路基病害工程监测与检测

沉降与稳定动态观测项目 表12-7 观测项目 地表沉降量 地表水平位移量及隆起量 地下土体分层水平位移量 常用仪具名称 地表型沉降计（沉降板） 地表水平位移桩（边桩） 观测内容及目的 根据测定数据调整填土速率；预测沉降趋势，确定预压卸载时间和结构物及路面施工时间；提供施工期间沉降土方量的计算依据 监测地表水平位移及隆起情况，以确保路堤施工的安全与稳定 地下水平位移计（测斜管） 用作掌握分层位移量，推定土体剪切破坏的位置。必要时采用 6．路面铺筑时间的确定

路面铺筑应在沉降稳定后进行，采用双标准控制：即要求推算的工后沉降量小于设计容许值，同时要求连续 2 个月观测的沉降量每月不超过 5mm，方可卸载开挖路槽并开始路面铺筑。

三、 滑坡地段路基

1．滑坡稳定性分析 （1）滑坡稳定性评价

滑坡稳定性应采用工程地质类比法和力学计算进行综合评价。验算时，高速公路、一级公路安全系数应采用 1.20-1.30；二级及二级以下公路安全系数应采用 1.15-1.20；考虑地震力、多年暴雨的附加作用影响时，安全系数可适当折减 0.05-0.1。

（2）滑坡稳定性计算方法

①计算滑坡推力时应考虑的荷载：滑体重力、滑坡体上建筑物产生的附加荷载、地下水产生的荷载（包括静水压力和动水压力）、动荷载（如汽车荷载）等永久荷载，以及地震水平作用力、作用在滑体上的施工临时荷载。

②滑坡剩余下滑力可采用传递系数法。 ③当滑坡体最后一个条块的剩余下滑力小于或等于 0 时，滑坡稳定；当大于 0 时，滑坡不稳定。此Ti 值可作为设计支挡工程结构所承受的推力。滑坡稳定性分析所得的稳定系数不得小于滑坡稳定性评价中抗滑稳定安全系数的规定。

（3）参数取值

滑面岩土抗剪强度取值，可根据滑面岩土室内试验资料、极限平衡反算值、工程地质类比经验数据，结合滑坡可能出现的最不利情况进行分析确定。必要时可由现场试验资料进行确定。

2．施工监测与动态设计 （1）高速公路、一级公路的滑坡防治应进行滑坡监测与动态设计。滑坡防治监测包括施工安全监测、防治效果监测和营运期监测，应以施工安全监测和防治效果监测为主。在施工期间，监测结果应作为判断滑坡稳定状态、指导施工、反馈设计和防治效果检验的重要依据。

（2）滑坡监测项目可按表12-8、附表 12-9 选定。

路堑边坡或滑坡监测 表12-8

监测内容 水平位移监测 地表监测 垂直变形监测 裂缝监测 监测仪具或方法 全站仪、光电测距仪 水准仪 标桩、直尺或裂缝计 监测目的 观测地表位移、变形发展情况 观测裂缝发展情况 探测相对于稳定地层的地下岩体位移，证实和确地下位移监测 测斜仪 定正在发生位移的构造特征，确定潜在滑动面深度，判断主滑方向，定量分析评价边（滑）坡的稳定状况，评判边（滑）坡加固工程效果。 地下水位监测 人工测量 测斜仪、分层沉降仪、 压力盒、钢筋应力计 观测地下水位变化与降雨关系，评判边坡排水措施的有效性。 支挡构造物岩土体的变形观测，支挡构造物与岩土体间接触压力观测。 支挡结构变形、应力

预应力锚固工程原位监测内容和项目 表12-9 预应力锚杆工作阶段 监 测 内 容 锚杆体材料 锚固对象 工程运营阶段 锚杆体 锚固对象 锚杆的工作状态 锚杆的施工质量 加固效果 锚杆的工作状态 锚固工程安全状况 监 测 项 目 锚杆张拉力；锚杆伸长值；预应力损失 被锚固体的位移和变形 预应力值变化 被锚固体的位移与地下水状态 施工阶段 （3）监测点应布置在滑坡体稳定性差或工程扰动大的部位，力求形成完整的剖面，采用多种手段互相验证和补充。

（4）防治效果监测应结合施工安全和营运期监测进行，防治效果监测时间应在整治工程完工且公路营运后不少于一年，施工期监测数据采集时间宜为每天一次，营运期监测数据采集时间间隔宜为 7-15 天，在外界扰动较大时，如暴雨期间，应加密观测次数。

