1、第一部分工程測量的理論基本知識肇慶公路技工學(xué)校黃豐盛高級公路工程測量員培訓(xùn)一、二、三、四、 4、謝謝大家第一部分：工程測量的基本理論知識講完高級測量員培訓(xùn)第二部分高等級公路軟基沉降觀測 一、前言 高等級公路軟基路段的沉降問題，直接影響到工程的質(zhì)量。建設(shè)單位為確保質(zhì)量成立了專門的機(jī)構(gòu)進(jìn)行沉降和穩(wěn)定管理，指定施工單位進(jìn)行連續(xù)的沉降觀測，使有害的沉降在工前發(fā)生，觀測成果用以作為判斷路堤施工進(jìn)展中安全與否和預(yù)壓是否到穩(wěn)定的依據(jù)，以便使工程順利進(jìn)行。 目前高等級公路的沉降觀測沒有專門規(guī)范可循，施工單位的測量習(xí)慣于用標(biāo)高測設(shè)的方法進(jìn)行沉降觀測。這種操作方法實(shí)際上是一種等外水準(zhǔn)測量(一次儀器高配用塔尺），不

2、過多考慮觀測精度的一種水準(zhǔn)測量方法。這種方法當(dāng)?shù)鼗两蛋l(fā)生為幾mm時，很難獲得真實(shí)的結(jié)果，把沒有沉降的點(diǎn)測成幾個毫米的量值，或者相反。 其次，各個施工隊測量員的技術(shù)水平相差甚大，盡管有熟練操作儀器的技能，但對觀測精度、操作限差及手薄格式等規(guī)范化問題往往注意不夠，特別是手薄格式的五花八門，導(dǎo)致數(shù)據(jù)混亂，易于出錯。二、沉降觀測的精度指標(biāo)及頻率1、沉降觀測的精度指標(biāo)： 確定沉降觀測的精度指標(biāo)有三條標(biāo)準(zhǔn)：一、是根據(jù)沉降量的大小確定精度指標(biāo)；二、是探討沉降觀測中誤差與建筑物允許變形值的比值關(guān)系；三、是采用規(guī)范中規(guī)定固定值。例如水工建筑物變形觀測規(guī)范規(guī)定軟土地基沉降觀測精度為2mm。 有一個原則：沉降量大

3、小與觀測精度的有關(guān)，即沉降量越小，觀測精度越高，反之要求為低。 公路軟土地基的沉降量來說：沉降量的變化是相當(dāng)復(fù)雜的，它與設(shè)計總沉降量的大小、觀測頻率、軟基厚度、地基處理的方法、填土高度、沉降控制的方法以及沉降趨于穩(wěn)定狀態(tài)等因素有關(guān)。 穩(wěn)定狀態(tài)有兩方面含義：一是路槽層(或95層，以下稱95層)完成后，經(jīng)過一定時間預(yù)壓(堆載或等、超載)，若連續(xù)兩個月實(shí)測沉降速率小于5mm/月時稱為路基穩(wěn)定；二是路基穩(wěn)定后，進(jìn)行底基層、基層和油面層施工時，若連續(xù)兩個月實(shí)測沉降速率小于3mm/月時稱為路面層穩(wěn)定。顯然，若考慮穩(wěn)定狀態(tài)時的小沉降量(35mm/月)，則要求很高的觀測精度，應(yīng)采用精密的儀器和方法進(jìn)行沉降觀測

4、，增加了測量難度和工作量。因此，對施工全過程(路堤填筑、預(yù)壓期及路面施工期)分階段確定觀測精度是合理的， （1）、路堤填筑的沉降量 某高速公路的A-D標(biāo)路基沉降觀測資料(計331個觀測點(diǎn)、3680次觀測的時段沉降量)，以15d為觀測時段，劃分05mm、510mm、大于10mm的三個沉降量的區(qū)間，經(jīng)統(tǒng)計得各區(qū)間出現(xiàn)的次數(shù)與百分比，見表1所示。A-D標(biāo)段已發(fā)生的沉降量百分比，見表2所示。 15d沉降量的統(tǒng)計表 表路堤填筑期發(fā)生的沉降量統(tǒng)計量表2 表1中，若將大于10mm的沉降量看作是大沉降量，則各標(biāo)出現(xiàn)的百分比：A標(biāo)為56.6%、B標(biāo)為26.8%、C標(biāo)為48%、D標(biāo)為36.2%。這些大沉降量一般出

5、現(xiàn)在路堤施工期的大部分時間中；而05mm的小沉降量大部分出現(xiàn)在95層即將到位的時段中。表2可知，由于每個標(biāo)段的地基土質(zhì)和軟基深度厚度不完全一致，所發(fā)生的沉降量也有所區(qū)別。例如，以大于30mm的沉降量為界限，A、C標(biāo)出現(xiàn)的百分比分別為53.3%和76.6%，而B標(biāo)、C標(biāo)為11.3%和17.7%。若取路堤填筑施工期為500d，則折算為月平均沉降量為2cm。可見，A、C標(biāo)的測量精度可放低一些，而B、C標(biāo)應(yīng)作較高的要求。 （2）、堆載，等、超載預(yù)壓期的沉降量 95層完成以后，路段采用堆載或等載預(yù)壓；橋的兩端應(yīng)進(jìn)行超載預(yù)壓。這種等、超載預(yù)壓技術(shù)措施，可使后續(xù)施工路面結(jié)構(gòu)荷載對地基引起再沉降量達(dá)到最小程度

