高填方路堤路堑高边坡及软基路基监测方案优秀.docx
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高填方路堤路堑高边坡及软基路基监测方案优秀
高填方路堤、路堑高边坡及软基路基
监测方案
编制:
审核:
中铁十八局集团有限公司第6合同段项目经理部
二○一六年六月十五日
一、编制依据
1深圳外环高速公路深圳段工程施工招、投标文件、补遗书、施工承包合同、施工合同谈判会议纪要；
2深圳外环高速公路深圳段一期工程第六合同段（K26+460～K35+670）全长9.21公里两阶段施工图设计文件；
3招标文件、两阶段施工图设计、实施性施工组织设计；
4施工调查及现场勘察资料；
5、《公路工程技术标准》（JTGB01-2020）；
6、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2020）；
7、《公路项目安全性评价指南》（JTG/TB05-2020）；
8、《公路工程地质勘察规范》（JTGC2020011）；
9、《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076—95）；
10、《岩土工程监测规范》（YS5229-96）；
11、、其他与本工程相关的国家现行技术规范、规程。
二、主要监控目的
主要监控目的:
1）、通过监控量测,跟踪边填方路堤、挖方路堑边坡变形情况,为设计变更提供依据；
2）、有效开展预测预警工作,避免灾害事故发生；
3）、通过监控量测,保证路堤变形稳定的前提下,提出最佳的填土速率和相应的工程措施,达到加快施工的目的,根据监测报告知道路基基层施工。
4）、高风险边坡工程完成后,可根据监控结构检验评价边坡加固效果；
5）、部分重要边坡工点运营期间可继续利用测点进行观测,为高速公路的安全运营提供保障。
高边坡监控量测的目的如下:
1.1通过施工和环境监测进行信息反馈及预测预报,优化施工组织设计,指导现场施工,确保高边坡施工的安全、质量及工程项目的社会、经济、环境效益。
1.2掌握边坡围岩动态,利用量测结果指导施工,增加施工的安全可靠性。
1.3及时预测和反馈,预见事故和险情,以便及时采取措施,防患于未然,保证指导施工顺利进行；
1.4验证防护结构型式、防护参数的合理性,评价防护结构、施工方法的合理性及其安全性,确定合理的防护时间；
1.5为修改优化设计提拱数据,为调整施工方法提供依据；
1.6积累量测数据,总结经验,为未施工边坡的设计和施工提供工程类比的依据。
XX省工程投资,提高公路高边坡的设计和施工水平提供科学依据和技术保证。
软地基和高填方监控量测的目的如下:
2.1对沿线各个软地基和高填方监控断面的换填（填土）过程进行安全监控,通过观测施工过程中的水平位移,指导工程施工。
2.2根据实际观测结果,分析和计算工后沉降发展趋势,并为未施工段落提供依据；
2.3根据测定数据观测沉降趋势,预测稳定时间和工后沉降量；为换填（土方）沉降量计算提供依据。
2.4地表水平位移量——用于稳定管理。
监测地表水平位移情况,以确保换填（路堤）施工的安全和稳定。
2.5分段反求总沉降系数。
三、监测工作的项目及作用
根据设计要求,高边坡（软地基、高填方）的监控量测主要项目包括:
地面位移监测、深层位移（测斜）监测、沉降观测、人工巡视监测。
量测项目及作用
序号
量测主要项目
量测仪器
主要作用
1
地面位移监测
DS1,DS3
监视地面下沉值,了解边坡围岩变形情况,判断边坡稳定性
2
深层位移（测斜）监测
测斜仪PVC塑料导管
监测岩土体在边坡倾向的水平位移值；观测软地基（高填方）各层位土体侧向位移量,用于稳定检测和了解土体各层侧向变形以及附加应力增加过程中的变形发展情况；
3
人工巡视监测
