路塹施工及路基變形檢測及監(jiān)測

路塹施工及路基變形檢測及監(jiān)測宋曉東同志已就路基填筑技術(shù)及軟基處理技術(shù)給大家作了詳細(xì)的講座，下面，我想就路塹施工及路基變形的檢測與監(jiān)測與大家一起作個交流。（一）路塹施工高速鐵路的路塹施工，特別是深路塹施工，十分重要，公司承建工程中，長昆段中有不少20m乃至40m的深路塹。為此，如可保證路塹施工的工程質(zhì)量，成為擺在我們參建者面前的一項十分緊迫的任務(wù)。1、 路塹施工的分類就巖土性質(zhì)來說，有土質(zhì)路塹和巖石路塹。在土質(zhì)路塹中，就地質(zhì)情況不同，有一般性地質(zhì)路塹和不良地質(zhì)路塹，如濕陷性黃土路塹，膨脹土路塹，滲水性路塹；在巖石路塹中，有非順層性路塹和順層路塹；就開挖深度而言又有20m從下路塹及深挖路塹之別。為此，根據(jù)路塹的深度、土質(zhì)及地質(zhì)情況，地理環(huán)境等不同因素，將采用不同的施工方法。2、 土方路塹的施工根據(jù)路塹深度和縱向長度，土方路塹的開挖可按下列方式進(jìn)行。2-1橫挖法。所謂橫挖法，就是以路塹整個橫斷面的寬度和深度，從線路一端或兩端逐漸向前開挖的方式。如圖一所示，此法適用于短而深的路塹。a.a3于短而深的路塹。a.a3)圖一橫向開挖法 一層橫向全寬挖掘法——多層橫向全寬挖掘法當(dāng)用人工開挖時，臺階高度宜為1.5~2.0m機(jī)械開挖時，每層臺階高度宜為3.0~4.0m，采用的機(jī)械為挖掘機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)。遠(yuǎn)運時還應(yīng)配自卸汽車。機(jī)械開挖時，邊坡應(yīng)配以平地機(jī)或人工分層修刮平整。2-2縱挖法沿路塹全寬以深度不大的縱向分層挖掘的方法稱為分層縱挖法。如圖二(a)所示，此法用于較長路塹的開挖。在縱挖法中又可分為通道縱挖法，如圖二(b)所示。此法為先沿路塹縱向挖掘一通道，然后將通道向兩側(cè)拓寬，上層通道拓寬至路塹邊坡后，再開挖下層通道，如此直至開挖至路基設(shè)計標(biāo)高。此法適用于路塹較長、較深或兩端地面縱坡較小的路塹開挖。在縱挖法中，沿路塹縱向選擇一個或幾個適宜處，將較薄一側(cè)塹壁橫向挖穿，使路塹分為兩段或數(shù)段，各段再沿縱向開挖的方法稱為分段縱挖法，如圖二（c）所示，此法適用于運距較遠(yuǎn)的傍山路塹，其一側(cè)路塹不厚的路塹開挖。圖二縱挖法在縱挖法施工中，應(yīng)注意以下問題：（1）采用分層縱挖時，當(dāng)路塹長度不超過100m時，開挖深度不大于3m，當(dāng)?shù)孛嫫螺^陡時，宜采用推土機(jī)作業(yè)。（2）在推土機(jī)作業(yè)時，一次鏟切達(dá)到滿載要求，一般為5~10m，宜在下坡時進(jìn)行，對普通土、下坡坡度宜為10%~18%，不得大于30%，對于松土，下坡坡度不宜小于10%，亦不得大于15%，傍山卸土的便道應(yīng)設(shè)向內(nèi)稍低的橫坡，并設(shè)向外排水的通道。（3）當(dāng)采用分層縱挖法挖掘的路塹長度較長，超過100m時，宜使用鏟運機(jī)作業(yè)，對于拖式鏟運機(jī)和鏟運推土機(jī)，鏟斗容積為4~8m3時的適合運距為100~400m;容積為9~12m3的運距為100~700m，自行式鏟運機(jī)的適宜距離可按上述加倍，并應(yīng)配推土機(jī)

