邊坡安全防護(hù)工程位移與沉降的變形觀測.doc

邊坡安全防護(hù)施工與位移沉降的變形觀測 王志斌摘 要：針對石龍水電站進(jìn)廠公路標(biāo)工程新增臨時(shí)邊坡安全防護(hù)工程中的草袋土排水溝工程和邊 坡安 全防護(hù)擋墻工程，存在位移與沉降的變形情況，采用水準(zhǔn)儀和全站儀配合專業(yè)變形觀測計(jì)算軟件進(jìn)行變形測量，并及時(shí)對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行了變形分析，積累變形測量資料，掌握下沉和變形的規(guī)律，為竣工驗(yàn)收和編寫竣工資料提供了可靠的變形資料。關(guān)鍵詞：草袋土排水溝；安全防護(hù)擋墻；沉降位移觀測；變形觀測；數(shù)據(jù)分析1 草袋土排水溝工程和邊坡安全防護(hù)擋墻工程的施工要點(diǎn)1.1 草袋土排水溝的簡要施工工序草袋土排水溝的形式：底部寬度0.5m，下游深度0.5m，內(nèi)部坡度為1:1。采用人工就地挖土或石渣裝入塑料袋中，人工砌筑，砌筑時(shí)要保證排水溝的工整性，并在砌體中埋設(shè)塑料布進(jìn)行防滲，塑料布埋入土中大于1m，排水溝縱向坡比2%4%。1.2 邊坡安全防護(hù)擋墻工程的簡要施工工序1.2.1 根據(jù)設(shè)計(jì)方案計(jì)算擋墻位置，測量放線擋墻位置。按測量標(biāo)定摸板的位置，組裝鋼質(zhì)模板。調(diào)正檢查無誤后，固定牢固，確保砌體各部位尺寸滿足設(shè)計(jì)圖紙要求。將預(yù)埋的塑料排水管安裝設(shè)計(jì)位置支護(hù)牢固，外露部分采用無紡布裹頭。1.2.2 嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工圖紙及施工技術(shù)規(guī)范的要求進(jìn)行施工，并按圖紙的要求每10m采用瀝青浸過的2cm木板設(shè)置一道伸縮縫。1.2.3 混凝土澆筑施工前，將基底清理干凈，經(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格后，混凝土開始攪拌澆筑。攪拌時(shí)嚴(yán)格按C20混凝土配合比下料，澆筑過程中采用振搗器振搗。振搗均勻，防止混凝土產(chǎn)生離析現(xiàn)象，影響混凝土強(qiáng)度。 圖2 安全防護(hù)擋墻縱斷面圖 1.2.4 根據(jù)設(shè)計(jì)方案計(jì)算安裝160工字鋼和鋼板網(wǎng)制作的安全防護(hù)網(wǎng)安裝位置，測量放線工字鋼位置。檢查無誤后，打拉線固定。工字鋼網(wǎng)架高4.5m，埋深0.5m，橫檔間距1.5m，之間用同規(guī)格的工字鋼連接（焊接方式），縱檔間距2m，將鋼板網(wǎng)焊接在型鋼內(nèi)側(cè)。1.2.5 每段混凝土一次澆筑完成，保證安全防護(hù)網(wǎng)與混凝土擋墻整體穩(wěn)定性好，墻頂面抹平壓光。圖3 安全防護(hù)擋墻橫斷面圖 2 工程位移與沉降測量2.1 工程位移精密水準(zhǔn)點(diǎn)的測設(shè)2.1.1 精密水準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)為了水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行相互校核，防止本身產(chǎn)生變化，水準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)目應(yīng)盡量不少于3個(gè)，以組成水準(zhǔn)網(wǎng)。對水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行高程檢測，以保證沉降觀測成果的準(zhǔn)確性。在布設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)應(yīng)考慮下列因素：a .水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)盡量與觀測點(diǎn)接近，其距離不應(yīng)超過100m，以保證觀測精度。