1、洞頭縣新城二期市政道路工程沉降監測研究實施方案承擔單位：溫州大學建工學院通訊地址：浙江省溫州市茶山高教園區溫州大學建工學院郵政編碼：3250352014年11月一、工程背景洞頭縣城市開發建設指揮部擬建的洞頭縣新城二期市政道路工程，主要有海景大道、鹿西路、半屏路、三盤路、經三路、經四路、緯二路、大門環路、霓嶼路等。擬建道路呈縱橫交錯，分布于整個場地（見圖1）。擬建市政道路路基下部多為軟土路段，地基土具有天然含水量高、孔隙比大、滲透性差、壓縮性高、強度低等特點，土基強度過于軟弱，路基修筑易引起差異沉降、沉降量大、沉降時間長、地基失穩等不良工程地質問題。圖1 擬建市政道路示意圖軟弱土路基工程中，由于

2、地質條件、荷載條件、材料性質和施工條件等復雜因素的影響，很難單純從理論上預測施工中遇到的問題。現場原位觀測可以監控施工期路基穩定性，檢驗路基加固效果，保證工程質量；揭示路基變形規律，據此預測工后沉降，指導后期施工安排；為施工提供及時的反饋信息，做到信息化施工；監測數據和成果是現場管理人員和技術人員判別工程是否安全及判斷路基處理施工質量的依據；另一方面，設計人員通過實測結果可以修改和完善原有的設計方案，確保后續路基、路面施工的安全順利進行。二、工程地質條件擬建道路沿線范圍內的區域地貌單元主要屬剝蝕殘丘前緣濱海區沖海積平原，原為灘涂經圍墾回填而成。工區內地形平坦開闊，原地面高程一般為0.785.8

3、3m，局部位于剝蝕殘丘區，略有起伏。根據勘探資料分析，工區內工程涉深范圍內地層表部為人工素填土，上部為全新統沖海積相軟土，主要由淤泥、含砂淤泥、粘性土組成，局部夾碎礫石透鏡體，碎礫石成份多為凝灰巖，磨圓度中等，分選性一般，粒徑一般小于10cm；下部為前第四紀地層，主要為上侏羅統高塢組火山凝灰巖，上覆殘坡積土層，局部直接出露地表。各擬建道路沿線地基多為軟土路段，工程區勘探深度范圍內土層結構分布如下：素填土 灰黃色，濕，松散-中密狀，主要由塊石、碎石、礫砂組成，碎塊石粒徑以200-400mm為主，個別500mm，含量50-80%，其余為礫砂和粘性土。為近3-5年回填，土質不均勻。層頂標高0.785

4、.83米，層厚0.5019.20米。1淤泥質粘土（mQ42）灰褐色，流塑狀為主，局部軟塑狀，高壓縮性。全場大部分區域有分布，層頂埋深0.5016.20米，層頂標高1.66-13.83米，層厚0.706.60米。2淤泥（mQ42）灰色，流塑狀，高壓縮性，偶見粉細砂、貝殼碎屑和半炭化植物碎屑。全場大部分區域有分布，層頂埋深3.0015.20米，層頂標高-0.14-12.30米，層厚2.2010.80米。3淤泥（mQ42）青灰色，流塑狀，高壓縮性，偶見粉細砂、貝殼碎屑和半炭化植物碎屑。全場大部分區域有分布，層頂埋深9.8022.80米，層頂標高-6.30-20.43米，層厚2.5016.40米。1淤

5、泥質粘土（mQ41）深灰色，流塑-軟塑狀，高壓縮性。見有貝殼碎屑和半炭化植物碎屑，偶含粉粒、粉砂團塊或薄夾層。局部分布，層頂埋深17.5029.50米，層頂標高-16.58-27.34米，揭露層厚1.3014.00米。3含粉質粘土角礫（al-mQ41）灰黃色，褐黃色，稍密-中密狀，碎石含量2040%，粒徑以2050mm為主，角礫含量3040%；砂含量1030%，粘性土含量1020%。土質不均勻，局部以粘性土為主。局部分布，層頂埋深16.0028.70米，層頂標高-13.85-25.96米，揭露層厚0.903.10米。1粉質粘土（al-lQ32-2）灰黃、褐黃色，軟塑-可塑狀，中-高壓縮性。見鐵

