浅析HX-1改进型沉降杯路基沉降观测法
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【摘要】为了合理控制路基填筑速度，保证新建公路的正常使用寿命和稳定性，为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，填方路基沉降观测的必要性和重要性愈加明显。
中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：
1前言
随着交通事业的迅猛发展，各种复杂而大型的高速公路日益增多。目前，山东省高速公路多为填方路基，路基的填筑改变了地面原有的状态，对地基施加了一定的压力，这就必然会引起地基及周围土层的沉降变形。为了合理控制路基填筑速度，保证新建公路的正常使用寿命和稳定性，为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，填方路基沉降观测的必要性和重要性愈加明显。
2工法特点
2.1HX-1改进型沉降观测设备简单，易于掌握。且耐久性好，能满足长期沉降观测的需要。
2.2与传统沉降观测设备相比，HX-1改进型沉降观测设备易于保护，受设备影响较小，不影响正常路基填筑施工。
2.3采用HX-1改进型沉降观测设备，能大大提高了路基沉降观测的精度，保证数据的准确性。
3适用范围
本工法适用于公路工程施工中的填方路基沉降观测。
4工艺原理
HX-1改进型沉降观测设备（图1）利用在相同大气压强下密闭管道两端液面高度相同的连通器原理，将路基沉降点难以观测的高程引至路基外进行观测。HX-1改进型沉降杯埋置于路基底面，由于路基填筑荷载作用造成地基土加速固结沉降，沉降杯伴随着路基一起发生垂直下降，其沉降量可通过测量沉降观测杯测管液面高度同步获取。
（a）沉降观测杯（b）观测杯
图1HX-1改进型沉降观测杯
5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
施工工艺流程图见图2。
5.2施工方法及主要工序操作要点
5.2.1 施工准备
（1）平整场地
在埋设HX-1改进型沉降杯之前先对原有地面进行整平，清除地表植被、树根、管道等杂物，并进行集中堆放或运至路基外处理。平整好的场地应大致平整，不应有淤泥和水坑。
图2施工工艺流程
（2）开挖管槽
在平整好的场地上先填筑2层路基土，填筑总高度约60cm，再从路基中心到路肩逐渐加深开挖管槽，一般加深高度不小于30cm。
（3）埋设沉降杯
将沉降杯放置于待观测点，在距离原地面约50cm高度处埋设沉降杯，并用砂浆或砖块固定，沉降杯尽量放置水平，进水管、出水管与沉降杯连接部位连接牢固，不能漏水。沉降观测杯断面的纵向间距一般为50m左右，特殊路段可根据实际情况加密布设。
（4）埋设方桩
方桩埋设应尽量避开排水沟和护坡道等位置，一般选在边坡坡脚位置进行埋设。方桩下部用混凝土浇筑60cm×60cm的平台，混凝土厚度宜为10cm以上。方桩侧面设置标尺，并用铁丝将测管固定在方桩上方便以后观测。
5.2.2检测流程
（1）用水准仪观测方桩桩顶高程h1，记录测量位置和高程方便以后复核。并用红色油漆标记方桩顶面测量位置。
（2）拔出测管塞头，向水管内缓慢补水，等液面连续三次稳定在同一位置后，停止补水。同时用红色油漆标记此液面位置，在此位置用水平尺画出水平线，此水平线高程为埋设沉降杯处路基沉降初始高程h2。
（3）从方桩顶面红色油漆标记位置向下引尺，分别读取并记录水管液面距离方桩顶面高度h3（必须保证刻度尺竖直），则路基沉降初始高程（油漆标记水平线）h2=h1-h3。
（4）读数完毕后，用塞头堵住测管。
（5）再次测量时，重复（2）补水步骤，待液面稳定后用钢尺量取液面距离初始水平线高度h4，路基沉降高度h0=h2-h4。
（6）用塞头堵住测管防止污物进入，以备下次测量使用。
5.2.3沉降观测成果计算
每填筑一层填料进行一次观测。如果两次填筑间隔时间较长，每3天观测一次。路基中心竖直位移量大于10mm/d时，要停止路基填筑施工，待沉降位移、速率稳定后再进行路基填筑施工。路基填筑完毕后，每隔14天进行一次定期观测，直到预压期完成为止。沉降观测完成后，由专业技术人员负责将沉降观测数据进行整理和计算。
6质量控制
6.1工程质量控制标准
（1）《精密工程测量规范》（GB/T 15314-94）；
（2）《地面沉降水准测量规范》（DZ/T 0154-95）；
（3）《地面沉降监测技术要求》（DD2006-02）；
（4）《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897-2006）；
（5）施工图纸及招标文件等。
6.2质量保证措施
6.2.1各工程项目部应成立专门检测小组，小组人员必须培训后才能上岗，并固定观测人员。检测小组负责沉降观测杯的埋设、测量和保护工作，小组人员分工明确，责任到人。检测小组要由专业人员组成，并按规定监测项目和频率进行全过程监测和记录，按规定格式和内容提交观测数据，确保其真实性、可靠性和全面性。
6.2.2项目部要对检测小组人员进行全面技术交底，同时做好图纸会审、观测方案申报等工作。
6.2.3沉降观测杯埋设时应根据现场情况进行统一编号。沉降观测杯附近一米范围内土方应采用人工摊平及小型机具碾压，不得采用大型机械推土及碾压，并配备专人负责指导，以确保沉降观测杯不受损坏。
6.2.4各施工队应制定稳妥的保护措施并认真执行，确保沉降观测杯不因人为、自然等因素而破坏，并制作相应的标示旗或保护架插在上方。路堤填筑过程中，派专人负责监督监测断面的填筑。
6.2.5进入冬季应在测管外侧包裹保温材料，防止测管中水结冰或测管冻胀破损。
7安全措施
7.1成立项目施工安全小组，小组负责制定安全生产的目标、安全管理指标、安全管理方案，对安全生产状况进行评价与考核。
7.2落实安全生产责任制。项目经理为安全生产第一责任人，并层层签订安全责任书。施工人员进入工程现场，签订《工程施工质量和安全生产目标责任书》，明确责任，做到一岗双责。
7.3施工中，严格执行各种有关安全生产法规。施工期间，严格执行工前讲安全、工中检查安全、工后评比安全的“三工制”，并在工地醒目位置树立安全生产操作规程。专职安全员持证、挂牌上岗。每天现场检查指导安全措施落实，发现问题及时汇报和处理。本工程从中标价中提取不低于投标控制价上限值1%的安全专项基金，用于安全设备、防护用具及设施更新、施工措施落实、生产条件的改善等。
7.4制订安全生产自查自纠办法，定期召开安全检查会议，对安全工作进行业绩奖罚兑现。
8效益分析
8.1经济效益
HX-1改进型沉降观测杯造价低，操作简便，设备、人员投入少，安装费用和后期维护费用低，与传统的地面沉降观测仪相比可降低施工成本约40%-50%。
8.2社会效益
HX-1改进型沉降观测杯设备材料成本较低，符合当前节能减排的总体要求；而且施工简便、观测精度高，不影响正常的路基填筑施工，具有良好的社会效益。
9应用实例
山东省济南至菏泽高速公路工程九合同段位于山东省东平县内，由山东泰山路桥工程公司中标承建，是山东省重点建设项目。该合同段起止桩号为K76+636.4-K92+600，全长15.96公里，技术标准为高速公路，双向四车道。本项目采用HX-1改进型沉降杯进行沉降观测，合理控制了路基填筑速度，保证了路基填筑质量，取得了较好的经济效益和社会效益。