高淳湖滨路改造工程施工监测方案

高淳湖滨路改造工程施工监测方案南京林业大学二○○九年六月高淳湖滨路改造工程施工监测方案1.工程概况1.1概述湖滨路位于高淳县淳溪镇，道路沿官溪河北岸及固城湖西岸，西端始自官溪路，东端止于固城湖南路。湖滨路原先是固城湖的一道圩堤，即城区防洪堤，2000-2001年由高淳县政府组织对该圩堤进行了加宽加高加固，新砌了护坡并建成了现在的湖滨路。现状湖滨路大部分路段总宽为13～15m，并在临河（湖）侧设有4～6m宽的人行道，道路线形平曲线较多，整体呈U型展布。因湖滨路是在老圩堤上进行加宽的，未对老堤修整，导致新老结构拼接处出现明显的纵向贯穿裂缝，两侧最大高差达到10cm，藉以此，并结合“高淳老街民俗文化旅游区”的整体规划，实现与湖滨大道的对接，高淳建设局决定对现状湖滨路进行拓宽改造。本次拓宽，对道路平面线形进行了优化，局部偏离原有道路，在临湖侧道路至少退让2m以用作临湖景观带。拓宽改造后的湖滨路全长2219.026m，宽20m，道路平面线形在现状道路线形的基础上进行优化设计，并实现与在建的西陡门桥接线工程的平面相接；道路纵断面在现有道路的基础上加高至最小高程为12.60m1.2工程地质条件和地基处理方法1)地形、地貌拟建道路西侧从C1孔至C4孔约350m范围内属岗地地貌单元，其余地段属冲积平原地貌单元。地形较平缓，施工钻孔孔口地面高程7.40～12.98m，最大高差2)岩土层分布在勘察深度内，场地岩土层可分为五大工程地质层，自上而下分述如下：=1\*GB3①填筑土（Q4ml）：表层30cm主要为现状湖滨大的砼碎石路面。其下为可塑状硬塑状（局部软塑）粘土、亚粘土，灰褐、灰黄、褐黄、灰等杂色，湿～饱和，中-高压缩性，结构较松散，土质不均匀，局部夹少量小碎石。据了解，填龄大于10年。层厚3.20～9.50m。②淤泥质亚粘土（Q4al）：灰色，饱和，流塑，高压缩性。土质不均匀，局部夹少量薄层亚砂土，为新近沉积土。层顶标高2.99～7.12m，层顶埋深3.20～9.30m=3\*GB3③粘土－亚粘土（Q3al）：褐黄色，饱和，硬塑，中偏低压缩性。含较多灰黑色铁锰质小结核。该层土质不均匀，以粘土为主，局部为亚粘土。分布不稳定，层顶标高1.00～9.00m，层顶埋深-6.81～4.62m，层厚1.70～6.50m。=4\*GB3④强风化泥质粉砂岩（K2c）：暗红色，岩石风化强烈，结构大部分被破坏，矿物成分明显变化，岩芯呈硬塑土状，局部夹风化残块，下部残块稍多，水冲易散，干钻较难钻进。层顶标高-13.02～1.05m，层顶埋深7.50～25.50m，最大揭露厚度2.95m。3)水文地质特征（一）含水层及地下水埋藏条件勘察期间实测钻孔内地下水初见水位标高为5.60～5.80m，稳定水位标高为5.80～6.00m，主要赋存于①填筑土下部及②淤泥质亚粘土中，为统一含水层，为孔隙潜水，地下水化学类型为HCO3Cl－Na（K）Ca。水位变化主要受大气降水及地表水补给影响，年升降变化幅度约1.50m（二）浅部土层渗透性经室内渗透试验，浅部土层渗透系数（水平及垂直方向）结果如下：①填筑土：Kh＝3.88×10-5cm/s，Kv＝2.24×10-5cm=2\*GB3②淤泥质亚粘土：Kh＝1.22×10-5cm/s，Kv＝6.43×10-6cm/s；③粘土-亚粘土：Kh＝4.50×10-7cm/s，Kv＝3.00×10-7cm4)路基处理起始段：K0+000～K0+120段基本上在现有湖滨路范围内填筑，此段道路仅需将现有道路路面结构层挖除并挖至设计路床顶即可。一般路段：现状湖滨路非临河（湖）侧为植草护坡，护坡分为两级，拓宽改造后的湖滨路横向有部分位于现状护坡上。一般路段采取将现状护坡1.6m内采用台阶挖除法进行逐级开挖，开挖采用高0.8m宽1.6m的台阶，护坡平台处下挖0.5m用1：1的沙砾垫层进行换填压实，其余由下至上分别采用4%、6%、8%的石灰改良土进行分层压实回填；车行道下的现状湖滨路路面至少下挖0.8m，人行道下的现状湖滨路路面至少下挖0.5m，挖除部分用8%石灰改良土分层压实回填。