1.开挖面围岩自稳性；
2.岩质破碎带、褶皱节理等情况；
3.核对围岩级别及风化变质情况；
4.地下水情况；
5.边坡防护变形开裂情况；
4
沉降观测
电子水准仪,
监控软地基（高填路堤）沉降,预测稳定时间和工后沉降量
5
软地基、高填方水平位移观测
全站仪
监控路堤附近地表水平位移
1监控量测仪器
监测主要设备表
机械设备名称
规格、型号
单位
数量
精密水准仪
电子水准仪,
台套
1
水准仪
DS1,DS3
台套
1
测斜仪PVC塑料导管
台套
4
全站仪
台套
1
汽车
东风
辆
1
四、监测方案
4.1总体监测方案
本项目部成立以工区经理会同其他测量技术员为成员的专门监测小组,对高边坡、软地基、高填方路基变形进行监测。
沉降观测点采用沉降板埋设,观测仪器采用DS05精密水准仪建立三等水准测量控制网,DS3水准仪进行沉降观测。
地表水平位移量监测采用地表水平位移边桩,观测仪器采用Trible全站仪进行观测。
深层水平位移采用测斜管,测斜管采用塑料导管。
高程采用施工高程控制网系统并与施工高程控制网联测。
全线三等水准测量贯通后,在其基础上建立独立的四等高程控制网。
4.2监测布置
7.2.1量测点及断面布置
1高边坡监测点布置
K28+841~K30+268.89高边坡的深孔位移监测钻孔位置,布置在k28+841~k29+912.2的第二节和第四节平台,k29+148.2~k30+268.89布置在的第二节平台上。
K28+841~K30+268.89高边坡地表位移监测,共设6处。
2高边坡测斜管和位移桩埋设
⑴观测桩的埋设,利用全站仪放出测点,参照标准水准点埋设,所有基点应和附近水准点联测取得原始高程,在测点位置挖长、宽均为0.12m深度为1.4m的坑,然后放入观测桩（C25混凝土预制,尺寸0.12mx0.12mx1.5m,中间埋置钢钉测头）,并且桩顶露出地面的高度不应大于10cm。
离地表下50cm范围,用混凝土浇筑固定观测桩,保证桩埋置固定。
待固结后即可量测,采用精密水准仪对下沉量进行观测,测量精度±1mm。
⑵测斜管埋设
管是一种可精确地测量沿垂直方向土层或围护结构内部水平位移的工程测量仪器,拟采用目前广泛应用的CXG70型高精度测斜管（规格70,外径:
Φ70,内径:
Φ59,管长:
2m或4m,壁厚偏差:
≤14%,导管扭角:
≤0.2°/m）。
①钻孔:
钻孔要求:
定位准确；倾斜度小于1度；钻孔直径与测斜管匹配（土层中孔径≥Φ108mm,岩层中孔径≥Φ90mm）。
②检查测斜管:
下管前必须对测斜管进行检查。
对外观质量较差、受力后弯曲变形、老化、受损的不合格管子,予以报废,底部测斜管用闷头封好,以防泥浆进入。
③下管准备:
下管前计算好长度、节数。
接头处打好自攻螺丝导孔（导孔直径比螺丝直径略小）。
并准备好下管时固定用的麻绳或卡口。
④下管:
用全站仪确定导向槽的方向（与公路橫断面平行）,逐节连接下管。
将测斜管逐节组装井放入钻孔内。
测斜管底部装有底盖,可将侧斜管内灌入适量平衡水,扶正管身,铅直缓慢压入钻孔内,当上浮力太大或钻孔缩孔时,应适当施加压力,但不可将测斜管压弯。
当钻孔深度为15~40m时,测斜管进入稳定层不小于2~5m。
下入钻孔内预定深度后,即向测斜管与孔壁之间的间隙由下而上逐段灌入水泥浆或用砂填实,固定测斜管。
安装或埋设时,应及时检查测斜管内的一对导槽,其指向是否与欲测量的位移方向一致,并应及时修正。
⑤测斜管检查:
测斜管固定完毕后,用清水将测斜管内冲洗干净,如果条件允许,可用测头模型放入测斜管内,沿导槽上下滑行一遍,以检查导槽是否畅通无阻,滚轮是否有滑出导槽的现象。
如果没有测头模型,可用缓慢速度将测头放入,如遇阻碍,立即拔出测头,对该测管进行必要处理或废弃重新安装,由于测斜仪的测头是贵重的仪器,在未确认测斜管导槽畅通时,应谨慎放入真实的测头。