配合作量。(4)鏟運機(jī)運土通道：單通道不應(yīng)小于4m，雙通道不應(yīng)小于8m，重載上坡坡度不大于8%，空駛上坡坡度不大于50%，避免急彎。路面應(yīng)盡量保持平整。(5)選用的全部土場應(yīng)滿足分層鋪卸的需要，并留有回轉(zhuǎn)余地。2-3混合挖掘法當(dāng)路塹縱向長度和挖深都很大時，宜采用混合挖掘法，即將橫挖與縱挖混合使用，采取先縱后橫的方法，其目的是發(fā)揮出最大的工作效率，充分發(fā)揮機(jī)械的產(chǎn)能，如圖三所示："777糾&迪電A—"777糾&迪電A—圖三混合挖掘法2-4進(jìn)溝及截水溝的開挖在路塹施工中，加強(qiáng)排水，作好邊溝與截水溝的開挖相當(dāng)重要不可忽視。所有排水設(shè)施應(yīng)符合設(shè)計要求，應(yīng)做到基底填平、夯實，排水通暢，其出口應(yīng)與橋涵進(jìn)出口聯(lián)通，不得沖刷路堤，邊坡不得有塌陷。開挖時應(yīng)從下游出口向上游開挖，做到邊溝整齊，溝坡溝底平順。3、石方土塹的開挖石方應(yīng)視巖石的類別、風(fēng)化程度及節(jié)理發(fā)育情況而確定不同的施工方法。對強(qiáng)風(fēng)化巖石，則可用機(jī)械直接開挖，凡不能用機(jī)械開挖的則應(yīng)采用爆破方法開挖。爆破法開挖的程序為：施爆區(qū)管線調(diào)查一炮位設(shè)計與設(shè)計審批一配備專業(yè)施爆人員一用機(jī)械或人工清除施爆區(qū)覆蓋層和強(qiáng)風(fēng)化巖石一鉆孔-爆破器材檢查與試驗-炮孔檢查與清碴-裝藥與安裝引爆器材一布置安全崗和施爆區(qū)安全員一炮孔堵塞一撤離施爆區(qū)及飛石影響區(qū)的人員、牲畜一起爆一清除啞炮一解除警戒一評價并測定爆破效果。在需要進(jìn)行爆破施工的路塹地段，必須使用中小炮爆破，嚴(yán)禁采用峒室大爆破，要在保證路塹邊坡穩(wěn)定，保證周圍設(shè)施，如高壓線、地下管道，地下電纜、高層建筑、庫壩等設(shè)施的安全下，采用小爆破、弱爆破、松動爆破等方法、有效、有序地開展施工。3-1炮眼位置的選擇選擇炮眼時，應(yīng)注意以下幾點：1） 充分考慮巖石的產(chǎn)狀、類別及節(jié)理發(fā)育情況，炮眼應(yīng)避開大溶洞、大裂隙。2） 炮眼不宜選在硬度相差很大的巖石介面處。3） 炮眼應(yīng)充分考慮臨空面及抵抗線的因素。4） 當(dāng)設(shè)計群炮時，宜合理選擇間距，科學(xué)計算，采用微差爆破3-2炮眼法炮眼法是施工中常采用的中小型爆破的主要方法之一，炮眼深度按如下公式計算：L=C?HL——炮眼深度（m） H——爆破巖石的厚度或階梯高（m）C——巖石堅硬程度系數(shù)堅石為1.0~1.5次堅石為0.85~0.9,軟石為0.7~0.9炮眼間距為：a=b?wa 炮眼間距（m）W 最小抵抗線（m）b——系數(shù)，火雷管起爆為1.2~2.0（盡量不采用）電雷管起爆為0.8~2.3裝藥量一般為炮孔深度的1/3~1/2，盡量采用松動爆破，此時裝藥量可為炮孔深度的1/3~1/4。3-3藥壺法（葫蘆炮）所謂葫蘆炮即將炮眼底部擴(kuò)大成葫蘆形，以提高爆破效果，適用于均勻黏土（硬土），次堅石，堅石的爆破。葫蘆炮炮眼深度一般為5~7m，不宜設(shè)計在靠近邊坡處，其裝藥量為：Q=K.W3Q—炸藥質(zhì)量（kg）W—最小抵抗線，一般為階梯咼度的0.5~0.8倍。K—單位巖石的炸藥消耗量（kg/m3）軟石為0.26~0.28，次堅石為0.28~0.34，堅石為0.34~0.35單排群炮的炮眼間距為：a=（0.8~1.0）w多排炮時W—為兩排鄰炮眼之間最小抵抗線的平均值cmb=1.5w3-4光面爆破與予裂爆破施工在石方路塹施工中，應(yīng)采用光面爆破，予裝爆破與深孔爆破相結(jié)合的施工方法，以使爆破后形成平整的坡面，在爆破方案實施時，應(yīng)注意以下幾個問題：（1）光面爆破和予裂爆破宜選用低威力，低爆速，低密度，使用爆炸性能好的炸藥。