公路软土路基现场监测安全稳定控制标准的探讨论文_邹昆

广州市市政工程设计研究总院 广东 510650

摘要:在公路软土路基的施工中,目前的现场安全监测控制以地表沉降监测数据控制加载速率并预测沉降趋势从而确定卸载时间、以地表水平位移和隆起监测数据控制施工过程稳定性,以地基深层水平位移监测数据推定土体剪切破坏位置及滑动面发展进而评价地基稳定性。本文对监测标准进行了相关探索,以求找到一个新的切合滑移模型的控制标准。

关键词:软土路基;现场监测;控制标准

软土路基因其具有低强度和渗透能力、高压缩性、固结变形缓慢等性能,大多数施工单位都会进行预压工作来增强软土路基公路的稳定性。现在软土路基施工现场,路堤的稳定验算采用圆弧滑动法。但稳定性的控制不采用滑动面上的位移,而是采用水平位移和沉降来控制,这个执行标准适用范围有限,而且与实际是不完全符合的,有时就会出现差错,影响公路施工质量。因此,进一步研究适应于相应稳定验算的监测标准是非常有实际意义的。

1软土路基现场监测的目的和意义

在公路软体路基的修建过程当中稳定性是工程质量好坏的关键所在。软土路基因其自身性能特点,在施工中发生路堤变形和沉降的几率很大。这对公路的施工质量具有较强的破坏性,影响公路的质量安全。因此,对公路软土路基现场监测的工作就显得至关重要,要对施工路基的形态实行动态管理,及时掌握路基变形情况。下面对公路软土路基现场监测的目的和意义进行详细的说明。①对现场进行监测能够及时采集到相关数据,对数据进行分析处理可以实现施工中填土速度的控制,对保障路基的质量有重大作用。②施工中对沉降程度的相关数值进行记录,可以预估沉降土方使用量。③对监测数据进行分析可以大致分析出路堤的形态变化趋向,这样可以对卸载预压土体和路面施工时间进行推算。④软土路基在施工后会产生沉降,对现场进行监测可以推测施工后的沉降程度,进而把它的值降到规定值以下。⑤施工中对路基变形进行测量,验算稳定性及确定滑动面位置。可以为总结报告提供理论支持,可以对施工的质量水平进行严格要求,可以为工程最后的验收提供理论依据。

2软土路基现场监测标准的探析

2.1软土路基变形监测的内容及指标分析

公路软土路基变形的最基本的监测内容是地表沉降、水平水平位移,除此之外还有土体内部水平和竖向位移观测等。

2.2软土路基变形监测的实施方法

1、沉降和位移监测

1)、基准点。基准点设置方式为使用施工控制点,也可以使用自己加密的点,再依据施工现场的地形和路基长度等情况决定基准点数量。选取的地点要考虑到数据的准确性,尽可能选在既满足基准点条件又受最小影响的位置。

2)、地表沉降观测点。根据施工有关规定在观测点处放沉降观测板,通常选用钢底板。

3)、水平位移监测点。使用边桩布设。

4)、深层位移监测点(测斜管)。钻孔布设,布设位置为坡脚,每个断面布设3个测斜孔,每孔底部均穿越稳定计算时的最危险滑动面。测斜管1轴线垂直地面,但测斜管2和测斜管3由竖直布置改为倾斜布置,其中测斜管2轴线与地面夹角67度,测斜管3轴线与地面夹角45度,以便于反映滑移面上的深层位移。

2.3路基变形和路坡稳定的关系

在软土路基施工中与监测过程中,对于相关数据的记录,收集整理后可以得到路基变形的相关指标,而路基变形可由3个测斜孔的深层位移确定。首先由3个测斜孔的深层位移确定滑移面上3个剪切变形大的点,且三个位移值要接近,其次由三点确定一个圆弧面,此圆弧面应与稳定计算时的圆弧面相一致。

为分析滑移稳定性与变形关系,对各土层正常固结的沉降值进行调整,即作为稳定控制点沉降值使用差异沉降,并把可能的滑体根据位移特征划分为4个区。有滑移时在Ⅰ区滑动面滑体以沉降为主,水平位移较小,并存在明显的不均匀沉降;在Ⅱ区滑动面,沉降与水平位移相当,约为Ⅰ区滑动面上部沉降值70%左右,Ⅲ区滑动面以水平位移为主,沉降较小;Ⅳ区滑动面水平位移较大并伴有隆起。在圆弧滑动面上滑体的位移沉降值均大于地表的沉降位移值。

2.4路坡稳定性监控指标分析

软土地基随着强度变大,剪应力变大,边坡的稳定性也随之改变,这个施工的过程就是边坡稳定过程。监控路坡稳定性可以得到相关数据,进而判断土体强度增大是否和剪应力的增加相适应。根据分析得出单独的路基的水平位移速率和竖向变不适合作为稳定性的监测指标,因为在不同的区域中,二者对稳定性的影响亦不同,因此是不合理的。通过稳定性计算原理,我们通过路基内部的深层土体剪切变形位置先确定失稳时的滑动面,再通过把剪切变形向滑动面上投影得到剪切面发生的剪切变形大小及速率,并依据滑动面所在土层的特征来判断路坡稳定,只在滑动面上各土层均未发生破坏时路坡稳定。

2.5监测安全控制标准的限值

通过对相关数据进行分析,提出以滑动面上的相应位移为安全控制标准:1、滑动面上部的左右沉降差及沉降差的变化速率以5mm/d控制。2、三条测斜管对应于危险滑动面的位置同时存在较大剪切变形速率及坡脚水平位移速率以5mm/d控制,此控制标准在少数几个工程中得到验证,但是还没有经过大量实践证明,所以目前可以作为一种辅助标准。

3软士路基变形监测需引起重视的常见问题

在施工中,如果对软土路基的监测的重视程度不够,势必会造成巨大的隐患。本文对一些施工中经常遇到的一些问题归纳如下。

对于滑动面上的稳定性控制可转化为滑移面上的位移控制,从而是由土的特性决定位移控制,而且与地下水情况密切相关。

稳定控制和区域相关,不同的区域由不同的位移控制,但其整体作为圆弧滑动面变形协调。其本质是监测滑动面与滑体间的相对位移变化。

4 结语

软土路基现场监测安全控制标准的制定对公路的稳定性意义重大,现在使用的标准不能完全反应滑动面上的滑移稳定控制标准,因此急需找到一种安全控制标准能够弥补现行标准的不足,希望在以后的施工中能够得到推广,进一步验证其合理性,为公路软土路基的安全做出贡献。

参考文献:

[1] 公路软土地基路堤设计与施工技术细则 JTG/T D31-02-2013

论文作者:邹昆

论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期

论文发表时间:2018/10/1

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