（5）应及时分析滑坡监测资料，预测滑坡位移、变形的发展趋势和整治工程的效果，适时调整滑坡整治工程设计和施工方案，保证工程施工安全和路基稳定。

14.3 软土地基整治施工监测技术

一、软土地基整治施工监测内容

1．软土地基整治监测内容

软土地基整治监测内容包括：变形监测、应力监测和其他监测。监测项目和目的如表12-10所列。

2．软土地基整治监测工作

软土地基整治监测工作包括以下六个方面： （1）观测项目的确定和布置； （2）观测设备的设计；

（3）量测仪具的埋设安装； （4）现场观测和成果的记录；

（5）观测成果的计算和整理分析； （6）观测资料的整编等步骤。

常用监测项目一览表 表12-10 监测项目 地表沉降 地基深层沉降 地基分层沉降 地面水平位移 水平位移 地基土体水平位移 地基孔隙水压力 应力 土压力 承载力 地下水位 (辅助观测) 出水量(辅助观测) 观 测 目 的 地表以下土体沉降问题，常规观测项目 地基某一层位以下沉降量，按需要设置 地基不同层位分层沉降量，按需要设置 测定路堤侧向地面水平位移并监测地面沉水位位移边桩 降或隆起量，用于稳定监测。常规观测项目 观测地基各层位土体侧向位移量，用于稳定地下水平位移标（测斜仪、管） 监测和了解土体各层侧向变位以及附加应力过程中的变化发展情况。常规观测项目 观测地基孔隙水压力变化，分析地基土固结孔隙水压力计 情况，按需要设置 一般用于地基或桩（柱）的承载能力测定。土压力计（盒） 粉喷桩地基应作此观测，其他地基必要时采用 观测地基处理后地下水位的变化情况，校验载荷试验仪 孔隙水压力计读数 观测地基处理后地下水位的变化情况，校验地下水位观测计 孔隙水压力计读数 检测单个竖向排水井排水量，了解地基排水单孔出水量计 情况 仪表名称 地表型沉降计（沉降板） 深层沉降标 分层沉降标 沉降 其他

二、软土地基整治施工监测量测器具

量测仪具的功能和质量极为重要，往往是测试成果优劣的决定性因素。测量仪具按测试原理分电测式和非电测式两大类。

（1）非电测式

非电测式量测仪具包括机械式和液压式。它的特点是性能可靠，使用简便，对环境适应性强；缺点是一般灵敏度较低，不便于遥测和测试记录的自动化，机械式量测仪具还不能进行结构内部和岩土内部应力、变形的量测。

常用的机械式量测仪具有：百分表、千分表、挠度计、测力计、水准式倾角计、手持式应变计等；液压式量测仪具是利用液体的不可压缩性和流动性来传递压力和变形，常用的有液压式压力盒等。

（2）电测式

电测式量测仪具的特点是：元件轻、量程大、灵敏度高，便于量测结构内部和岩土内部的应力应变，便于遥测和测试记录自动化，但有些电测式量测仪对环境的适应性差，长期稳定性差。

电测式量测仪具一般由传感器、放大器、记录器组成，其种类较多。按原理常用的有：电阻应变式、差动电阻式、差动变压器式、振弦式等。利用这些原理做成的量测仪具有：电测百分表、电测位移计、电测应力计、电测应变计、电测钢筋计、钢弦式土压力盒、埋人式应变计等。

随着电力、激光、微电脑等新技术的应用，电测技术正迅速向多功能、微型化、高灵敏度、高稳定性，以及控制、数据采集和处理的高度自动化的方向发展。

三、变形监测技术

变形监测主要包括地表位移和土体内部位移，位移方向包括竖向位移和水平向位移。水平向位移又包括垂直路堤中心线的横向水平位移和平行路堤中心线的纵向水平位移。

沉降及水平位移观测，通常可在地表上安设固定标点，用精密水准仪、经纬仪等仪器，按精密测量方法求得。地基及路堤内部沉降通常采用电磁式、深层沉降板。测点沉降时，埋人不同土层深度中的标、环发生沉降后，计算与初始位置的差值，即可求出测点某一深度的沉降增量。深层土层的沉降，也可用刚性标杆引出地表，用地表测量方法测量。土层内部水平位移，一般用测斜仪来测量。沉降与水平位移观测应配合进行，沉降已基本稳定或已基本掌握其变化规律后，可根据工程重要性适当减少测试次数或停止观测。

1．控制点的布设与观测

软基路堤工程的垂直沉降和水平位移观测控制标点的布置，应根据路基工程的重要性、规模、施工方案、地质情况以及采用的观测方法而定，以能全面掌握路堤变形状态为原则。一般布置如下：