（2）予裂爆破時，宜根據(jù)巖石特性，合理選擇炮孔間距，一般為炮孔直經(jīng)的8?12倍，光面爆破時為炮孔直徑的10?16倍并滿足a二w/m（m為炮孔密度系數(shù)m>1）（3）應(yīng)根據(jù)計算，在專業(yè)工程師的設(shè)計下，合理裝藥，合理布局，予裂孔及主炮孔之間的間距及起炮時間差。（4）光面爆破與予裂爆炮的質(zhì)量要求坡面上應(yīng)均勻留下50%以上的炮孔痕跡率予裂縫寬不宜小于5?20mm，縫深不得小于孔深邊坡坡面平整，凹凸差小于150mm坡面上不應(yīng)有明置的爆破裂紋（二）深挖路塹的施工當(dāng)路塹邊坡高度等于或大于20m時，稱為深挖路塹，這是我們最為關(guān)注的事。對深挖路塹施工，提出以下幾點要求：（1）充分做好施工前的準(zhǔn)備工作，要認(rèn)真研究、讀懂、讀細(xì)設(shè)計文件，認(rèn)真研究該路塹地段的地質(zhì)資料，并搜集了解土石界限，工程等級，巖層風(fēng)化程度及破碎程度，巖層工程特性。(2)根據(jù)搜集到的地質(zhì)、水文、周邊環(huán)境資料，認(rèn)真做好施工組織設(shè)計。嚴(yán)格工藝，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計文件，對土質(zhì)邊坡，應(yīng)每隔10m高設(shè)置平臺，人工施工時平臺寬度為2m，機(jī)械施工時為3m。(4)平臺上應(yīng)設(shè)置橫坡及縱坡，橫坡度為0.5%?1%，向內(nèi)傾斜，縱坡應(yīng)與線路縱坡一致，并設(shè)置排水設(shè)施與排水系統(tǒng)相通。(5)邊坡坡率及邊坡防護(hù)設(shè)計應(yīng)按設(shè)計文件嚴(yán)格執(zhí)行，需修改時應(yīng)按程序上報，批準(zhǔn)后方可執(zhí)行。(6)對土質(zhì)路塹在靠邊坡3m處嚴(yán)禁采用爆破施工。幾種特殊地質(zhì)的路塹施工1、膨脹土路塹的施工(1)膨脹土路塹應(yīng)避開雨季施工，應(yīng)及時砌筑邊坡支檔結(jié)構(gòu)，隨挖隨砌，當(dāng)不能緊跟開挖進(jìn)行砌筑時邊坡應(yīng)暫留厚度不小于0.5m厚的保護(hù)層。(2)換填要及時，實有困難時，亦應(yīng)留0.5m厚保護(hù)層，路面基床表層慶按設(shè)計設(shè)置封閉層。2、黃土路塹的施工(1)黃土路塹宜在旱季施工。當(dāng)在雨季施工時，宜快速，且工作面應(yīng)保持大于4%坡度，邊坡不得受水浸泡、沖刷、保持暢通。(2)施工時應(yīng)按設(shè)計的坡度從上自下進(jìn)行開挖，保持坡面平順，不得積水。3、地下水路塹（1）在地下水發(fā)育路段施工時，應(yīng)充分調(diào)查地下水的發(fā)育情況及相關(guān)水文資料，施工時保證場地排水暢通。（2）采用予裂爆破或光面爆破開挖滲水暗溝或用機(jī)械開挖（軟石、強(qiáng)風(fēng)化巖石），使溝槽兩壁平順。混凝土施工時應(yīng)表面平整，檢查井應(yīng)與澆筑混凝土同時完工。（3）鋪設(shè)土工合成材料時，應(yīng)做到下端平鋪于混凝土基礎(chǔ)頂面再將上端沿溝壁與抻平。（4）鋪設(shè)滲水管時，溝內(nèi)應(yīng)按設(shè)計回填碎石濾層，周邊及頂部30cm范圍內(nèi)松填，30cm以上口應(yīng)分層夯實。