6、錳質氧化斑點，局部夾粉細砂，局部砂含量較多。層頂埋深16.6039.00米，層頂標高-12.62-36.83米，揭露層厚0.9019.50米。1a含粉質粘土角礫（alQ32-2）灰黃色，褐黃色，稍密-中密狀，碎石含量3050%，粒徑以2050mm為主，角礫含量3040%；砂含量1020%，粘性土含量515%。土質不均勻，局部以粘性土為主。層頂埋深17.1029.10米，層頂標高-13.27-26.19米，揭露層厚0.8013.50米。2粘土（mQ32-2）灰色，流塑-可塑狀，中-高壓縮性。局部分布，層頂埋深27.0039.00米，層頂標高-23.50-37.90米，揭露厚度1.9014.10米

7、。1粉質粘土（al-lQ32-1）灰黃-灰色，可塑狀，中-高壓縮性。見鐵錳質氧化斑點，局部夾粉細砂，局部砂含量較多，相變為粘質粉土。零星分布，層頂埋深32.0050.00米，層頂標高-28.99-48.90米，揭露層厚2.5020.50米。含粉質粘土角礫（el-dlQ）灰黃色，黃褐色，中密狀為主，局部松散或密實狀。碎石含量3040%，粒徑以2050mm為主，角礫含量3040%；砂含量1020%，粘性土含量515%。土質不均勻，局部以粘性土為主。零星分布，層頂埋深0.0063.00米，層頂標高5.91-62.07米，揭露層厚1.1023.90米。1全風化凝灰巖（J3X）灰黃色，黃褐色，灰白色，軟

8、塑-可塑狀，中等壓縮性。原巖礦物成分已難以分辨，已風化成粘性土夾砂狀，局部含少量未風化完全的碎礫石，遇水易軟化。總體而言，工區全線大部地段為軟土路基，上部均分布有的沖海相軟土，屬軟土路段。軟土具高天然含水量、高孔隙比、高壓縮性、滲透性差、強度低等特點，土質極差。三、工程重點問題洞頭縣新城二期擬建市政道路，要求路網前期可做施工道路，后期可做圍墾區永久性主干道路，避免重復施工，造成人力物力資源的浪費。但該模式對于前期規劃要求較高，通過類似工程可以發現，目前圍墾區的路網建設過程中會存在諸多問題：圍墾區地基壓縮性強，工后沉降及不均勻沉降大，會導致后期建成的路面變形、開裂及橋頭跳車等工程問題，從而影響行

9、車舒適性，威脅行車安全，增加維護費用。同時，道路的過大不均勻沉降會引起道路下面的水、電、氣等管道破裂（見圖2）。 圖2 軟弱土地區市政道路建設工程問題道路路基固結沉降計算可以采用分層總和法的得到，如下所示：式中，為修正系數，基于監測資料進行修正；Eci第i層土體的等向壓縮模量；pzi第i層土體的平均附加負壓；Hi第i層土體的厚度；Ui第i層土體的固結度。Eci由自重下K0固結等向固結試驗得到，也可由等向壓縮模量近似代替。通過以往類似區域的工程地質和試驗數據資料計算發現，路基沉降遠遠大于一級公路一般路段工后沉降30cm的要求。因此必須進行相應的地基處理措施，同時進行沉降監測，沉降穩定且工后沉降滿

