路基沉降监测中几种监测方法的应用

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路基沉降监测中几种监测方法的应用

路基沉降监测是确保道路工程安全和稳定的重要手段,其目的是及时发现并处理可能影响道路性能的沉降问题。以下是几种常见路基沉降监测方法的应用简介:

1.水准测量法水准测量是最传统且广泛应用的沉降监测方法之一。通过在路基上设置多个监测点,并利用精密水准仪进行高程测量,可以准确记录各点的垂直位移变化。该方法具有操作简单、成本低、精度高的特点,适合于长期监测和大范围沉降分析。然而,水准测量需要人工参与,效率较低,且易受天气条件影响。

2.GPS监测法全球定位系统(GPS)技术在路基沉降监测中也得到了广泛应用。通过在路基表面布设GPS接收机,实时采集三维坐标数据,从而计算出沉降量。GPS监测具有自动化程度高、全天候工作、覆盖范围广等优势,特别适用于地质条件复杂或偏远地区的监测。但其初始设备投入较高dx灌注桩碧桂园新城施工方案(23p),且在信号遮挡区域可能会影响精度。

3.静力触探与分层沉降监测静力触探结合分层沉降监测能够深入研究路基内部不同深度的沉降情况。这种方法通过在路基内埋设分层沉降标,配合静力触探仪获取土体物理力学参数,进而评估各层次的压缩变形。此方法对深层沉降的诊断较为精准,常用于软土地基或特殊地质条件下的监测项目。

4.地面雷达(GPR)监测地面穿透雷达(GPR)是一种非接触式无损检测技术,可用于快速探测路基结构及潜在的沉降隐患。它通过发射高频电磁波扫描地表以下介质,生成图像以反映地下结构的变化趋势。GPR监测速度快、分辨率高,尤其适合大规模快速普查,但对土壤含水量敏感,可能降低成像质量。

5.自动化沉降监测系统随着物联网和传感器技术的发展,自动化沉降监测系统逐渐成为主流。这类系统通常包括倾角计、应变片、加速度计等多种传感器,配合无线传输模块将数据上传至云端平台。用户可通过远程终端实时查看沉降数据,实现智能化预警管理。自动化系统具有高效、连续监测的优势,但初期建设和维护成本较高。

综上所述,不同的路基沉降监测方法各有优缺点,在实际应用中需根据工程规模、地质条件、预算限制等因素选择合适的方案。同时,多种方法联合使用可以相互补充,提高监测结果的可靠性和全面性,为道路工程的安全运行提供有力保障。

随着公路建设的不断发展以及测量技术的不断 提高,更多更先进的测量技术应用于公路建设当中。 其中沉降监测是路基监测的重点,目前,应用于路基 沉降监测方法主要有沉降板法、横剖测试法和分层沉 降法,在某高速公路工程中这几种方法都得到了全面 的应用。根据在工程中几种监测方法的应用,本文总 结出了每种监测方法的特点,将从每种监测方法的原 理、特点,并结合工程应用中的实测数据进行对比分 析.找出适合不同工程特点的最佳监测方法。

该工程起点为五环路化工桥,沿东南走向经本市 朝阳、通州两区,终点位于通州区半截河村与天津市 界交界处,全线34.11公里,路基标准宽度41米,路面 结构层总厚度为74cm,全线土方量约900万方,共设 互通式立交6座,分离式立交12座,特大桥1座,跨河 桥4座,通道桥18座。2007年4月起,我们对本工程 的重点路段和复杂地质条件区段进行了综合监测,其 中沉降监测是路基监测中的重点,本工程应用于沉降 监测的方法有沉降板法、横剖测试法、分层沉降法。全 线共安设沉降板67块,分别布设在23个监测断面上; 安设分层沉降管8个:布设横剖监测断面10个

沉降板测量法是一种较为传统的监测方法,在公 路监测中很常见。沉降板的设计型式如图1所示: 沉降板测量法即每次监测时用水准仪将内管管 头与基点联测,从而得到内管管头的相对标高。其沉 降管随着施工的进展逐渐接高,直至最终路面结构施 工完成后露出路面,做保护筒成为永久性监测点。

2.2横剖测试法的介绍

图1沉降板设计型式示意图

用,尤其在小断面测量中应用较多。京津二通道工程 中应用的是水压式横剖测试仪,即运用水压原理测量 监测点高程变化,与静力水准测量类似。主要由探头、 充液管道、信号电缆、储液箱及测读仪组成。如图2 (a)、(b)所示,测头外形光滑呈鱼雷形状,内有高精度 传感器,传感器的高差发生变化时,引起液压的变化, 探头将此变化转为电子讯号传给测读仪,得到测量数 据。横剖测试法最大的优势是易于保护,不影响路面 施工,埋设完成后做好端头保护台,除了消坡时可能 需要移动保护台以外,基本就不受施工影响。其次,横 剖测试法可连续测读路基沉降量,最小间隔为0.5mc 但横剖测试法的测试质量较难控制,这也是该方法尚 未得到普遍应用的主要原因。