（5）側(cè)溝的水泥砂漿勾縫應(yīng)符合規(guī)定。（四）質(zhì)量檢驗不論是土方路塹，石方路塹而或是特殊路塹的施工，當(dāng)達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后，均應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢驗，邊坡、排水、支擋結(jié)構(gòu)、基床底層頂面等的質(zhì)量評定，均應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求，限于時間關(guān)系，具體情況不再贅述。（五）路基工程質(zhì)量的檢測及變形監(jiān)測路基工程質(zhì)量檢測技術(shù)及變形監(jiān)測，是衡量路基工程路基土填料是否達(dá)到壓實標(biāo)準(zhǔn)，在運營中是否能保證路基在動荷作用下的穩(wěn)定性、舒適性、工后沉降的可控性以及對路基變形實行實時控制，科學(xué)指導(dǎo)施工的重要環(huán)節(jié)，已經(jīng)成為一門專項的檢測、監(jiān)控技術(shù)，涉及內(nèi)容十分廣泛，要想在一兩個小時內(nèi)弄懂，弄通是比較困難的。今天只作一些簡略的介紹，為現(xiàn)場技術(shù)人員提供一些基本的知識。一、路基質(zhì)量檢測：1、壓實系數(shù)的檢測方法1－1何謂壓實系數(shù)，是指實驗中心通過標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗所得的室內(nèi)干容重與現(xiàn)場取樣而測得的干容重之間的關(guān)系，即K=p現(xiàn)/p實 K<1.0p現(xiàn)一現(xiàn)場取樣干容量 p實一一實驗室標(biāo)準(zhǔn)擊實測量的干容量1——2壓實系數(shù)的檢測方法有1）環(huán)刀法 2）灌砂法 3）灌水法 4）氣囊法5）核子儀法現(xiàn)在工地最常用的方法是環(huán)刀法及核子儀法。這些方法的具體做法請詳見實驗方法。2、幾個力學(xué)指標(biāo)的解讀在施工規(guī)范中，對路基質(zhì)量驗收的標(biāo)準(zhǔn)分別是K30,EV2,Evd幾項力學(xué)指標(biāo)。它們的具體含義是：1）k30——它是國內(nèi)外廣泛采用平板載荷試驗來確定填土的基床系數(shù)，以此來檢驗其施工壓實質(zhì)量，它是采用直徑為30cm的荷載板，在加壓下，當(dāng)下沉量為1.25mm時，所對應(yīng)的荷載值，荷載為單循環(huán)荷載，計量單位為Mpa/m，計算方式為：K30=6s/Ss6s—在6s-Ss曲線中，當(dāng)Ss=1.25x10_3m時對應(yīng)的荷載強(qiáng)度Mpa2）EV2—變形模量盡管k30也反映了路基土體強(qiáng)度與變形之間的關(guān)系，但是，在計算K30值時，其荷載一沉降曲線是通過一次加載而得出的，德國人，日本人采用EV2和EVa雙控指標(biāo)，來指導(dǎo)高速鐵路施工，也收到了很好的效果。變形橫量eV2的荷載一沉降曲線是在逐級加載后，逐級卸載，再二次加載而得出的，這樣，其沉降消除了填料本身的塑性變形，其測試結(jié)果的離散性小。