b.水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在受振區(qū)域以外的安全地點(diǎn)，以防止受到振動的影響。c.水準(zhǔn)點(diǎn)避免埋設(shè)在低洼易積水處及松軟土地帶。d.為防止水準(zhǔn)點(diǎn)受到凍脹的影響，水準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)深度至少要在冰凍線下0.5m。2.1.2 水準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)沉降觀測水準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)要求，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的具體條件、沉降觀測在時(shí)間上的要求等決定。根據(jù)地質(zhì)條件的不同，水準(zhǔn)點(diǎn)可埋在基巖內(nèi)，或深埋于原狀土內(nèi)。石龍水電站進(jìn)廠公路標(biāo)工程的沉降觀測水準(zhǔn)點(diǎn)采用的是混凝土結(jié)構(gòu)標(biāo)石，此種水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)石的柱石和地盤全部用混凝土灌注，標(biāo)志使用鋼質(zhì)鍍鋅以防銹蝕，在頂面上或柱上標(biāo)明等級、點(diǎn)號。石龍水電站位于白山地區(qū)撫松縣境內(nèi)，所在地區(qū)內(nèi)年平均氣溫4.3，極端最低氣溫-37.7，極端最高溫度34.9，多年平均年降水量700mm800mm，本區(qū)最大凍結(jié)深度為1.40m。根據(jù)水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)要求，水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)在地下1.5m。2.1.3 水準(zhǔn)點(diǎn)高程的測定沉降觀測水準(zhǔn)點(diǎn)高程應(yīng)根據(jù)永久水準(zhǔn)基點(diǎn)引測，采用等水準(zhǔn)測量的方法測定。往返誤差不應(yīng)該超過1 mm（n為測站數(shù)）或4 mm（L為水準(zhǔn)路線長度）。石龍水電站進(jìn)廠公路標(biāo)工程的沉降觀測水準(zhǔn)點(diǎn)引測自石龍水電站工程設(shè)計(jì)單位測設(shè)的水準(zhǔn)網(wǎng)提供的水準(zhǔn)基點(diǎn)，采用等水準(zhǔn)往返測量，多次校正后制作的混凝土結(jié)構(gòu)水準(zhǔn)標(biāo)石。2.2 工程位移觀測點(diǎn)的布置和要求觀測點(diǎn)的位置和數(shù)量，應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)的構(gòu)造，荷重以及工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的情況而定。高層建筑物應(yīng)沿其周圍每隔1530m設(shè)一點(diǎn)，由沉降縫的結(jié)構(gòu)物應(yīng)在沉降縫兩側(cè)設(shè)觀測點(diǎn)。觀測點(diǎn)的密度視結(jié)構(gòu)物質(zhì)重量及地基土質(zhì)情況而定。基礎(chǔ)的對稱軸線上一般應(yīng)布設(shè)觀測點(diǎn)?？傊?，觀測點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在能夠表示出沉降特征的地點(diǎn)。2.2.1 觀測點(diǎn)布設(shè)合理，就可以全面地測量沉降情況。 對觀測點(diǎn)的要求有以下幾點(diǎn)：a.觀測點(diǎn)本身應(yīng)牢固穩(wěn)靠，確保點(diǎn)位安全，能長期保存。b.觀測點(diǎn)的上部必須為突出的半環(huán)形狀或有明顯的突出之處，與沉降物保持一定距離。