采用此一般路基处理方式的路段桩号为：K0+120～K1+290及K1+785～K2+219.026，共约1604.026m；另终点处与本道路顺接的固城湖南路有约180m亦采用本方式进行路基特殊路段：为实现与西陡门桥交叉口的顺接，方便右转车辆上桥，K1+290～K1+780路段大幅度向北偏离现状道路，改造后的此段湖滨路大部分甚至整体位于现状护坡上，且此段道路下卧软弱层较厚，道路填土较高，对此段道路采用水泥搅拌桩结合土工格栅的处理方式进行路基处理。水泥搅拌桩桩径为0.5m，分A、B型两种桩：A型桩位于现状道路护坡平台处，桩顶标高为7.0m，桩间距为1.5m（过渡段桩间距调整为2.0m），梅花形布置，桩长为L；B型桩位于现状道路二级护坡坡脚线处，桩顶标高为4.0m，桩间距为2.0m（过渡段桩间距调整为2.5m），梅花形布置，桩长为L-3；L根据不同地质情况分15m、12、10m三种情况。施工时先施工B型桩，回填土至7.0标高后在施工A型桩。本路段开挖及回填要求与一般路段路基处理方式相同。纵向搭接处理：在采用不同地基处理方式交接处，路基回填时应时应在沿道路方向形成台阶，台阶宽度不小于2m，并设置土工格栅，土工格栅单侧搭接不小于2m。填土要求：路基回填时采用4%、6%、8%的灰土进行分层压实回填。2.现场监测方案3.1监测目的及方案设计依据（1）监测的目的在软土地基上新建和改扩建公路，最突出的问题是稳定和沉降问题，为了确保路堤填土的安全施工，防止软土地基失稳，除严格控制施工填土速率外，施工期间还必须加强动态观测，以避免由于施工过快而造成地基的失稳破坏。为优质、高效地完成高淳湖滨路改造工程，需要对全线路堤施工实施沉降与稳定监测，以期达到如下目的：=1\*GB3①控制和保证工程质量，确保路堤填筑施工中的安全和稳定，杜绝路基滑塌事故的发生；=2\*GB3②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，为科学组织施工提供科学依据；=3\*GB3③通过对观测数据的分析计算，适时向业主提出优化设计方案，以利于业主和施工单位科学合理地安排各施工工序，在确保施工质量的前提下尽可能地缩短工期；=4\*GB3④通过观测，验证设计的合理性，使工后差异沉降控制在设计的允许范围之内，为工程竣工验收提供依据；⑦总结新老路堤拼接条件下临水路基的变形规律，为今后类似条件下的工程建设积累经验。设计文件要求：填筑过程应进行沉降和路堤稳定观测。填筑速率控制标准为：路堤中心线沉降速率每昼夜≯10mm，坡脚水平位移速率每昼夜≯5mm，路堤填筑速率以水平位移控制为主。路面铺筑时间要求：路面铺筑应在沉降稳定后进行，要求连续2个月观测的沉降量每月不超过5mm，方可开始路面结构的铺筑。对于一般路段的观测，主要是路基沉降和路堤坡脚处的水平位移的变化。而对于深厚软土地基而言，从我国已有公路的软土地基试验工程观测资料证实，地基在路堤荷载作用下土体的最大水平位移发生在位于地面以下5—8m范围内，土体的破坏是从地下最大位移点逐渐向上发展，而地表的水平位移要比最大点的位移小的多。因而，监测地基稳定性最好是采用深层测斜。埋设测斜管可以观测地基各层土体侧向位移量，从而对路堤的稳定性进行监测。同时还可以了解土体各层侧向位移以及附加应力增加过程中的变形发展情况，掌握分层变形量，推断土体剪切破坏的位置，便于路基施工管理。但由于测斜管埋设难度大，观测工作量也较大，对整个路段大量埋设不现实。因而，综合各种条件，选择部分断面进行重点观测。（2）监测方案设计依据①高淳湖滨路改造工程工程地质勘察报告；②高淳湖滨路改造工程设计文件；③《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017-96）。2.2主要观测的内容及方法（1）垂直位移观测及方法沉降观测采用埋入式沉降标，由200mm长、直径为25.4mm的钢管和500mm×500mm×10mm沉降板组成。底部钢管用互成120o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。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。