一种土石填筑工程施工期真实沉降观测与评价方法技术

本发明专利技术提供了一种土石填筑工程施工期真实沉降观测与评价方法，填筑层厚度与沉降量检测装置，以准确获得每个填筑层的初始压实层厚为核心，基于每层填筑施工前后，填筑体的顶面高程等观测数据，进行完整、真实的填筑体总沉降量观测，还可以计算填筑体的理论总沉降量与“沉降完成率”，用于预测未来可能产生的后续沉降量，对施工安排和验证设计等提供重要的基础数据。数据。数据。

【技术实现步骤摘要】
一种土石填筑工程施工期真实沉降观测与评价方法


[0001]本专利技术适用于各类填筑工程的沉降观测
，特别是涉及一种土石填筑工程施工期真实沉降观测与评价方法，其中，所述“沉降量”指的是各个填筑层自被直接碾压施工压实完成时起，因上部后续填筑施工和时间推移产生的竖向位移量(包含自身压缩量与下部土体下沉量)，以及因此所表现出来的填筑体表面与各个层面的下沉量。

技术介绍

[0002]土石填筑工程通常作为建筑地基或者直接作为建筑结构，无论是作为地基还是结构本身，都需要有足够的强度与体积稳定性，通常从填筑料岩性、级配、碾压做功、工后沉降时间等多方面进行综合控制，而沉降率不足容易引起上部结构开裂，危害较大，需要在施工过程进行控制。实际工程中需要对土石填筑工程施工期的理论沉降进行科学估算，同时进行沉降原型观测，将实测沉降与理论沉降相比可获得沉降完成比率，采取一定的措施以获得较大的沉降完成比率，减少甚至避免由于后期沉降引起的结构开裂。
[0003]现状1：理论计算方面，多采用本构模型进行计算，如邓肯
‑
张E
‑
B模型。土石材料是典型的非线性结构材料，研究认识仍有待深入，现有本构模型的适应性有待改进，且计算需要用到土三轴试验成果，一是试验工作量巨大，二是受试验条件限制，试验结果往往偏离现场原位结构性能参数较大，这些都导致计算误差较大，存在算不准问题。也有采用同类工程实测数据类比的，由于实测精度以及类比条件差异等原因，仍然存在对理论沉降估计不足的问题。
[0004]现状2：实测沉降方面，现有沉降观测方法中，水管式沉降仪原理结构简单、观测成果直观，但遗漏了该仪器首次观测前的下部沉降，也存在水管沉积淤堵、水管掺气、通气管堵塞等问题，引起测值不稳失真，虽然近年来采用压力传感器进行自动化观测，但观测期间的充水排气以及观测房沉降修正等还很难做到同步自动化，整体上讲，水管式沉降仪观测的自动化程度偏低，而且水管式沉降仪埋设时需要开挖沟槽，工程量很大，对填筑施工的干扰也很大，测线和测点布置一般较疏，尤其在垂直分层上测点偏少，一般在20m～50m，甚至更大，不利于获得更多的监测信息；微压差振弦式沉降仪与水平安装的柔性测斜仪也存在同样的问题；而采用沉降管观测沉降可以较好地解决这个问题，埋设沉降管采用电磁式沉降仪进行监测，它可以从填筑施工一开始就进行埋设和监测，对沉降进行累加，可获得施工期全部沉降情况，这种沉降管的分层测点可以布置得很密，可每隔1m～3m布置一个测点，甚至更密，还可以计算各填筑层的压缩量并以此计算填筑层总的实际沉降量。但这类仪器埋设时易受施工影响受损，不易埋设好，且由于仪器周围填筑材料和工艺有些差别，监测代表性存在一定问题，同时，这类监测设施的成本较高，难以大量布置。