c.要保證在觀測點(diǎn)上能垂直置放標(biāo)尺和良好的通視條件。2.2.2 觀測點(diǎn)的埋設(shè)沉降觀測點(diǎn)的設(shè)置方法應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)和施工條件來確定或設(shè)計(jì)。在埋設(shè)基礎(chǔ)觀測點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：a.鉚釘或鋼筋埋在混凝土中露出的部分，不宜過高或過低，高了容易被碰斜撞彎；低了不容易尋找，而且水準(zhǔn)尺放在水準(zhǔn)點(diǎn)上時(shí)會與混凝土面接觸，影響觀測精度。b.觀測點(diǎn)應(yīng)垂直埋設(shè)，與基礎(chǔ)邊緣間距不小于50mm，埋設(shè)后將四周混凝土壓實(shí)，待混凝土凝固后進(jìn)行編號。c.埋設(shè)點(diǎn)應(yīng)在基礎(chǔ)混凝土將要達(dá)到標(biāo)高時(shí)進(jìn)行。草袋土排水溝工程的沉降觀測點(diǎn)布設(shè)在溝兩側(cè)，采用均勻布設(shè)的方式，每隔20m布設(shè)一個(gè)觀測點(diǎn)，共布設(shè)6個(gè)觀測點(diǎn)，型式為混凝土標(biāo)石，長100mm、寬100mm，高600mm，中間嵌以角鋼，角鋼棱角向上，并一端露出50mm。觀測其變形情況。邊坡安全防護(hù)擋墻工程的沉降與位移觀測點(diǎn)設(shè)置在外實(shí)體，利用直徑20mm的鋼筋，一端彎成90角，一端制成燕尾式埋入砌體中，兩側(cè)設(shè)置，每隔10m設(shè)置一個(gè)，共設(shè)置10個(gè)。兩工程每5天觀測一次，做好記錄，并及時(shí)進(jìn)行變形數(shù)據(jù)分析，將每次觀測成果定期報(bào)告給建設(shè)單位和監(jiān)理單位，以便設(shè)計(jì)單位是否對邊坡采取永久防護(hù)提供可靠資料。2.3 位移與沉降測量方法2.3.1 位移與沉降觀測的方法和一般規(guī)定2.3.1.1 位移與沉降觀測的時(shí)間和次數(shù)觀測的時(shí)間和次數(shù)，應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)、工程進(jìn)度、地基土質(zhì)情況和基礎(chǔ)荷重增加情況等決定。a.在施工期間的觀測情況較大荷重增加前后（如基礎(chǔ)澆灌、回填土）；施工中途停工時(shí)間較長，在停工時(shí)和復(fù)工前；基礎(chǔ)附近地面荷重突然增加，周圍大量積水及暴雨后，或周圍大量挖方等；草袋土排水溝工程存在土石方開挖和回填，安全防護(hù)擋墻工程存在土石方開挖、混凝土澆筑及工字鋼和安全防護(hù)網(wǎng)（鋼板網(wǎng)）的安裝和焊接等，均應(yīng)進(jìn)行沉降和位移觀測。b.工程完工后的位移與沉降觀測時(shí)間工程投入使用后，應(yīng)連續(xù)進(jìn)行觀測，觀測時(shí)間的間隔，可按沉降量大小及速度而定，在開始時(shí)間間隔短一些，以后隨著沉降速度的減慢，可以逐漸延長，直到沉降穩(wěn)定為止。松江河梯級電站雙溝水電站大壩就是存在施工中與竣工后連續(xù)變形測量，在壩體分層埋設(shè)沉降觀測儀器，及時(shí)采集有效的變形數(shù)據(jù)，對大壩的變形作動態(tài)的分析。2.3.1.2 位移與沉降觀測工作的要求位移與沉降觀測是一項(xiàng)長期的系統(tǒng)工作，為了保證觀測成果的正確性，應(yīng)盡可能做到：固定人員觀測和整理成果；固定使用的水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺；使用固定的水準(zhǔn)點(diǎn)；按規(guī)定的日期、方法和路線進(jìn)行觀測。2.3.1.3 對使用儀器的要求對于一般精度要求的位移和沉降觀測，要求一起的放大鏡的放大率不小于24倍，氣泡靈敏度不得大于15/2mm?？梢圆捎眠m合四等水準(zhǔn)測量的水準(zhǔn)儀。2.3.1.4 確定位移與沉降觀測的路線并繪制觀測路線圖在進(jìn)行位移與沉降觀測時(shí)，因施工的影響，造成通視困難。