⑥孔壁回填:
a、当测斜孔较浅（一般小于2020,且埋管与观测时间间隔较长（大于两个月）时,采用细砂回填和自然塌落消除孔壁空隙。
细砂回填时用长钢筋捣动,且间隔一定时间加砂,达到真正密实。
b、当测斜孔较深,或埋管与观测时间间隔较短,此时应采用孔壁注浆的方法。
孔壁注浆有管外注浆和管内注浆两种方法。
管外注浆是在管壁外下注浆管,然后用水泥浆泵注入水泥浆。
管内注浆则是采用特殊的注浆闷头,将其安装在测斜管底部,然后在管中接上注浆管,由下向上注入水泥浆,直至水泥浆溢出地面。
⑦孔口设置:
测量测斜管顶端坐标及高程,安装保护盖,并做好标志。
⑧埋设记录:
量测测斜管埋设记录包括:
工程名称、测斜孔编号、孔深、孔口坐标、高程、测斜管导槽方位、导槽方向、管径、主要埋设人员、日期等,并及时做好孔口保护装置,作好记录。
⑨测量时,将活动式测头放入测斜管,使测头上的导向滚轮卡在测斜管内壁的导槽中,沿槽滚动,活动式测头可连续地测定沿测斜管整个深度的水平位移变化。
3高填方和软地基断面设置原则
⑴原则上路基地段每100~2020设置1个观测断面,桥头路段及过渡段均设置1~2个观测断面,每个构造物路段设置1个观测断面。
同一路段不同监测项目的测点布置在同一断面上,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。
具体布置位置见附图
⑵测点位置应符合设计要求,且埋设准确、埋设稳定。
观测期间对观测点采取有效的保护措施,防止施工机械的碰撞,人为因素的破坏,务必使观测工作能善始善终,取得满意成果。
4高填方和软地基测点布置及埋设
⑴沉降板埋设
沉降板底槽应平整,其下铺设60cmX60cmX2020的砂垫层。
沉降板的金属测杆、套管和接驳的垂直偏差率应不大于1.5%。
沉降板采用钢板,底板尺寸为50cmX50cmX10mm；金属测杆直径为4cm,测杆应与底板焊接为一体；套管采用塑料管,直径为10cm,它应具有一定的强度和刚度。
随着沉降板下沉和填土的高度,测杆与套管相应接高,每节长度不宜超过50cm。
接高后的测杆顶面应略高于套管上口,套管上口应加盖封住管口,盖顶高出碾压面高度50cm。
⑵地表水平位移边桩埋设
位移边桩埋设在路堤两侧趾部,其中一根位于坡脚处,另一根位于排水沟外侧。
边桩采用12cmX12cm混凝土预制方桩采用C25混凝土,埋深为1.4m。
在边桩顶部应预埋不易损坏的金属测头。
边桩采用打入法埋设。
此外,位移边桩应做好标记并编号。
监测横断面示意图
4.2.2量测注意事项
1施工前应作好监测准备工作,引入高程控制点,配置必要的人员与仪器。
2在布置测点时应注意在位移量较大的地段将测点布置密一点。
3地面量测与深层位移（测斜）各项监测同步进行,以利于资料的相关分析。
4量测数据及分析结果全部纳入竣工资料,备查。
4.2.3量测数据的整理
1绘制每一横断面沉降随时间的变化关系图,如下
2绘制每一断面最大沉降量随时间的关系如下
3绘制每一横断面最大沉降量与开挖面距离关系如下
4对横断面沉降槽垂直位移进行回归分析。
5对纵断面沉降槽垂直位移进行回归分析。
6根据边坡地面沉降值对土体内部垂直位移进行回归分析。
7根据回归分析数据求出每一断面沉降稳定值。
8根据回归分析数据分析出土体内摩擦角及内聚力。
在整理资料时,若发现地面位移量过大或下沉速度无稳定趋势时,对边坡结构应采取加设或加长加密锚杆,增加锚索或者加深锚索等补强措施。
4.3高边坡深层位移（测斜）量测、地表水平位移、人工巡回监测
4.3.1深层位移（测斜）量测
在边坡代表性剖面上,预先打垂直钻孔。
打钻孔时,要取岩芯,进行素描后绘制柱状图。
在孔中埋设测斜仪PVC塑料导管,用测斜仪从孔底到孔口,每隔0.5m监测岩土体在边坡倾向的水平位移值,绘制孔深与水平位移关系曲线。