eV2試驗是通過圓形承載板和加載裝置對地面進(jìn)行第一次加載和卸載后，再進(jìn)行第二次加載，用測得的承載板下應(yīng)力和與之相對應(yīng)的承載板中心沉降量S來計算變形模量eV2及EV2/EV1的試驗方法，其計量單位為Mpa其計算公式為EV2=1.5Yl/a1+a262maxY一承載板半徑150mma1—二次多項式一次項系數(shù)（mm/Mpa）a2二次多項式二次項系數(shù)（mm/Mpa2）62max一第二次加載測試值Ev2—變形模量（Mpa）3）動態(tài)變形模量EVd以上K30、EV2是通過施加靜荷載而測得的，尚不能反映在列車荷載作用下對路基的真實情況，隨著高鐵的迅猛發(fā)展，需要有一個指標(biāo)來反映路基變形在動荷載作用下的反映動態(tài)特性的指標(biāo)——即動態(tài)變形模量EVd動態(tài)變形模量的物理意義是指路基中某點的動應(yīng)力與動應(yīng)變之比，它反映了在一定狀態(tài)下該點抵抗動荷載產(chǎn)生動變形的能力。其計算方式為：EvdWrEVd 動態(tài)模量od 重復(fù)動應(yīng)力，等于6一。3一當(dāng)圍壓。3為常數(shù)時沿東軸向①方向的可恢復(fù)應(yīng)變。上述EVd可通過動態(tài)動板荷載試驗方法獲得它是通過一個重10kg的落錘和對應(yīng)的沉陷值來直接測出反映土體動態(tài)特性。計量單位為Mpa，試驗用最大沖擊力7.07KN，沖擊時間為18±2mS，荷載板直徑亦為300mm，厚度為20mm，沉陷范圍為（0.1~2.0）mm±0.05m，其計算式也可表述為：Evd=1-5xrxa/SEVd 動態(tài)變形模量，計算至O.IMpar 承載板半徑，r=150mmo 荷載板下最大動應(yīng)力o=0.1MpaS——承載板下的沉降值（mm）則上式可簡化為：EVd=22.5/s，通過EVd也可推算出K30值二、路基變形監(jiān)測1路基監(jiān)測的內(nèi)容在高鐵施工中，根據(jù)沿線地質(zhì)特點，采取全線觀測，重點突破的指導(dǎo)思想，選擇具有代表性的典型斷面進(jìn)行分層觀測，如高路堤地段，軟土及松軟土路基填筑，其目的在于研究在施工期隨著填方高度的增加而引起沉降變化的規(guī)律，以指導(dǎo)施工，對不良地質(zhì)路段，應(yīng)在邊坡設(shè)置邊樁進(jìn)行水平位移觀測，在路堤基底設(shè)置沉降觀測。典型斷面監(jiān)測項目及目的如下表所示表一路基監(jiān)測項目及目的監(jiān)測項目儀表名稱觀測目的沉降地表沉降地表型沉降計（沉降板，沉降杯水平側(cè)斜儀）地表以下土體沉降總量常規(guī)觀察項目。根據(jù)測定數(shù)據(jù)調(diào)整填土速率，預(yù)測沉降趨勢，確定預(yù)壓卸載時間和鋪軌時間，提供施工期沉降土方量的計算依據(jù)。地基分層沉降深層分層沉降儀地基不同層位分層沉降量水平位移地面水平位移及隆起量水平位移邊樁測定路堤側(cè)向地面水平位移量并監(jiān)測地面沉降或隆起量，用于穩(wěn)定監(jiān)測地基十體水平位移地下水平位移標(biāo)（測斜儀管）觀測地基各層位土體側(cè)向位移，用于穩(wěn)定監(jiān)測和了解土體各層側(cè)向變位以及附加應(yīng)力增加過程中的變化發(fā)展情況，推斷土體剪切破壞的位置應(yīng)力地基孔隙水壓力孔隙水壓力計觀測地基孔隙水壓力變化，分析地基土固結(jié)情況土應(yīng)力土壓力計用于地基或樁的承載力測定以分析樁土應(yīng)力比2、監(jiān)測的頻率及精度要求施工期應(yīng)加強(qiáng)路基沉降及穩(wěn)定的跟蹤監(jiān)測，應(yīng)達(dá)到：每填筑一層，應(yīng)監(jiān)測一次，當(dāng)兩層填筑間隔較長時，每3天監(jiān)測一次。路基填筑、堆載預(yù)壓期宜半月或一個月觀測一次，直到預(yù)壓