2.3分层沉降法的介绍

除了沉降板法和横剖测试法,路基沉降监测中还 有一种较为常见的监测方法一一分层沉降法,该方法

可以了解不同地基深度的变形值,对影响深度和研究 地基变形机理有很大帮助。 分层沉降法设备由分层沉降管、分层沉降标、测 试仪等组成,如图3所示。其安设是通过钻机成孔后 将分层沉降管带着分层沉降标下人孔内,每次测量时 将测试仪的探头放入分层沉降管内,根据探头在分层 沉降标处的感应信号读取标尺上的读数,即可计算出 分层沉降标的高程,从而得出其沉降量。

图3分层沉降设计示意图

分层沉降法测试相对较简单,每次测量时用测尺测 出分层沉降标至管口的距离,再根据管口与水准基点的 联测标高计算出分层沉降标的标高即可。测量中注意管 口联点标高即为反算分层沉降标的标高,所以该点也应 该是测尺测量分层沉降标至管口距离的起点。

方法特点及工程应用中的关键因素

沉降板测量法便于操作,容易实施,其观测精度 容易控制。本工程沉降板监测精度满足垂直位移监测 精度的二级监测精度,其监测闭合差控制在0.25mm, 是一种高监测精度的监测方法,其监测数据也是最为

可靠的。但由于施工条件复杂,其沉降管的保护很难 保证,根据我们统计,在本工程中沉降管在整个施工期 破坏率很高,导致数据间断的破坏发生率为68.7%。

在工程应用中沉降板的埋设和保护十分关键,每一 个埋设环节都要严格控制,从埋设时机的选择初始数据 的采集、从土坑的开挖到沉降板的放置、从土坑的尺寸 大小到回填土的夯实都要严格把关,这些都将直接影响 到监测数据的可靠性。埋设时应注意以下几点: (1)沉降板一般在填方50cm~80cm(压实2~3层 土)时进行埋设; (2)根据设计方案桩号位置精确放样,其观测点 位置主要选择在有代表性的关键路段,一般安设于道 路中桩位置(以后为路面的隔离带,便于运营阶段的 测量和保护),本工程应用中每个监测断面分别在中 桩及两侧路肩位置各安设一个沉降板; (3)条件允许时最好人工开挖与沉降板底板大小 相当的土坑,机械开挖时,坑不宜过大,否则将影响回 填质量和观测数据; (4)坑底清平以后,铺上5cm左右厚的砂垫层, 将沉降板放在砂垫层上,保证底板平正、稳定,沉降管 高于回填土50cm~80cm,并加盖保护盖; (5)回填土时要分层回填,人工夯实; (6)外露沉降管做明显标示,最好将沉降板用沙 袋等做围护,以免沉降管受到破环,施工单位每次对 沉降管周边都人工夯实; (7)夯实以后待沉降板稳定后采集数据。 沉降板理设完成以后除按方案进行数据采集以 外,还应常进行保护巡视。 各单位施工进度不同,视不同施工进度进行沉降 监测。但路基填方工作路面作业复杂,大型车辆很多, 沉降管的保护相当困难,这就要求监测单位与业主单 位、施工单位等部门做好沟通并建立良好的协作关系 和保护机制。总结起来,沉降管的保护与修复监测单 位应解决好以下几个方面的问题: (1)沉降管外露部分不宜过短或过长,严格控制 在50cm~80cm; (2)沉降管设计外保护套管,这样对于轻微的碰 撞不会影响到沉降监测数据的可靠性; (3)沉降管做明显测量点标示:贴反光模片、插施 工彩旗、用沙袋做围护等; (4)与各相关单位做技术交底,签订测量点保护 办议; (5)一旦发生破环,施工单位及时通知监测单位, 以便第一时间进行修复; (6)当发生轻微碰撞只造成外管破环的,除进行 外管修复外,还应进行沉降管的检测,即进行该断面

的基点联测,以确保沉降数据的绝对可靠; (7)沉降管采用接头螺旋连接,当发生严重破坏 时,很有可能造成沉降管弯曲或者接头处折断。进行 修复前首先尽量恢复沉降管原有状态进行整个监测 断面的基点联测,以确定沉降数据是否可用; 沉降管受到严重破坏单层轻钢结构加工车间工程施工组织设计,大体分为以下几种情况: ①接头上部沉降管断裂的,如图4所示,只需将 接头上部沉降管用相同型号的沉降管替换即可:

图4接头上部沉降管断裂

②接头下部沉降管断裂的,如图5所示,须将下 部沉降管拧出,更换相同型号的沉降管,如无法替换 下部沉降管,就须将上部沉降管与下部沉降管进行硬 连接,即进行焊接或者其它固定式连接:

图5接头下部沉降管断裂

③沉降管发生弯曲的,如图6所示,须将弯曲 分用相同型号的沉降管进行替换。

3.2.1横部测试法的特点

横剖测试法多应用于小断面测量,一般断面长度 不大于30m。本工程的监测断面都较长,所以其监测 精度不容易控制,但最终监测成果对变形趋势的反应 较好。该监测方法便于保护,不影响路面正常施工,可 以反应出断面的整体变形趋势。但是横剖测试法工程 造价较高,其测试过程受环境因素影响也较大北京白石桥商住楼工程施工组织设计,其监 测精度较低,不适用于高精度监测工程。

3.2.2横剖测试法工程应用中的关键因素

横部测试过程中必须严格按照要求进行,且外界

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