一種分層沉降監(jiān)測裝置及其施工方法

邵先鋒，錢朝軍，宣善欽,汪東林

（1.國網(wǎng)安徽省電力有限公司建設(shè)分公司，安徽 合肥 230071；2.安徽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，安徽 合肥 230601）

1 引言

近年來，隨著我國公路、鐵路、機(jī)場、水利水電等一系列建設(shè)項目不斷實(shí)施，越來越多的項目遇到高填方工程。為了掌握填方土體的沉降量、沉降差及穩(wěn)定性，需對填方工程進(jìn)行沉降觀測。通?？刹捎梅謱映两祪x(分層沉降計)對土體進(jìn)行分層沉降觀測[1～3]。但這類方法是在高填方場區(qū)回填結(jié)束后，在填土中鉆孔設(shè)置觀測點(diǎn)，僅能觀測到回填后地基上部的沉降數(shù)據(jù)，無法對回填過程中各高度的沉降量進(jìn)行監(jiān)測，進(jìn)而無法掌握高填方土體的密實(shí)程度，導(dǎo)致存在安全隱患。

也有部分能夠?qū)Ω咛罘酵馏w分層沉降觀測的裝置，裝置整體埋設(shè)于填方土體后，但其鉛垂度難以得到有效保證，若由于不均勻沉降發(fā)生傾斜，其監(jiān)測豎向沉降值的精度大大降低[4～8]。

可見，有必要發(fā)展一種消除傾斜影響的高填方土體分層沉降監(jiān)測裝置。

2 高填方土體分層沉降監(jiān)測裝置

本文擬提供一種高填方土體分層沉降監(jiān)測裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、施工方便，可有效維持自身的鉛垂特性，提高沉降監(jiān)測的精度。

一種高填方土體分層沉降監(jiān)測裝置，包括鋼釬與多個互嵌的套筒；套筒底部焊接有對稱狀分布的沉降板，套筒與沉降板之間通過加勁肋加強(qiáng)連接；最里面套筒的中空內(nèi)徑略大于鋼釬的外徑，互嵌的各套筒中外部套筒的內(nèi)徑略大于其相鄰內(nèi)部套筒的外徑；各套筒由外至里其沉降板埋置的深度依次變大。圖1給出了套筒的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2給出了所提分層沉降監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，插圖標(biāo)記統(tǒng)一說明如下：1——套筒；2——沉降板；3——加勁肋；4——鋼釬；A——回填起始標(biāo)高面；B——第一層填土面；C——第二層填土面；D——第三層填土面；E——回填最終標(biāo)高面。

圖1 套筒三維結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 所提分層沉降監(jiān)測裝置三維結(jié)構(gòu)示意圖

套筒為中空的直筒，套筒與沉降板通過加勁肋進(jìn)行固定，提高整體的強(qiáng)度與剛度。最里面套筒的中空內(nèi)徑略大于鋼釬的外徑，互嵌的各套筒中的外部套筒的內(nèi)徑略大于其相鄰內(nèi)部套筒的外徑，如圖2與圖3所示。鋼釬應(yīng)具有足夠的長度與剛度，且需打入強(qiáng)度較高的土層中，盡可能減小后續(xù)填土對其鉛垂度的影響。鋼釬鉛垂的打入地基穩(wěn)定層中后，其對各套筒起到約束作用，維持各套筒的鉛垂特性，確保各沉降管及沉降板僅沿鉛垂方向發(fā)生沉降，大大提高了豎向沉降的監(jiān)測精度。

鋼釬與各套筒的中上部均設(shè)有刻度尺，基于各刻度尺的讀數(shù)差可判斷各沉降板的豎向沉降量?？梢曚撯F為不再發(fā)生位移的固定參照物，基于各套筒與鋼釬上刻度尺的讀數(shù)差可快速的得到各沉降板的沉降值，讀數(shù)方便、效率高。所提監(jiān)測裝置主要用于填方工程，在填筑過程中邊填筑邊埋設(shè)各套筒。而傳統(tǒng)的沉降監(jiān)測裝置是在填方工程結(jié)束后，在土體中鉆孔再進(jìn)行埋設(shè)。

圖3 所提分層沉降監(jiān)測裝置剖面圖

所提監(jiān)測裝置的施工方法如下：①在擬設(shè)置監(jiān)測裝置的填方工程場地上，打入鋼釬，使鋼釬底部進(jìn)入強(qiáng)度較高的土層中，且鋼釬處于鉛垂?fàn)顟B(tài)。②把最內(nèi)層套筒套在鋼釬上，套筒底部的沉降板與土體接觸緊密。為了減小相互摩擦，可在鋼釬及各套筒的外側(cè)涂上潤滑劑。③開展填方工程施工，根據(jù)設(shè)計填筑至一定高度時，在該位置處套入一個套筒，再繼續(xù)填筑，直至再填筑至一定高度時再套入下一個套筒，依次類推，直至填筑至設(shè)計標(biāo)高，如圖4所示。

在確認(rèn)鋼釬的鉛垂度滿足要求的前提下，記錄各套筒與鋼釬之間的初始刻度尺讀數(shù)差，后續(xù)各套筒讀數(shù)差的變化值即為相應(yīng)沉降板的實(shí)際沉降值。填筑過程中，應(yīng)采取措施降低填筑施工對已埋深沉降管及鋼釬的擾動影響，維護(hù)裝置的鉛垂特性。

具體實(shí)施過程中，最外層套筒的頂端應(yīng)高于填土面300mm以上；各套筒的頂端高度由內(nèi)到外依次降低，且相鄰套筒的頂端差距不小于50mm；鋼釬的頂端高于最內(nèi)層套筒頂端100mm以上；鋼釬及各套筒的頂部標(biāo)注有刻度尺且不會相互遮擋。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本文所提分層沉降監(jiān)測裝置的優(yōu)點(diǎn)為：①鋼釬鉛垂的打入地基穩(wěn)定層中后，其對各套筒起到約束作用，維持各套筒的鉛垂特性，確保各沉降管及沉降板僅沿鉛垂方向發(fā)生沉降，大大提高了豎向沉降的監(jiān)測精度。②所提沉降監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)簡單、制作方便，可視鋼釬為不再發(fā)生位移的固定參照物，基于各套筒與鋼釬上刻度尺的讀數(shù)差可快速的得到各沉降板的沉降值，讀數(shù)方便、效率高。

圖4 所提分層沉降監(jiān)測裝置施工過程示意圖

3 結(jié)語

本文提出了一種高填方土體分層沉降監(jiān)測裝置，包括鋼釬與多個互嵌的套筒；最里面套筒的中空內(nèi)徑略大于鋼釬的外徑，互嵌的各套筒中的外部套筒的內(nèi)徑略大于其相鄰內(nèi)部套筒的外徑；各套筒由外至里其沉降板埋置的深度依次變大。所提裝置的鋼釬鉛垂打入地基穩(wěn)定層中后，其對各套筒起到約束作用，維持各套筒的鉛垂特性，確保各沉降管及沉降板僅沿鉛垂方向發(fā)生沉降，大大提高了豎向沉降的監(jiān)測精度。