管顶应低于原压实面5～8cm，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)，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、下管顶标高，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。循序逐节升高，重复上述工作。观测用水准点应选在路中心线50m外且土质坚硬便于长期保存和使用的地点，并埋设混凝土水准标石。路堤升至一定高度时，为了减少传递高差影响，可将水准点转设至其它高程相近的固定点。水准仪采用DS3型水准仪，配用3m长的红、黑木质水准尺，i角不应超过20＂，按三等水准测量进行观测。沉降观测，在施工填筑期按三等水准测量。（2）侧向位移观测及方法侧向位移采用边桩观测，在路堤两侧的坡脚处设立位移边桩，同时相应布设基桩。同一观测断面的边桩应在同一横轴线上。边桩采用钢筋混凝土预制，长度1.5m，方形断面，边长15cm，桩顶预埋特制测头。边桩采用打入或开挖埋设，桩周上部用现浇混凝土固定。基桩也采用钢筋混凝土预制，长度1.0m，方形断面，边长25cm，桩顶预埋特制测头。水平位移采用红外线测距仪量测位移桩与基桩之间的距离。（3）深层水平位移观测及方法（测斜）：深层水平位移观测是先预埋测斜管，然后采用伺服加速度计式测斜仪，量程(/θ)：0±53，位移方向：水平一向：灵敏度(分辨力)：0.02mm／500mm：精度：±4mm-15mm；温度：-10～50°C。观测时，将测头的感应方向对准水平位移方向的导槽，放线至导管的最底部。将电缆线与接收指示器连接，打开开关。指示器读数稳定后，提升电缆线到预测位置。每次应保证在同一位置处进行测读。将测头提升至管口处，旋转180度，再按上述步骤进行测量，这样可以消除侧斜仪本身的固有误差。根据指示器反映的倾斜角进行计算，得出每个区段的位移量，以底部固定端或管口校正值为基点，将各区段的位移量累计起来，得出水平位移曲线。2.3监测点的布置原则及位置（1）布置原则在确定观测点时，综合考虑多种因素，主要有：①软土的厚度；②路堤填筑的高度；③拼接路段地基处理的方法；④科学研究的需要。根据上述原则，本次沉降观测的垂直位移监测点、侧向位移边桩和测斜管布设参照下列标准进行：非软土层路段200米布设一个观测断面Ⅰ（详见表1，测点布设见图1），只布设沉降标和水平位移边桩，便于与软土路段比较；软土厚度在5米以上路段,100米左右布设一个观测断面Ⅰ，只布设沉降标和水平位移边桩；软土厚度在10米以上路段,100米左右布设一个观测断面Ⅱ（详见表1，测点布设见图2），除布设沉降标和水平位移边桩外加设测斜管；表1监测断面的分类监测断面的类型监测项目Ⅰ路中沉降板+堤外侧路肩沉降板+侧向位移桩Ⅱ路中沉降板+堤外侧路肩沉降板+侧向位移桩+测斜管除此之外，为充分保证路堤填筑安全，根据地基处理方法和软土厚度差异，选取2个典型断面，布设3个沉降标和3个测斜管。各断面监测设施数量见表2。测点布设见图3~图4。沉降标沉降标水平位移桩土工格栅图1Ⅰ型断面沉降标沉降标水平位移桩土工格栅测斜管图2Ⅱ型断面测斜管测斜管水平位移桩K0+730软土厚度10.5m沉降标水平位移桩土工格栅C7钻孔管长20m管长21m管长16m图3典型断面K0+730测斜管测斜管水平位移桩K1+500软土厚16.9m沉降标水平位移桩土工格栅3.5-12.55.5高程高程高程7.0高程4.0高程管长27m管长28m管长18mJK16钻孔 图4典型断面K1+500（2）位置及数量监测断面的里程桩号和监测断面的个数见表2。其中任意一个监测断面测点布设示意图见图一。