技术实现思路

[0005]基于以上背景，本专利技术提出一种土石填筑工程施工期真实沉降观测与评价方法与方法，可通过理论计算与原型观测获得土石填筑工程施工期的沉降量和沉降完成率，为土
石填筑工程施工期沉降变形控制提供科学依据；此外，本方法具有对施工妨碍小、成本低廉、检测准确度高和便于操作等优势，可以用于准确观测和计算填筑体的真实沉降量，给施工单位、设计单位和建设单位等相关方面提供更有价值的基础数据。
[0006]为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种土石填筑工程施工期真实沉降观测与评价方法，通过理论计算与原型观测获得土石填筑工程施工期的沉降量和沉降完成率，为土石填筑工程施工期沉降变形控制提供科学依据；
[0007]所述理论计算具体方法为：将填筑体划分若干计算单元，与原型观测单元对应起来，按照自然填筑层为计算单元，每填筑一层，对填筑层以下的土体沉降进行计算，获得一个沉降理论计算值D，D由每一层的压缩量累加而成，每一层的压缩量＝上覆荷载/变形模量；施工期主要考虑填筑土自重，不考虑土的侧向约束，通过土工大型固结试验获得压缩模量，再根据不同部位换算成变形模量，或者在有条件时采用原型观测数据的土压力与变形来分析计算不同部位不同深度的的变形模量；
[0008]所述原型观测具体方法为：对应理论计算的单元，采用填筑层厚度与沉降量检测装置并借助相应厚度与沉降量检测方法对每个填筑层进行观测，获得每一个填筑层下土体的总沉降值，加上施工间歇期沉降得出每一层土体下方实测沉降量，与理论沉降量比较即可获得沉降完成率。
[0009]真实沉降观测与评价方法的具体步骤如下：
[0010]步骤1.1，使用水准测量设备测得第1个填筑层施工前的地基表面高程EL0、并搭配填筑层厚度与沉降量检测装置准确获得第1个填筑层压实后的地基表面高程EL0’
和第1层顶面高程EL1，据此计算压实层厚h1；
[0011]h1＝EL1‑
EL0’ꢀꢀ
(1)
[0012]第1个填筑层压实后填筑体沉降量s1，即地基的下沉量，如果认为地基稳定，可不考虑；
[0013]s1＝EL0‑
EL0’ꢀꢀ
(2)
[0014]经过施工间歇若干天，开始第2层施工之前，测得第1层填筑层顶面高程EL1’
，据此计算第2层填筑前的间歇期填筑体实测区间沉降量s1’
；
[0015]s1’
＝EL1‑
EL1’ꢀꢀ
(3)
[0016]计算第2层填筑前填筑体的累计实测总沉降量TS1，即真实沉降；
[0017]TS1＝s1+s1’ꢀꢀ
(4)
[0018]步骤1.2，在第2层填筑、碾压施工过程中，使用水准测量设备搭配填筑层厚度与沉降量检测装置准确获得第2层填筑完成后的第1层填筑层顶面高程EL
1”、第2层填筑施工后填筑体表面的高程EL2，计算出第2层的压实后层厚h2；
[0019]h2＝EL2‑
EL1”ꢀꢀ
(5)
[0020]据此计算出填筑体在第2层填筑、碾压施工时段第1层顶面的下沉量s2，即填筑体的实测区间沉降量；
[0021]s2＝EL1’‑
EL1”ꢀꢀ
(6)
[0022]经过施工间歇若干天，开始第3层施工之前，测得第2层填筑层顶面高程EL2’
，据此计算第3层填筑前的填筑体实测区间沉降量s2’
；
[0023]s2’
＝EL2–
EL2’ꢀꢀ
(7)
[0024]计算第3层填筑前填筑体的累计实测总沉降量TS2，即真实沉降；
[0025]TS2＝TS1+s2+s2’ꢀꢀ
(8)
[0026]再根据第2层土重度γ2、第1层土厚度h1及压缩模量其中压缩模量E的下标代表当前填筑层的序号，上标代表当前层的上覆总层数；也能够据此计算第3层填筑前填筑体的理论总沉降量CS2，在假设地基沉降为零的前提下，即为各填筑层的压缩量之和；如果地基有沉降，将实测沉降减去地基沉降即可，以下统一采用此假设；