6、。 資料表明：堆載或等載路段預(yù)壓36個月后，實(shí)測總沉降量一般在26cm之間；橋頭超載為520cm。其中第一個月的沉降量要大一些，但很快地衰減為毫米級的小沉降量。沉降速率至35mm/月，趨于穩(wěn)定。（3）、路面施工期的沉降量取高速公路A標(biāo)段沉降量最大的路段作資料統(tǒng)計，該段于2019年10月完成全線油面底層的施工。根據(jù)實(shí)測資料，將底基層、基層及油面層 施工中的沉降量出現(xiàn)的次數(shù)及百分比列于表3。 由表中可知，05mm的小沉降量出現(xiàn)頻率在80%以上。至于其它標(biāo)段，例如B標(biāo)，全線僅有2個點(diǎn)達(dá)10mm的沉降量，其它均小于5mm。因此，路面施工期的沉降觀測必須提高觀測精度。標(biāo)路面施工期沉降量統(tǒng)計表表3 隨著路

7、堤填筑的升高，沉降變化的規(guī)律是由厘米級的大沉降量變?yōu)楹撩准壍男〕两盗俊Ｒ虼耍两涤^測的精度也應(yīng)隨筑堤的升高而提高。 在路堤填筑期中，由于沉降量一般較大，觀測精度可適當(dāng)?shù)鸵恍?2mm為宜。 在預(yù)壓期和路面施工期中，觀測精度要求較高，一是因?yàn)橛^測的沉降量為毫米級的小沉降量，特別是趨于穩(wěn)定時要求更高；二是因?yàn)槁返烫钪Y(jié)束后，在穩(wěn)定荷載的作用下，仍有一部分后期沉降量，通過觀測達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)35mm/月求得沉降過程線，并推算出最終沉降量，滿足設(shè)計工后沉降的要求。但測點(diǎn)的觀測精度將直接影響到最終沉降量值的精度。因此，95層完成以后，沉降觀測精度取21mm才有意義。 2、沉降觀測的頻率 沉降觀測的頻率取決

8、于沉降量的大小、加載方法和觀測目的等。通常要求觀測的次數(shù)能反映出沉降變化的過程，且不遺漏變化的時刻。沉降過程線圖 為了說明確定觀測頻率的方法，現(xiàn)取軟土較薄的粘土層路段，沉降過程線呈現(xiàn)單一走向的曲線:圖1。圖中看出：第12階段為路堤填筑期，隨著土的荷載加大，沉降速率較大，觀測頻率應(yīng)大一些。一般每填12層或710d觀測一次。第3階段為預(yù)壓期，該階段沉降的特點(diǎn)，先是發(fā)生較大的沉降量，經(jīng)轉(zhuǎn)折后，很快趨于緩和，因此預(yù)壓初期的觀測頻率每710d觀測一次，以后每個月觀測12次。第4階段為路面施工期，分底基層、基層和油面層三期施工。根據(jù)設(shè)計厚度，每層分一次或二次碾壓。該階段沉降量較平穩(wěn)，觀測頻率為每做一層觀測

9、一次。若下層與上層施工間隔較長，則增補(bǔ)隔月觀測一次。 三、1）4、2）、3）、測量基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在不易受到振動或破壞的安全地點(diǎn) 沉降觀測點(diǎn)的設(shè)置： 4）、5）、水準(zhǔn)測量的精度若觀測精度為21mm時，預(yù)壓期及路面施工期的沉降觀測選用三等或二等水準(zhǔn)測量。施工單位配有DS1水準(zhǔn)儀時，可采用二等水準(zhǔn)，否則至少用三等水準(zhǔn)觀測。目前高等級公路的建設(shè)單位和各個監(jiān)理組配有進(jìn)口的精密水準(zhǔn)儀，可以用二等水準(zhǔn)要求檢查三等水準(zhǔn)的沉降觀測成果。這樣比較合理地判別沉降觀測的正確性。在路基填筑過程中，要求達(dá)到32mm的觀測精度時應(yīng)采用四等水準(zhǔn)測量或紅、黑面五等水準(zhǔn)測量。 四、沉降觀測的實(shí)施1、準(zhǔn)備工作 （1）、沉降板的埋設(shè)：