10、足規范要求后再進行永久性道路面層建設。目前擬建市政道路擬采取的地基處理措施為強夯，但在在道路建設工程中，由于地質條件、荷載條件、材料性質、施工條件等復雜因素的影響，很難單純從理論上預測路基沉降大小及固結度。同時根據類似墾區地基處理案例分析，如果處理深度不足，地基沉降無法在短時間內穩定。因此，必須對圍墾區路網在建設及施工使用期間的沉降進行試驗研究，結合沉降及工后沉降要求確定路基填筑高度，判斷沉降是否穩定，分析工后沉降是否能夠滿足要求，進行永久性道路的面層施工。四、試驗方案路基沉降觀測斷面的設置及觀測內容根據沉降控制要求、地形地質條件、地基處理方法、路堤高度、等具體情況并結合施工工期確定，同時還需

11、根據施工核對的地質、地形等情況調整或增設。初定如下：4.1 試驗設計依據 （1）洞頭縣新城二期市政道路建設工程設計，中國市政工程華北設計研究總院第一設計研究院，2013年03月；（2）洞頭縣新城二期市政道路工程地質詳細勘察報告，溫州工程勘察院有限公司，2012年05月；（3）公路路基設計規范（JTG D30-2004）； （4）公路勘測規范（JTG C10-2007）； （5）建筑地基處理技術規范（JGJ79-2012）； （6）工程測量規范GB50026-2007； （7）建筑物變形測量規范JGJ8-2007； （8）本工程其它相關設計文件。 4.2 試驗目的現場原位觀測可以監控路基沉降，揭

12、示軟基變形規律，據此預測沉降是否穩定及工后沉降是否滿足規范要求，指導后期永久性道路建設的進度安排；為支路施工提供及時的反饋信息，做到信息化施工；另一方面，設計人員通過實測結果可以修改和完善原有的設計方案，確保路網建設的安全順利進行。4.3 試驗原則（1）現場試驗工作必須“目的明確、方案可行、經濟安全”，在確保地基安全及充分評價加固效果的前提下應做到經濟節約。（2）在場地地形地質情況進行全面、深入分析的基礎上，對重點部位、重要因素進行重要監測。（3）試驗儀器和方法的選用，遵循技術成熟、方法可靠以及高精度、高靈敏度、強適應性和穩定性的原則，并側重考慮現場的環境條件。（4）既保證現場觀測的質和量，更

13、注重對觀測資料的整理、分析和利用，并根據觀測資料及時對路基處理的效果及路基沉降情況進行判斷。（5）試驗點的布置遵循代表性原則、最不利原則，在確保全面性的前提下，力求經濟性原則，以減小投入。4.4 試驗內容主要由現場試驗和室內試驗兩部分組成，現場試驗內容包括：地表沉降、分層沉降、孔隙水壓力，室內試驗內容主要為采用先進儀器設備研究分析靜力和動荷載作用下軟土地基土體物理力學指標變化規律等。4.4.1 地表沉降監測回填地面沉降觀測，觀測點的布置遵循在平面上大致均勻分布同時兼顧重點部位的原則，沿線路方向每100m布置一個斷面，每個斷面布置3點。（1）沉降標埋設由于回填地面強夯施工即將開始，因此沉降標采用

14、鋼筋HRB335鋼筋，直徑25mm，將路面夯實后直接在原地面埋設，為保持穩定，沉降標埋入地表不小于50cm，標露出地表 30cm。沉降標埋設后，隨即觀測頂部標高，沉降點觀測位置要固定，作為以后每次觀測位置的依據。在整個觀測期，應注意好沉降標不受破壞或被盜。如有損壞或被盜應及時修復，并恢復觀測數據，確保觀測數據的連續性。（2）測量儀器沉降觀測所用水準儀為DSZ2自動安平精密水準儀，水準儀必須定期檢查及校正，確保i角小于20。水準尺采用3米長的銦瓦水準尺（配對）。（3）沉降觀測方法沉降觀測按二等水準精度進行，沉降測量精度的測量精度為1mm，讀取位至 0.1mm。以確保準確評價路基沉降情況，觀測時，

