
观测时,每节管的顶面有上、下管定标高,下节管顶面标高用于计算第一次沉降量,上节管顶标高作为下次计算沉降量的数据。
随着填土的增高,测杆和套管也相应接高,接高后的测杆顶面略高于套管上口,套管上口应加盖封住管口,避免填料落入管内而影响测杆下沉自由度,循序逐节升高,重复上述工作。
路堤总沉降观测是在路床底当路堤填土至路床底时及时埋设观测总沉降的沉降板,其形式与地表沉降板相同,只是观测接管较少。
一般路堤的沉降板设置在路中心,横向半填半挖的填方路基、高路堤、软基地段根据实际情况增设路肩及坡趾测点。
3.2.2.2稳定性监测点的布置
路基水平位移观测断面应与沉降观测断面相吻合,观测断面设于与路线垂直的轴线上,观测系统由观测地表变形的边桩组成。
1.路堤边桩的布设
在路基的填筑过程中,由于路堤荷载的作用,路堤坡脚处可能产生水平位移和垂直位移,因此要在路堤坡脚处设置若干边桩(位移桩)。
位移桩的布设根据地基及路堤场地条件确定,一般从路堤坡脚起,在垂直于路中心线方向每隔2~3m布设3~4个边桩,并用经纬仪定线方法使这些边桩在一条直线上,最后用小钉在边桩上标定桩位。
边桩设置个数以控制路基稳定为目的确定,一般沿纵向每隔100~200m设置一个观测断面,构造物台背路段设置2~3个观测断面。
边桩采用钢筋混凝土预制,砼标号不小于25号,长度1.2m,方形断面,边长15cm,桩顶预埋特制测头。
边桩的埋置深度以地表以下不小于1.0m为宜,桩顶露出地面的高度不应大于10cm。
埋置的方法可采用打入或开挖埋设,要求桩周回填密实,桩周上部50cm用混凝土浇筑固定,确保边桩埋置稳固。
水平位移采用铟钢尺位移计量测或单三角前方交会法观测,地表垂直位移采用高程观测法。
2.高挖方边坡边桩的布设
路堑开挖过程中,在山体荷载和地下水荷载的作用下,路堑边坡可能滑坡,因此要在高挖方路堑边坡处设置若干边桩(位移桩)。
位移桩的布设(图3.1)根据边坡地质条件确定,一般在边坡平台上每隔40-50m设置一个观测桩,并且上下两排观测桩呈梅花形布置,最后用小钉在边桩上标定桩位。
边桩的布设主要在挖方比较高的路基地段,此边桩的几何尺寸和结构与路堤边桩一样。
3.2.2.3沉降观测板及位移桩埋设情况
观测组自2009年9月19号至2011年9月28号共完成了42个观测点,包括28块沉降板(破坏板4块)和14根稳定观测点位移桩的埋设及观测。
具体布设情况见下表3.2。
表3.2沉降观测板及位移桩布设情况一览表
标段
项目内容
起止桩号
埋设桩号
埋设
数量/块(根)
备注
元件
十
标
高填方路基
沉降观测
K164+942-K165+020
K164+980
沉降板
2
原地表
破坏2块
K164+995
沉降板
2
总沉降
高填方路基
沉降观测
K165+310-K165+360
K165+345
沉降板
2
原地表
K165+335
沉降板
2
总沉降
高填方路基
沉降观测
K165+670-K165+740
K165+710
沉降板
2
原地表
破坏2块
K165+715
沉降板
2
总沉降
高填方路基
沉降观测
K166+285-K166+350
K166+317
沉降板
2
原地表
K166+310
沉降板
2
总沉降
高填方路基
沉降观测
K168+520-K168+540
K168+530
沉降板
2
原地表
K168+535
沉降板
2
总沉降
高填方路基
沉降观测
K170+640-K170+717
K170+660
沉降板
2
原地表
沉降板
2
总沉降
高填方路基
沉降观测
K172+820-K172+920
K172+890
沉降板
2
原地表
挖方边坡
K165+440-K165+600
K172+885
沉降板
2
总沉降
K165+460
位移桩
1
K165+480
位移桩
1
K165+500
位移桩
1
K165+520
位移桩
2
K165+540
位移桩
2
K165+560
位移桩
1
K165+580
位移桩
1
挖方边坡
K172+020-K172+140
K172+040
位移桩
1
K172+060
位移桩
1
K172+080
位移桩
1
K172+100
位移桩
1
K172+120
位移桩
1
十标合计
沉降板28块
破坏4块
位移桩14根
现场埋设沉降观测板见图3.2。
图3.2沉降板