因此對觀測點(diǎn)較多的工程結(jié)構(gòu)物進(jìn)行位移與沉降觀測前，應(yīng)到現(xiàn)場進(jìn)行規(guī)劃，確安置儀器位置，選定若干穩(wěn)定的沉降觀測點(diǎn)或其他固定點(diǎn)作為臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)（轉(zhuǎn)點(diǎn)），并與永久水準(zhǔn)點(diǎn)組成環(huán)路。最后，根據(jù)選定的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，設(shè)置儀器位置和觀測線路，繪制沉降觀測線路，以后每次都按固定的路線觀測。采用此方法進(jìn)行沉降測量，不僅避免了尋找設(shè)置儀器位置的麻煩，加快施工進(jìn)度；而且由于路線固定，比任意選擇線路可以提高沉降測量精度。但應(yīng)注意必須在測定臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)高程的同一天內(nèi)同時(shí)觀測其他沉降點(diǎn)。 圖4排水溝沉降觀測路線 圖5擋墻沉降觀測路線2.3.1.5 位移與沉降觀測點(diǎn)的首次高程測定沉降觀測點(diǎn)的首次測定高程值是以后各次觀測用以進(jìn)行比較的根據(jù)，如初次精度不夠或存在錯(cuò)誤，不僅無法補(bǔ)測，而且會造成沉降工作中的矛盾現(xiàn)象，最好使用高精度水準(zhǔn)儀進(jìn)行測定，而且每個(gè)沉降觀測點(diǎn)首次高程應(yīng)在同期進(jìn)行兩次觀測后確定。2.3.1.6 作業(yè)中遵守的規(guī)定a.觀測應(yīng)在成像清晰、穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行，不能在陰天、有雨或者溫度太高時(shí)進(jìn)行。b.儀器離前、后水準(zhǔn)尺的距離一般不應(yīng)超過50m，以后視距盡量相等。c.前、后視最好使用同一根水準(zhǔn)尺。d.前視個(gè)點(diǎn)觀測完畢后，應(yīng)回視后視點(diǎn)，最后閉合于水準(zhǔn)點(diǎn)上。2.3.2 沉降觀測的精度及成果整理沉降觀測的精度一般符合以下規(guī)定： a.高層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)及地基土質(zhì)不均勻的重要工程，沉降觀測點(diǎn)相對于后視點(diǎn)高差測定的容差為1mm（即儀器在每一測站觀測完前視各點(diǎn)以后，再回視后視點(diǎn)，兩次讀數(shù)之差不得超過1mm）。 b. 一般基礎(chǔ)和工程，沉降觀測點(diǎn)相對于后視點(diǎn)高差測定的容差2mm。 c. 每次觀測結(jié)束后，要檢查記錄計(jì)算是否正確，精度是否合格，并且進(jìn)行誤差分配，然后將觀測高程列入沉降觀測成果表中，計(jì)算相鄰兩次觀測之間的沉降量，并注明觀測日期和荷重情況。為了更情況地表示沉降、時(shí)間、荷重之間的相互關(guān)系，還要畫出每一觀測點(diǎn)的時(shí)間與沉降量的關(guān)系曲線與荷重的關(guān)系曲線，如圖6。 圖6 沉降曲線 時(shí)間與沉降量的關(guān)系線已沉降量S為縱軸，時(shí)間T為橫軸，根據(jù)每次觀測日期和每次的荷載重量畫出各點(diǎn)，然后將各點(diǎn)連接起來。時(shí)間與荷重的關(guān)系曲線以荷載的重量P為縱軸，時(shí)間T為橫軸，根據(jù)每次觀測日期和每次的荷載重量畫出各點(diǎn)，然后將各點(diǎn)連接起來。兩種關(guān)系曲線合畫在同一圖上，以便能更清楚的表明每個(gè)觀測點(diǎn)在一定時(shí)間內(nèi)，所受到的荷重及沉降量。2.3.3 沉降觀測中常遇到的問題及其處理方法在沉降觀測工作中常遇到一些矛盾現(xiàn)象，并從沉降與時(shí)間關(guān)系曲線上表現(xiàn)出來。對于這矛盾現(xiàn)象，并從沉降與時(shí)間關(guān)系曲線上表現(xiàn)出來。