15、前、后視距盡量相等，以消除i角的影響。同時，視距不得超過100m。視線高度要求三絲均能讀數，觀測中要特別注意水準尺的垂直，即復合水準氣泡的居中。水準點與沉降點之間一般直接觀測，最多可轉一次，轉點時必須用尺墊。閉合差按下式調整：式中：i高差改正數；fh閉合差； l水準路線總長度；li測段前、后視距之和。4.4.2 分層沉降監測（1）沉降標埋設觀測不同深度土層沉降可了解不同深度的土層經加固處理后的沉降和土體固結程度，分層沉降觀測點平面上約每1000m布置一點；每個分層沉降監測點擬在垂直方向布置7個磁環，用以確定不同位移的土層壓縮量，孔深25m。埋設時首先在地表將磁環按預設位置套放固定在波紋管上，再

16、將設置好磁環的波紋管套置于分層沉降管上，以確保沉降磁環不被分層沉降管卡住可自由移動，分層沉降管底端應予以封閉。然后在選定好的位置上采用30鉆機鉆孔至設計深度，再將套置好波紋管及磁環的分層沉降管放入孔中，再向孔中分層沉降管周圍回填細沙。（2）測量儀器CS型尺式沉降儀，精度1mm。（3）分層沉降觀測方法分層沉降磁環埋設后應進行初讀數采集，先進行水準測量確定出管口高層，再采用放入沉降管內的蜂鳴式沉降儀測頭測試沉降磁環位置，當沉降儀測頭到達沉降環安裝位置時，沉降儀將發出蜂鳴聲，此時，測讀連接在沉降儀上的軟尺刻度，確定沉降環離沉降管口的距離，前后兩次監測距離之差即為測點沉降環的沉降量。在真空預壓過程中，

17、由于地基沉降產生沉降管可能下沉，應定期監測沉降管口高程是否產生下沉，并及時修正測點的沉降量。4.4.3 孔隙水壓力監測（1）孔壓觀測點布置孔隙水壓力監測約每1000m布置一個鉆孔，每個鉆孔布置2只孔壓計，了解土體中不同深度的孔壓消散情況，根據不同深度孔隙水壓力隨時間的變化規律，可以了解不同深度土體的固結情況和強度增長趨勢。埋設時根據測點布置位置，鉆機定位，采用108提土器開孔，孔深達測點以上20-50cm左右為止。鉆孔完成后，向鉆孔內倒入清水至孔口，將浸入清水中的孔壓計連同裝滿清水的塑料袋迅速提出放入鉆孔內，當透水石浸入鉆孔水中時，撕破塑料袋棄之，鉆桿接上壓具，這時需五人配合操作，二人分別提拉

18、護套上二根鉛絲，一個拿孔壓計將鉆桿壓具插入護管內，電纜從護管槽口引出，手握孔壓計和電纜連同鉆桿與鉛絲垂直同步放入鉆孔內，一個負責接長鉆桿，一個操作鉆機，孔壓計到達孔底，用管鉗夾住鉆桿垂直平穩壓入20-50cm，到所需深度為止；檢測孔壓計埋設后性能，小心提起鉆桿，稍等片刻，用頻率儀檢查頻率變化是否正常，若發現有異常，可利用鉛絲將孔壓計提起；用泥球投入鉆機，并不斷搖動鉛絲使泥球封至孔底。各測點孔壓計埋設完畢后，理順電纜線，歸攏成一束，用編織布纏繞扎緊，沿觀測箱方向挖一深為30cm，寬20cm的溝，溝底鋪墊5-10cm厚黃砂，將歸攏成一束的電纜呈波浪形擺好，引致加固區場邊，鋪上20cm厚黃砂，上面再

19、回土填平；孔壓計之間用膨潤土泥球封堵。埋設完成后測試至穩定，以確定初始值。（2）觀測所用儀器孔隙水壓力觀測采用精度 0.lHz的XP-02型振弦式頻率儀，直接測定孔隙水力計的頻率變化，根據標定的孔隙水壓力與頻率的關系曲線，由實測孔隙水壓力的頻率得到該測點的孔隙水壓力值。（3）資料整理按下式計算孔隙水壓力：P=K（fi2-f02）+B式中：P被測孔壓計的應力（kPa）；K標定系數（kPa/Hz2）；fi在荷載P作用下鋼鉉的自震頻率（Hz）;f0無荷載時鋼鉉的自震頻率（Hz）;B常數(kPa)。4.4.4 室內試驗（1） 復雜應力路徑下洞頭縣新城二期軟粘土的各向異性試驗研究1）利用GDS雙向振動三