建立监测系统后,隔三天测读一次初读数,然后在边坡开挖过程中,定期进行巡回监测,同时结合地面位移监测和人工巡视监测及时预报出边坡岩土体位移动态。
43.2地表水平位移和人工巡回监测
人工巡视检测是一项经常性工作,应做到每天有人巡视检查。
建立监测系统后,隔三天测读一次初读数,然后在边坡开挖过程中,定期进行巡回监测,同时结合地面位移监测和人工巡视监测及时预报出边坡岩土体位移动态。
人工巡视监测是一项经常性工作,应做到每天有人巡视检查。
地表位移的监测周期与降雨量相应,施工期间,旱季和少雨季节每月观测1-2次,雨季每周观测1次,暴雨期及雨后数天内每天观测一次,直至无明显变化为止。
监测工作可在边坡加固工程完成后六个月内或当年雨季结束后三个月如无明显位移可结束。
否则需视具体情况定。
4.3.3量测数据记录整理、分析与反馈
1、数据的记录、整理、分析
⑴量测过程中应收集以下资料:
①现场监控量测计划。
②实际测点布置图。
③边坡围岩—时间曲线图、位移速度-时间曲线、找出位移-时间回归曲线,求出最终位移量。
④经量测变更设计和改变施工方法地段的信息反馈记录。
⑵量测后应及时进行数据整理,并绘制量测数据时态曲线和边坡关系图,对初期的时态曲线应进行回归分析,预测可能出现的最大值和变化速度,数据异常时,应根据具体情况及时采取加设、加密或加长锚杆、加长锚索等加固措施。
由于现场量测的数据,对所有数据具有一定的离散性,它包含着偶然误差的影响,要经过数学处理方可应用数据进行回归计算,即用曲线u=f（t）对时间-位移散点图进行拟合,同时对变形加速率du/dt及变形速率的变化率d2u/dt2进行探讨,根据数据处理后围岩变形-时间曲线,找出不同时刻边坡围岩的变形量以及边坡围岩变形的发展趋势,进而预估边坡围岩的最大变形量,用以同变形临界值相比较,以便判断边坡围岩变形是否在允许范围内,据此来判断边坡围岩的稳定性和防护结构的可靠性。
⑶绘制变形曲线:
①位移与时间的变化曲线（见下图例样）；
②位移速度与时间的变化曲线。
③位移与开挖工作面距离的关系曲线。
④位移加速度与时间的变化曲线。
2、数据的反馈
⑴边坡变化速度持续大于1.0mm/d时,边坡围岩处于急剧变形状态,应加强防护系统。
⑵当边坡水平位移速度为0.1-0.2mm/d,边坡下沉位移速度为0.1mm/d时,可认为边坡围岩达到基本稳定。
⑶根据位移时态曲线的形态来判别
当边坡围岩位移速率不断下降时（du2/d2t＜0）,边坡围岩趋于稳定状态；
当边坡围岩位移速率保持不变时（du2/d2t＝0）,边坡围岩不稳定,应加强防护；
当边坡围岩位移速率不断上升时（du2/d2t＞0）,边坡围岩进入危险状态,必须立即停止开挖,加强防护。
4.4高填方、软地基沉降监测及地表水平位移监测
4.4.1建立沉降位移监测基准网
项目开工初期全线加密测量控制点时,注意纵观全局,在需要变形监测的路基区域预先布设水准基准点和工作基点,建立相应的四等高程控制网。
选点时选择合适观测位置,并严格按规范要求埋设基准点和工作基点,确保施工和观测期间点位牢固。
且在一个测区至少有3个高程控制点,以防万一该测区内个别控制点被破坏时可以马上加密引测,保证监测工作的连续性。
在需要监测的区域预先布设水准基点和工作基点,建立相应的一级水平位移导线控制测点。
选点时选择合适观测位置,并严格按规范要求埋设基准点和工作基点,确保施工和观测期间点位牢固。
且在一个测区内,在满足规范要求的前提下至少有3个互相通视的导线点,以防万一该测区内个别导线点被破坏时可以马上加密引测,保证监测的连续性。
水平位移监测方法有极坐标法、交会法、测小角法等,因为本监测项目精度要求不是很高,且利用全站仪进行测量可以直接测得坐标,简单快速。
所以本监测项目拟采用全站仪极坐标法进行监测,以提高监测效率。