水准点的布设

①地面水准测点：一般为每200m一个，以便一个测站视距不超过80m完成测点的观测。水准点设在土质坚硬便于长期保存和使用的测点，并埋设混凝土水准标石，统一用BM； ②桥上水准点：路堤填筑到上路床时，为了减少转点传递对观测高程的影响，适时将地面水准点转移到有灌注桩基础的桥台上，预埋经磨圆的φ8-φ20mm、长20cm的钢筋； ③通道水准点：若二桥相距甚远，为了工作需要，也可在通道上选择经观测确已稳定的通道上设水准点，其稳定标准为通道测点连续三次月沉降速率小于1-2mm／月的测量精度范围内的点，且要求每隔半年复核一次。

（2）监测断面及沉降观测点布置 ①桥头路基段，分桥头段和过渡段。一般在桥头踏板的尾部(一般踏板长5-8m)设测断面，过渡段自桥头起50m尾再设一观测断面。

②软基路基一般每隔100-200m，非软基路堤则每隔500-1000m各设一观测断面，横断面可设左、中、右三点，一般情况仅设中点。

③桥头或路堤大于5m的高填方的非软基路段沿纵向长度10-50m范围增设一点。 根据工程需要也可在局部地段增加水平位移的观测。 2．地表沉降观测

地表沉降观测对控制和保证软基路堤、高路堤等工程质量，确保建完后的工程的工后沉降量满足设计要求。通过系统连续、正确、完整的观测及分析，掌握、控制工程地基沉降量，预测沉降趋势，验证和指导工程设计及施工。

（1）沉降观测的精度指标及频率 ①沉降观测的精度指标。通常与沉降量有关。沉降量越小，观测精度越高。在公路路基施工中，沉降量的变化与路堤填筑、预压、铺路面及建完后运行等四个阶段相关。

②沉降观测的频率。取决于沉降量的大小、加载方法和观测目的等。通常要求观测的次数能反映出沉降变化的过程，又不遗漏变化的时刻。

（2）水准测量的精度与方法

观测精度指标确定后，选用何种等级的水准测量是众所关心的问题。现取水准测量规范中二、三、四等水准测量的观测中误差m观(尺上一次读数中误差，分别为0.18mm、0.78mm、1.04mm)来分析一测站的高差中误差和两期观测测站之差的中误差。根据理论推导，如不考虑水准点误差，二期观测由一个测站完成的高差之差的中误差分别是：二等水准为±0.25mm，三等水准为±1.1mm，四等水准为±1.5mm。若二期观测由水准点起连续两个测站完成，则高差之差的中误差分别是：二等为±0.35mm，三等为±1.6mm，四等为±2.1mm。观测精度指标为1-2mm时，应采用二等水准，否则用望远镜放大率大于30倍的进口水准仪作三等水准观测。在路基填筑中，要求达到2-3mm的观测精度时应采用四等水准。

3．沉降观测的实施 （1）准备工作 ①沉降板的制造及埋设

图12-1中，沉降板由200mm长、直径为25.4mm的钢管和600mm×600mm×9mm的沉降板组成。底部钢管用互成120°角的撑脚三角板焊接在沉降板中心处，节管用管箍连接。节管顶部用护管帽盖住。施工人员按设计的桩号断面将沉降板埋入铺好的砂垫层下。实际操作时，当第一层土压实后，在压实面上挖土坑(深度为20-30cm)，铺上5cm左右的砂垫层，层面要水平，将沉降板放在砂垫层上(图12-1)，管顶应低于压实面5-8cm，随即测量管顶至底板的高差，换土夯实至管顶，并测量管顶高程(初读数)，当第二层土施工完毕后，在管顶位置接上第二节钢管。观测时，每节管的顶面有上、下管顶高程，下节管顶高程用于计算第一次沉降量，上节管顶高程作为下次计算沉降量的数据。循序逐节升高，重复上述工作。

路基填筑过程中，由于路堤荷重的作用，使路堤坡脚处可能产生水平位移和垂直位移，因此在沉降板埋设断面的一侧坡脚处设置若干垂直于路基的位移桩。如果路基经过地基处理，且能满足压实要求，可以不埋设位移桩。

②水准点布设及转置桥上水准点

图12-1 沉降标埋设示意(尺寸单位：mm)

a)沉降标结构示意；b)沉降标埋设及接管操作

水准点应选在垂直于路中心线50m外、土质坚硬、便于长期保存和使用的地点，并埋设混凝土水准标石。路堤升至一定高度时，为了减少沉陷观测由地面水准点传递到路面的高差影响，