對于這矛盾現(xiàn)象，必須分析產(chǎn)生的原因，予以合理的處理。常見的幾種現(xiàn)象如下： 曲線在首次觀測后即發(fā)現(xiàn)回升現(xiàn)象在第二次觀測時(shí)即發(fā)現(xiàn)曲線上升，至第三次后，曲線又逐漸下降。發(fā)生此種現(xiàn)象，一般都是由于初測精度不高，而使觀測成果存在較大的誤差引起的。在處理此種情況時(shí)，如曲線回升超過5mm，應(yīng)將第一次觀測成果作廢，而采取第二次觀測成果作為初測成果；如曲線回升在5mm之內(nèi)，則可調(diào)整初測標(biāo)高與第二次觀測標(biāo)高一致。 曲線在中間某點(diǎn)突然上升發(fā)生此種現(xiàn)象的原因，多半是因?yàn)樗疁?zhǔn)點(diǎn)或觀測點(diǎn)被碰動所致；而且只有當(dāng)水準(zhǔn)點(diǎn)被碰動后低于被碰前的標(biāo)高及觀測點(diǎn)被碰后高于被碰前標(biāo)高時(shí)，此會出現(xiàn)回升現(xiàn)象。水準(zhǔn)點(diǎn)被碰后，可改用其它水準(zhǔn)點(diǎn)來繼續(xù)觀測；觀測點(diǎn)被應(yīng)重新埋設(shè)；如標(biāo)高改變，必須進(jìn)行合理的處理，方法是：選擇結(jié)構(gòu)、荷重及地質(zhì)等條件都相同的鄰近另一觀測點(diǎn)，取該點(diǎn)在同一時(shí)期內(nèi)沉降量作為被觀測點(diǎn)的沉降量，可得到比較接近實(shí)際情況的結(jié)果。 曲線自某點(diǎn)起漸漸回升產(chǎn)生此種現(xiàn)象一般是由于水準(zhǔn)點(diǎn)下沉所致。水準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)逐漸下沉的，而且沉降量小，但工程初期沉降量較大，即當(dāng)工程沉降量大于水準(zhǔn)點(diǎn)沉降量時(shí)，曲線不發(fā)生回升。到工程沉降逐漸穩(wěn)定，曲線就會發(fā)生回升。因此在選擇或埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)保證其穩(wěn)定性，若已知水準(zhǔn)點(diǎn)下沉使曲線回升，則應(yīng)測出水準(zhǔn)點(diǎn)的下沉量，以便修正觀測點(diǎn)的標(biāo)高。 曲線的波浪起伏現(xiàn)象曲線在后期呈現(xiàn)波浪起伏現(xiàn)象，此種現(xiàn)象在沉降觀測中最常遇到。其原因并非工程沉降所致，而是測量誤差引起的。曲線在前期起伏之所以不突出，是因?yàn)槌两盗看笥谡`差量；但到后期，由于工程下沉很小已基本接近穩(wěn)定，因此在曲線上就會出現(xiàn)測量誤差比較突出的現(xiàn)象。 曲線中斷現(xiàn)象由于沉降觀測點(diǎn)開始時(shí)埋設(shè)在柱基礎(chǔ)面上進(jìn)行觀測，在預(yù)制柱的基礎(chǔ)二次灌漿時(shí)沒有埋設(shè)新點(diǎn)并進(jìn)行觀測；或由于觀測點(diǎn)被碰毀，后來設(shè)置的觀測點(diǎn)絕對標(biāo)高不一致，而使曲線中斷。為了將中斷曲線連接起來，可按照處理曲線在中間某點(diǎn)突然回升現(xiàn)象的辦法，算出作觀測期間的沉降量，并將新設(shè)置的沉降點(diǎn)不計(jì)其絕對標(biāo)高，而取其沉降量，一并加在舊沉降點(diǎn)的累計(jì)沉降量中去。圖7 沉降曲線中斷示意圖3 結(jié)語通過對草袋土排水溝和擋墻的施工作簡單介紹，結(jié)合工程的沉降位移情況，對位移與沉降測量的外業(yè)觀測、觀測布點(diǎn)埋設(shè)、觀測精度要求、觀測中遇到的問題和處理方案進(jìn)行整理總結(jié)；內(nèi)業(yè)處理使用沉降觀測軟件V1.2，進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和分析，并把分析后的處理數(shù)據(jù)畫成沉降曲線，及時(shí)對草袋土排水溝和混凝土安全擋墻的變形是否符合沉降規(guī)律，是否在規(guī)范規(guī)定的范圍