表2监测点的数量和位置表序号桩号软土厚度/m拼接及地基处理方法监测断面类型监测点备注沉降标(个)水平位移桩(个)测斜孔(个)孔深(m)1K0+2000土工格栅Ⅰ212K0+3900土工格栅Ⅰ213K0+50010.4土工格栅Ⅱ211144K0+60010.0土工格栅+搅拌桩Ⅰ215K0+73010.5土工格栅+搅拌桩典型断面31320+21+166K0+80010.5土工格栅+搅拌桩Ⅰ217K0+9008.9土工格栅+搅拌桩Ⅱ211148K1+0006.7土工格栅+搅拌桩Ⅰ219K1+1007.0土工格栅+搅拌桩Ⅱ2111210K1+2006.6土工格栅+搅拌桩Ⅰ2111K1+3106.9土工格栅+长短搅拌桩Ⅱ2111012K1+40010.2土工格栅+长短搅拌桩Ⅰ2113K1+50016.9土工格栅+长短搅拌桩典型断面31327+28+1814K1+6007.3土工格栅+长短搅拌桩Ⅰ2115K1+7005.3土工格栅+长短搅拌桩Ⅱ2111216K1+8004.8土工格栅+搅拌桩Ⅰ2117K1+9002.2土工格栅+搅拌桩Ⅱ2111018K2+0001.7土工格栅+搅拌桩Ⅰ2119K2+1004.8土工格栅+搅拌桩Ⅱ21110合计4019132122.4观测标志的制作和埋设（1）沉降板的制作降观测采用埋入式沉降标，由200mm长、直径为25.4mm的钢管和600mm×600mm×10mm沉降板组成。底部钢管用互成120o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。如（图5）图5沉降标示意图(单位mm)（2）沉降板的埋设测点标杆安装时应严格按规定进行（如图6），安装必须稳固，步骤为：1）施工两层实土后，即可开始埋设沉降标；2）开挖压实土两层至原地面，或至水泥搅拌桩桩顶；3）铺设5cm砂垫层；4）沉降板就位、整平；5）回填细颗粒土，夯实至管顶以下2cm；6）建立管顶高程的初读数；7）加设保护帽；施工单位应注意对沉降观测点的保护和沉降标的修复工作，一旦发现被破坏应立即进行修复，以便保证沉降观测数据的连续性，提高观测数据的可靠性。图图6沉降标埋设示意图（3）沉降标接管工作1）接管前沉降表管顶应确保在实土面以下两层；2）摊铺虚土整平开挖至杆顶以下；3）观测管顶高程后，接管，接管后管顶要高于实土面5cm；4）回填细颗粒土，夯实至管顶以下2cm；5）观测管顶高程后家保护帽。整个接管工作如（图7）。图7沉降标接管示意图（4）侧向位移桩、基桩的制作和埋设在路堤两侧的坡脚处设立位移边桩，同时相应布设基桩。同一观测断面的边桩应在同一横轴线上，边桩采用打入或开挖埋设，桩周围及上部用现浇混凝土固定。边桩和基桩的形状如图8。图8边桩和基桩制作示意图（5）测斜管的制作和埋设测斜管应埋设于地基土体水平位移最大的平面位置，一般埋设于路堤边坡坡趾或边沟上口外缘1.0m左右。测斜管采用专用侧斜塑料管（PVC管），测斜管内纵向的十字导槽应润滑顺直，管端接口密合。测斜管埋设时，采用轻型地质钻机钻孔，导孔要求垂直，偏差率不大于1.5％。测斜管底部应置于深度方向水平位移为零的硬土层中至少50cm，管内的十字导槽必须对准路基的纵断面和横断面方向。测斜管与钻孔壁之间用砂填充。测斜管埋好后，需停留一段，使钻孔中的填土密实，贴紧导管。（6）其他测点埋设典型断面的其他测点，如孔隙水压力计、土压力盒、分层沉降磁环的埋设较为复杂，应由专业人员指导埋设，此不赘述。2.5现场监测频率各测点布设并初测后，正常施工每填1层土监测1次，但每次间隔不大于1周，填筑全部完成后按每15天1次进行，路面竣工后第1年按2月1次进行，1年后根据情况确定后续工作。2.6观测成果提交方式及时间填筑施工过程中各项监测同步进行，及时整理监测数据，编制各种图表及绘制时程曲线，反应填筑过程各项指标的变化，及时反馈信息，提出施工控制指标建议值，确保填筑施工安全高效进行。整个监测过程中的观测成果以如下四种形式表现：①监测数据速报尽可能做到当天观测的资料当日整理，以便及时发现问题，指导施工。当观测数据表明路堤中心沉降速率≥10mm/d，侧向位移速率≥5mm/d或有其他迹象表明路堤可能失稳时，立即报告给承包人、监理单位，并上报业主。②监测月报监测时间满一个月，应对该月所有监测数据进行整理汇总，并附以必要的图表，同时对监测数据进行初步分析，提出下一个月的监测注意事项。当月的监测简报在下月10日前送交有关单位。③最终监测成果总报告全部观测工作结束后，提交最终观测成果总报告，本报告分析观测全过程的数据。2.7监测质量保证措施①实行项目总负责人制。项目总负责人不仅仅是负责对外联系、协调以及现场组织工作,还必须对整个项目的监测质量承担全部责任。②监测工作