沉降板因其构造简单、使用方便 ,在公路软弱路堤施工中成为竖向变形观测必不可少的仪标 ,然而在施工中由于保护不当而破坏的现象较为多见 ,本文介绍了沉降板的埋设技术和观测技术 ,并总结了公路工程中沉降观测资料的应用技术。

1 沉降板的埋设与观测

1 .1仪标

地表竖向位移观测一般采用沉降板。沉降板由钢底板、金属测杆和保护套管组成。底板尺寸一般为 50cm ×50cm ×1cm或40cm ×40cm ×1cm ,测杆直径以4cm 为宜 ,保护套管可用硬质并具有一定强度的PVC 管 ,尺寸以能套住测杆并留有适当空隙为宜。

1. 2 埋设技术

沉降板宜埋设在路堤左右路肩和中心下原地面上。对于沉降板的接长有如下规定 ,随着填土高度的增高 ,测杆和套管亦应相应接高 ,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 ,避免填料落入管内而影响测杆下沉自由度 ,盖顶高出碾压面高度不宜大于50cm。从以上规定可以看出沉降板测杆接长后高于碾压面高度 ,这样将影响压路机、平地机等机械的施工 ,同时增加了测杆的保护难度。本文介绍的方法测杆始终在碾压面下 ,对施工没有影响 ,也减少了仪标的保护难度。

首先 ,整平地基 ,铺第一层填料 ,压实后在预埋位置挖去填料至原地面 ,将带有第一节沉降杆、护套、护盖的底板放入 ,使其紧贴原地面 ,回填夯实 ,当填料将与杆头平齐时 ,打开护盖 ,测定杆头标高 ,盖好护盖 ,填筑下一层填料。当填料符合要求后 ,在设置沉降板的地方挖去填料至露出护盖 ,打开护盖 ,测定杆头标高 ,其标高与上次杆头标高差 ,即为两次观测期间的沉降量。然后连接下一节沉降杆、护管 ,测定杆头标高 ,带好护盖 ,回填夯实 ,接着填筑下一层填料 ,依次类推 ,直至施工结束。应特别注意使护盖高度始终低于压实的填筑面下 3～5cm ,使沉降杆不被压坏。

1. 3 观测技术

用精密水准仪配合铟钢尺观测地面竖向位移时 ,可参照国家二、三等水准测量方法进行 。竖向位移正负号规定为向下为正 ,向上为负。

2 沉降观测资料的应用

沉降观测数据应即时记录表内 ,随时计算、校核、汇总并整理分析 ,发现问题应及时复查或重测。

2. 1 控制填土速率

在软弱地基上修建路堤 ,对已采用的设计方法以偏差一定是合适的 ,这主要是由于地质资料和土的物理力学指标的误差 ,因此要进行施工期的现场观测与控制 ,便于发现异常情况 ,从而采取措施 ,保证工程安全。但是对于施工控制 ,至今没有一种公认的成熟的可普遍采用的方法。在公路工程中一般采用经验值控制施工 ,如控制边桩位移速率 ,控制地面沉降速率 ,控制孔隙水压力消散程度等。控制地面沉降速率其观测简便而得到了广泛应

用。

2. 2 控制施工预压期

在软弱地基设计中 ,应对施工规定沉降预压期 ,但由于土的不均匀性、试验数据的误差、计算理论的不完善及设计中人为因素的干扰 ,预压期只是一个粗略的概念 ,这个概念只能作为一个控制指标 ,它与实际施工尚有一定差别。实际施工中不能用预压期规定作为预压结束的天数 ,而要通过沉降观测来确定路堤沉降是否已达到标准。

2. 2. 1 工后允许沉降法

相对于路堤总沉降来说 ,工程界更关心的是后一段时间内的沉降量 ,即工后沉降 ,软土地基预压期一般以工后沉降量作为判定标准。在施工中判定是否达到这一标准 ,应根据沉降观测资料推算总沉降 ,由实测的成果曲线推算最终沉降量的方法较多 ,常用的有双曲线法、沉降速率法和三点法 。这些方法各有优缺点 ,关键视与实际情况拟合程度的好坏 ,选择与实际情况较吻合或接近的某种方法。实测工后沉降为推算总沉降与某一时间的总沉降的差值。

2. 2. 2 工后沉降速率法

考虑到实际施工中有些路段由于观测数据不齐全 ,造成推算最终沉降有困难 ,为给施工单位提供方便 ,判定标准可用连续若干个月的平均沉降速率小于某个值。根据国内外软基上修建公路的经验 ,某工程采用如下标准判断 :

(1) 填筑底基层的标准 :路堤中心的月沉降速率连续两个月的观测值小于 8mm ;桥头路堤中心月沉降量连续两个月小于 6mm ;

(2) 填筑沥青混凝土面层的标准 ,基层的月沉降速率连续两个月的观测值小于 5mm。

实践证明工后允许沉降法和沉降速率法判定沉降达标的方法都是可行的 ,在实际工程中可互为补充 ,互为验证。同时 ,可根据实际测沉降曲线预测地基固结情况 ,根据推定的剩余下沉量确定填方预留沉降量和涵洞的预留沉降量等。

2. 3 计算因沉降而增加的土方量

图 2 土方增加量计算图示

观测表明路堤沉降变形的形状近似抛物线 ,如图 2 ,因此由于沉降而增加的土方量为图中阴影部分面积 ,计算如式(1)

ΔV =2/3ΔSB   (1)

式中 :ΔV —因地基沉降所增加的土方量 ;

ΔS —路堤中心下地基的沉降量 ,由沉降观测得到 ;

B —路堤基底宽。