10、 軟土路基一般每隔200m埋設(shè)一個沉降點(diǎn)；非軟土路基每1km埋設(shè)一個。沉降板由一根直桿(直徑=2030mm的鋼管或自來水管)和6006009mm的沉降鋼板組成。直桿用三根斜鋼筋焊接在沉降板上，沉降板埋設(shè)在路基的底面或砂墊層下圖。為了使沉降桿不受破壞，桿長應(yīng)隨填土升高而逐段接高。每段接管的長度為2030mm，兩端有螺紋接頭與空心管緊絞連接。 觀測時，每段接管的頂面應(yīng)有相鄰兩期的觀測標(biāo)高。也就是說：第一段接管埋好后，隨即測量管頂標(biāo)高，作為第一期觀測值。待填筑一層土后，先在原頂管面處觀測標(biāo)高，作為第二期觀測值。隨即接上第二段接管，觀測管頂標(biāo)高。這樣，循序逐節(jié)升高，計算出每期觀測的沉降量。 （2）、位

11、移樁的設(shè)置 在路基填筑過程中，由于路堤荷重的作用，使路堤坡腳處可能產(chǎn)生水平位移和垂直位移，因此要在路堤坡腳處設(shè)置若干位移樁(圖3)。位移樁長度為100200cm，斷面為1010cm的方樁打入地基內(nèi)。 位移樁布設(shè)示意圖 樁的入土深度是隨土基軟硬程度不同而異，以不被踩動為原則。位移樁的布置根據(jù)地基及路堤場地條件確定，一般從路堤坡腳起，在垂直于路中心線方向每隔23m布設(shè)5個位移樁，并用經(jīng)緯儀定線方法使5個樁在一條直線上，最后用小釘在木樁上標(biāo)定樁位。 為了觀測水平位移，在移位樁的延長線上設(shè)置二個固定樁A、B(AB為2030m)。每次觀測時，安置經(jīng)緯儀于A點(diǎn)，后視B點(diǎn)，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡觀測5個樁是否在一直線上

12、，否則量出偏出直線的垂距(即橫向位移)。用鋼尺丈量固定點(diǎn)A到各位移的距離，兩期觀測的距離差為縱向位移。鋼尺丈量時要記上氣溫，以便進(jìn)行溫度改正。用水準(zhǔn)儀測量位移樁的垂直位移，用首次觀測的標(biāo)高減去第i次觀測的標(biāo)高即為垂直位移。規(guī)定“正”號為下沉；“負(fù)”號為上升，如上升到一定量級，則表示地基有破壞的趨向，應(yīng)及時上報，以便采取措施。2、沉降觀測的外業(yè)為了提高沉降觀測精度，按如下要求進(jìn)行操作：(1)、每期觀測做到四個固定：固定觀測人員；固定儀器及水準(zhǔn)尺；固定后視尺讀數(shù)；固定測站及轉(zhuǎn)點(diǎn)。在實(shí)際工作中，由于路堤逐層升高，導(dǎo)致測站位置難以固定。在首次觀測時，將水準(zhǔn)儀大致安置在路中心線處，使前、后視距滿足要求，

13、讀取一個前視距離作為固定值。這樣在以后各期觀測中儀器安置于相同位置，既固定了測站，又不必在每次觀測時讀取前、后視距。 (2)、觀測時必須攜帶尺墊，嚴(yán)禁用磚石或不設(shè)尺墊作為轉(zhuǎn)點(diǎn)。(3)、一測站觀測高差必須用紅、黑面(或基鋪面)讀數(shù)，各項限差及路線允許閉合差見表5。當(dāng)沉降量較大時，可用五等水準(zhǔn)代替四等水準(zhǔn)測量。觀測路線方案： 為了保證測量的精度，每一次測量時對于相同測點(diǎn)應(yīng)選擇相同路線，此路線應(yīng)保證基準(zhǔn)點(diǎn)（或轉(zhuǎn)點(diǎn)）與被測點(diǎn)之間距離應(yīng)相等。水準(zhǔn)測量的主要技術(shù)指標(biāo)表沉降觀測記錄表表6表中本次沉降量一欄，“正”號表示下沉；“負(fù)”號表示上升。在沉降觀測中，上升情況一般不會出現(xiàn)，除非在等、超載土下卸時，由于路

14、基的回彈可能出現(xiàn)上升的“負(fù)”值。因此，在卸土完畢后，隨即進(jìn)行觀測，以便積累路堤土回彈的觀測資料。必須注意：當(dāng)計算的沉降量出現(xiàn)-1mm或-2mm時，表明測量誤差所致。如出現(xiàn)較大的“負(fù)”值(-3mm以上)則表明相鄰二期觀測中必有一期的觀測誤差較大，必要時對近期的結(jié)果進(jìn)行復(fù)測，如無問題，說明前一期的結(jié)果有問題，可在下一期的觀測中進(jìn)行判別。五、沉降觀測的成果整理成果整理時，首先檢查手薄中的數(shù)據(jù)和計算是否正確，觀測限差是否符合要求，文字說明是否齊全。然后將觀測數(shù)據(jù)填入表，計算兩期觀測的沉降量和累計沉降量，為了清楚地表示時間、填土高度和沉降量之間的關(guān)系，繪制沉降點(diǎn)的時間-填土高度-沉降量的關(guān)系曲線。 觀測數(shù)據(jù)的記錄與數(shù)據(jù)分析處理變形測量觀測數(shù)據(jù)應(yīng)立即整理和妥善保存。觀測點(diǎn)埋設(shè)好以后以及每次變形測量都應(yīng)請