现场埋设的位移桩见图3.3。
图3.3位移桩
3.3监测方法及监测精度
3.3.1沉降监测方法及精度
高速公路地基及路堤沉降量的变化相当复杂,它与设计总沉降量的大小、监测频率、地质条件(软基厚度)、地基处理方式、填土速率、填土高度、沉降控制方法以及沉降趋于稳定状态等因素有关。
因此,需要对施工全过程(路堤填筑、预压期及路面施工期)分阶段确定水准测量等级。
根据施工全过程的沉降监测的不同要求,路堤施工全过程沉降监测水准测量等级、精度指标和对仪器的要求如表3.3所示。
表3.3路堤施工全过程沉降监测水准测量等级、精度指标和对仪器的要求
施工阶段
水准测量等级
精度指标
使用仪器
备注
路段修筑期
四等
3-2mm
DS3/DS2
红黑面木质水准尺
堆载或等、超载期
三等/二等
3-2/2-1mm
DS2/DS1
红黑面木质或因瓦水准尺
路面施工期
二等
2-1mm
DS1
因瓦水准尺
3.3.2稳定性监测方法及精度
路基水平位移的监测精度要求与监测的方法和监测的仪器有关:
当采用单三角前方交会法监测时,监测仪器采用J1或J2经纬仪,方向监测水平角误差为±2.5″;当采用视准线监测方法时,监测仪器采用光电测距仪,测距仪误差为±(5mm+5PPm.D)。
3.4监测频率及监测周期
由于监测对象及其各种条件不同,关于监测周期的确定,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。
对于公路施工阶段的沉降监测,通常按加载阶段和变形是否稳定确定监测周期。
公路施工一般分为填筑期、预压期和路面施工期三个阶段。
对软土地基段、采空区和岩溶区:
第一阶段,荷载逐渐加大,沉降速度较快,正常情况下7天左右观测一次;第二阶段,预压初期每半月观测一次,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,或每月观测一次。
对其它普通高填路段可每月观测1~2次,但在超高填路堤的填筑后期应适当加大监测频率,每半月监测一次。
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,适当缩短监测周期。
第4章监测报警值
根据设计要求与有关工程经验,在路基填筑期,为了保证路基的稳定,一般以控制路基月沉降速率300mm/月、高路堤边坡坡脚水平位移速率150mm/月进行施工填土。
该标段在最近几月观测时段内基本上都满足该控制标准,路基月沉降速率在K165+335路段处达到最大值,即为219.9mm/月。
所有位移桩的水平位移速率都满足控制标准,与沉降观测结果符合。
当施工期的监测项目指标超出上述控制标准时,及时通知有关单位,暂停施工,确保施工期地基安全。
对监测数据进行分析,出现下列情况之一时,立即报告监理、业主,建议施工暂停,并采取措施进行处理。
(1)监测数据有不断增大的趋势;
(2)支护结构变形过大或出现明显的受力裂缝且不断发展;
(3)时态曲线长时间没有变缓趋势。
第5章监测结果
5.1累计沉降量-时间曲线
图5.1K164+995累计沉降量-时间曲线
图5.2K165+335累计沉降量-时间曲线
图5.3K165+715累计沉降量-时间曲线
图5.4K166+310累计沉降量-时间曲线
图5.5K168+535累计沉降量-时间曲线
图5.6K170+660累计沉降量-时间曲线
图5.7K172+885累计沉降量-时间曲线
5.2沉降速率-时间曲线
图5.8K164+995沉降速率-时间曲线
图5.9K165+335沉降速率-时间曲线
图5.10K165+715沉降速率-时间曲线
图5.11K166+310沉降速率-时间曲线
图5.12K168+535沉降速率-时间曲线
图5.13K170+660沉降速率-时间曲线
图5.14K172+885沉降速率-时间曲线
5.3水平位移监测结果
表5.1C10水平位移监测结果汇总表
桩号
水平位移累计值(mm)
第一次
2011-5-26
第二次
2011-6-25
第三次
2011-7-24
第四次
2011-8-23
第五次
2011-9-23
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- 关 键 词:
- 路基 沉降 稳定 监测 报告 10