4.4.2水准测量和导线测量的观测方法、技术要求
水准观测的观测方法
等级
水准仪的型号
水准尺
观测方法
观测顺序
三等
DS1
因瓦
光学观测法
往
后-前-前-后
四等
DS3
双面
中丝读数法
往返、往
后-后-前-前
水准观测的主要技术要求
等级
水准仪的型号
视线长度（m）
前后视较差（m）
前后视
累积差（m）
视线离地面最低高度（m）
基辅分划或黑、红面读数较差（mm）
基辅分划或黑、红面所测高差较差（mm）
三等
DS1
100
3
6
0.3
1.0
1.5
3
四等
DS3
100
5
10
0.2
3.0
5.0
导线测量主要技术要求
等级
导线长度
（km）
平均边长
（km）
测角中误差
（″）
测距中误
差
测距相对中误差
水平角测回数（2″级仪器）
方位角闭合差
（″）
导线全长相对闭合差
四等
9
1.5
2.5
18
1/80000
6
5√n
≤1/35000
一级
4
0.5
5
15
1/30000
2
10√n
≤1/15000
4.4.3监测周期
路段
监测项目
监测周期
备注
高路堤
软地基
沉降量
旱月一月一次,雨季一月两次,
施工期一月三次
水平位移
旱月一月一次,雨季一月两次,
施工期一月三次
4.5监控量测数据的处理
数据分析:
绘制时间～位移、距离～位移、位移速度~时间关系曲线,曲线正常则说明位移随施工的进行渐趋稳定。
如果出现反常,出现反弯点,说明位移出现点骤增加现象,表明边坡围岩和防护已呈不稳状况,应立即采取措施。
对外业量测的数据进行整理,主要是检查外业记录,包括观测断面及观测点编号、观测时间、观测断面等。
计算断面两测点绝对位移值。
由于量测的偶然误差所造成的离散性,绘制的曲线总是上下波动和不规则的,必须经过处里才能获得合理的典型曲线,通常采用回归分析的方法,得出相应的函数式。
用这个函数式作出的曲线能代表测试数据的分布,并可推出因变量的极限值。
采用回归分析确定测试数据分布规律,可从以下列函数式中选用一个进行计算:
对数函数,如
；
指数函数,如
；
双曲函数,如
。
式中
、
为回归常数；
为初读数后的时间；
为位移值。
根据量测获得的位移与时间的关系曲线,即能看出各时刻的总位移量、位移速度、位移加速度,按照规范所给出的边坡周边允许相对位移值判断边坡围岩稳定性。
对无位移急剧变化的正常情况,可据回归关系式预测总的位移量。
如遇位移急剧变化的情况应及时向上反映,并结合地质条件、施工方法、防护设计汇同施工、设计分析原因,制定处理方案。
4.6位移管理标准
4.6.1控制标准
监控量测管理标准按边坡周边允许相对位移值和位移等级管理,并配合位移速率作为监控量测管理基准。
边坡周边最大允许相对位移（指实测位移值于两测点间距离之比）为0.20200.80%,具体数值应结合现场实际情况,会同业主、设计、监理确定。
当位移速率无明显下降,而此时实测位移值已接近表中所列的数值。
防护施作则应在满足下列要求时进行:
（1）各测试项目的位移速率明显收敛,围岩基本稳定；
（2）已产生的各项位移已达预计总位移量的80%～90%；
（3）周边位移速率小于0.1～0.2mm/d,或边坡下沉速率小于0.07～0.15mm/d。
4.6.2监测管理基准
本工程从保证施工期安全的角度出发,建立了三级管理制度作为管理基准,见下表。
管理等级表
管理等级
管理位移
施工状态
三级
正常施工
二级
综合判断,加强防护
一级
暂时停工,上报各单位,商讨对策,采取特殊措施
注:
为实测相对位移值,
:
允许相对位移值。
位移速率控制标准
序号
监测项目
位移速率（mm/d）
施工状态
1
地面下沉
1
可正常施工
2
施工中应注意
3
加强支护或采取特殊措施
4.6.3监测数据的分析与预测