20、軸儀進行洞頭縣新城二期飽和軟粘土的應力路徑試驗，研究由于施工等實際工程中引起的土體各向異性；2）利用GDSHCA進行洞頭縣新城二期飽和軟粘土的定向剪切試驗，研究實際工程中由于大主應力方向變化所造成的土體各向異性。（2） 不同工程條件下洞頭縣新城二期軟粘土的初始剪切模量試驗研究1）利用彎曲元聯合GDS雙向動三軸儀進行不同圍壓、不同初始剪應力等條件下洞頭縣新城二期飽和軟粘土的初始剪切模量；2）獲得不同條件下洞頭縣新城二期飽和軟粘土初始剪切模量的統一表達式，為工程設計提供參數。3）靜動力加載條件下洞頭縣新城二期軟粘土的模量與阻尼比試驗研究（3） 利用GDS靜動三軸儀進行洞頭縣新城二期軟粘土在不同應力

21、路徑下的固結不排水剪切試驗，研究靜力條件下土體的模量軟化現象；（4） 利用GDS靜動三軸儀進行洞頭縣新城二期軟粘土循環加載試驗，研究動力條件下土體的模量和阻尼比隨應變的變化情況。（5） 長期循環荷載作用下洞頭縣新城二期軟粘土變形特性試驗研究利用GDS雙向振動三軸儀進行洞頭縣新城二期飽和軟粘土的長期循環荷載試驗（100000次以上），研究不同固結條件、初始剪應力、應力水平以及排水條件下軟粘土的長期變形特性；（6） 洞頭縣新城二期軟粘土臨界動應力水平試驗研究利用GDS雙向振動三軸儀進行洞頭縣新城二期飽和軟粘土在不同應力水平下的變形特性，確定洞頭縣新城二期軟粘土的門檻循環應力比、臨界循環應力比和容許

22、循環應力比取值。（7） 主應力軸旋轉下洞頭縣新城二期軟粘土的動力特性研究利用GDS空心圓柱扭剪系統進行主應力軸旋轉下洞頭縣新城二期飽和軟粘土的動力特性試驗，研究交通荷載引起的真實應力路徑下軟粘土的長期沉降。4.5 工期及工況頻率道路施工期沉降監測段：強夯施工后三個月內，地面沉降監測、分層沉降監測、孔隙水壓力監測，每7天監測一次。三個月后，每半個月監測一次，根據類似工程估計監測工期為3年。4.6 試驗分析與成果提交本次測量結束，下次測量之前提交書面監測報告；所有監測任務結束后2個月內提交總報告。4.7 監測工作規劃及開展步驟（1）場地地質情況調查監測位置選擇為后續監測工作質量，現階段應做好場地地

23、質情況調查工作，選擇測點進行物理力學性質試驗，選擇好監測點、監測設施的布置位置，做到不放過重點部位，確保監測工作的針對性。（2）基準點、標志點的布設基準點的布置是關系到監測成果準確可靠與否的關鍵因素，監測工作開始前應針對現場實際情況，對基準點進行優化布置，并設置一定數量的替補基準點。（3）沉降標埋設及墾區施工階段的監測及分析在監測工作開始前應做好各監測設施點、標志的埋設，埋設后應有一定的穩定期，并確保成活率，應做好相關內容的觀測工作，并加強對監測結果的分析處理。五、預期成果（1）現場試驗分析報告，明確洞頭縣新城二期路網變形發展趨勢及沉降規律，為圍墾區路基處理提供理論依據，為永久性道路建設提供判斷標準；（2）完善相關圍墾區路網路基設計、處理規范規定中關于路基沉降部分內容。六、實施進度