取得监测数据后,要及时进行处理,绘制位移随时间与空间的变化曲线图。
在取得足够的数据后,根据散点图的数据分析状况,选择合适的函数,对监测结果进行回归分析,以预测该测点可能出现的最终位移值,预测结构和建筑物的安全性。
据此确定施工方法的正确与否,是否调整支护参数。
以时间位移关系图为例:
当曲线向下凹说明位移速率变小,边坡围岩趋于稳定；当曲线呈直线上升,不管位移多大,应该发出警告并采取控制措施；当曲线向上凸说明位移速率变大,边坡围岩防护处于危险状态,必须停工采取措施。
4.6.4信息反馈与成果提交形式
成果提交以周报、月报形式向监理、业主方提交观测成果,如观测数据表明工程可能出现异常情况,则即测即报,同时按监理、业主要求的内容以文字形式进行汇报,现场工作结束一个月内提交总报告。
五、监控量测管理系统
5.1量测要求
现场量测工作是边坡施工管理中的一个重要环节,是施工安全和工程质量保障措施之一,应按量测方案认真组织实施,并与其他施工环节紧密配合,不得中断工作。
因此在监控量测实施过程中提出如下具体要求:
5.1.1现场测试前检查工作
现场测试前应做到如下要求:
1检查设备是否完好,如发现问题应及时修理、更换或补充；
2检查测点是否松动或人为损坏,确认测点状态良好时方可进行测试工作。
5.1.2测试工作过程中的基本要求
1按各项目量测的操作规程安装好仪器,每测点一般测读三次,三次读数相差不大时,可取算术平均值作为观测值；若读数相差过大时,应检查仪器安装是否正确,测点是否松动,当确定无误时再进行测试；
2每次测试时都要做好纪录,并记录环境温度、掘进里程以及施工情况等,并保持原始记录的准确性；
3在现场进行粗略计算,若发现边坡围岩与防护变形较大时,应及时通知现场施工负责人。
5.1.3测试收尾工作
现场测试完毕后应做好以下工作:
1检查仪器,做好保养、保管工作。
2及时进行资料整理。
8.3.4量测资料整理
1首先对现场量测资料应认真检查、审核和计算,每次量测结束后,应在两小时内进行资料整理工作；
2及时将量测资料填入有关图表,以便了解量测数据的变化规律,便于各量测断面和相同与不相同量测手段之间的对比、验证。
六、保证体系及应急预案
各监测设施埋设安装完毕后,及时对观测设施进行测试、校正,记录各测点的初始值。
施工期观测做到“四无”,既无缺测、无漏测、无不符合精度、无违时；“四随”,即随时观测、随时记录、随时计算、随时校核；“四固定”,即人员固定、仪器固定、测次固定、时间固定。
仪器埋设完毕后及时记录初始读数,按照监理单位批准的监控方案进行施工期监测,定期向监理单位提交观测资料。
施工期内,若发现工程构筑物出现异常情况,应增加观测仪器的测读次数,并立即报请监理、业主单位共同研究处理措施。
测读要求如下:
观测读数应按操作说明书进行,每个数据测读3次,以确保数据的正确、可信。
观测人员确保数据可靠,如果发现数据有误,应及时采取补救措施。
实测资料的整理要求如下:
1详细的观测记录、观测时的环境、开挖情况、工程地质水文地质条件的描述是资料整理的基础,与成果报告同时提供。
2对各物理量值按各类仪器的工作特征,埋设情况进行修正。
每次观测完毕后应及时整理,不能积压,发现错误应及时采取有效补救措施。
3实测资料经过整理分析后,确定各物理量的绝对值、变化率、加速度和坡度等4个指标,作为判定稳定的标准值。
绘制各物理量随时间、空间的关系曲线,即时态曲线,划分急剧增长段、缓慢增长段及基本稳定段,根据管理基准和位移速率等综合判断边坡的安全状况。
通过回归分析、相关分析,找出各物理量和时间、空间的关系,推算各物理量随开挖进尺、时间推移的变化趋势,提出下一步施工预报的意见。
4监测报告包括工程情况说明,巡检和仪器检测
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