[0027][0028]至此计算第3层填筑前填筑体的沉降完成率R2；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土石填筑工程施工期真实沉降观测与评价方法，其特征在于：通过理论计算与原型观测获得土石填筑工程施工期的沉降量和沉降完成率，为土石填筑工程施工期沉降变形控制提供科学依据；所述理论计算具体方法为：将填筑体划分若干计算单元，与原型观测单元对应起来，按照自然填筑层为计算单元，每填筑一层，对填筑层以下的土体沉降进行计算，获得一个沉降理论计算值，沉降理论计算值由每一层的压缩量累加而成，每一层的压缩量=上覆荷载/变形模量；施工期主要考虑填筑土自重，不考虑土的侧向约束，通过土工大型固结试验获得压缩模量，再根据不同部位换算成变形模量，或者在有条件时采用原型观测数据的土压力与变形来分析计算不同部位不同深度的的变形模量；所述原型观测具体方法为：对应理论计算的单元，采用填筑层厚度与沉降量检测装置并借助相应厚度与沉降量检测方法对每个填筑层进行观测，获得每一个填筑层下土体的总沉降值，加上施工间歇期沉降得出每一层土体下方实测沉降量，与理论沉降量比较即可获得沉降完成率。2.根据权利要求1所述一种土石填筑工程施工期真实沉降观测与评价方法，其特征在于，真实沉降观测与评价方法的具体步骤如下：步骤1.1，使用水准测量设备测得第1个填筑层施工前的地基表面高程EL0、并搭配填筑层厚度与沉降量检测装置准确获得第1个填筑层压实后的地基表面高程EL0’
和第1层顶面高程EL1，据此计算压实层厚h1；h1= EL1ꢀ‑ꢀ
EL0’
（1）第1个填筑层压实后填筑体沉降量s1，即地基的下沉量，如果认为地基稳定，可不考虑；s1= EL0ꢀ‑ꢀ
EL0’
（2）经过施工间歇若干天，开始第2层施工之前，测得第1层填筑层顶面高程EL1’
，据此计算第2层填筑前的间歇期填筑体实测区间沉降量s1’
；s1’
= EL1ꢀ‑ꢀ
EL1’
（3）计算第2层填筑前填筑体的累计实测总沉降量TS1，即真实沉降；TS
1 = s
1 + s1’
（4）步骤1.2，在第2层填筑、碾压施工过程中，使用水准测量设备搭配填筑层厚度与沉降量检测装置准确获得第2层填筑完成后的第1层填筑层顶面高程EL1’’
、第2层填筑施工后填筑体表面的高程EL2，计算出第2层的压实后层厚h2；h
2 = EL2ꢀ‑ꢀ
EL1’’
（5）据此计算出填筑体在第2层填筑、碾压施工时段第1层顶面的下沉量s2，即填筑体的实测区间沉降量；s2= EL1’ꢀ‑ꢀ
EL1’’
（6）经过施工间歇若干天，开始第3层施工之前，测得第2层填筑层顶面高程EL2’
，据此计算第3层填筑前的填筑体实测区间沉降量s2’
；s2’
= EL2ꢀ–ꢀ
EL2’
（7）计算第3层填筑前填筑体的累计实测总沉降量TS2，即真实沉降；TS
2 = TS
1 + s
2 + s2’
（8）再根据第2层土重度γ2、第1层土厚度h1及压缩模量E1 1，其中压缩模量E的下标代表当
前填筑层的序号，上标代表当前层的上覆总层数；也能够据此计算第3层填筑前填筑体的理论总沉降量CS2，在假设地基沉降为零的前提下，即为各填筑层的压缩量之和；如果地基有沉降，将实测沉降减去地基沉降即可，以下统一采用此假设；CS2=c
1 + c2=γ2h2/E1 1h
1 + 0（9）至此计算第3层填筑前填筑体的沉降完成率R2；R
2 = TS
2 / CS2（10）步骤1.3，在第3层填筑、碾压施工过程中，使用水准测量设备搭配填筑层厚度与沉降量检测装置准确获得第3层填筑完成后的第2层填筑层顶面高程EL2’’
、第3层填筑施工后填筑体表面的高程EL3，计算出第3层的压实后层厚为h3；h
3 = EL3ꢀ–ꢀ
EL2’’
（11）据此计算出填筑体在第3层填筑、碾压施工时段第2层顶面的下沉量s3，即填筑体的实测区间沉降量；s
3 = EL2’ꢀ–ꢀ
EL2’’
（12）经过施工间歇若干天，开始第4层施工之前，测得第3层填筑层顶面高程EL3’
，据此计算第4层填筑前的填筑体实测区间沉降量s3’
；s3’ꢀ
= EL3ꢀ–ꢀ
EL3’
（13）计算第4层填筑前填筑体的累计实测总沉降量TS3；TS
3 = TS
2 + s
3 + s3’
（14）再根据下部各层的厚度、土重度和土压缩模量，也能够计算第4层填筑前填筑体的理论总沉降量CS3；CS3=c
1 + c
2 + c3=(γ2h
2 +γ3h3)/E2 1h
1 +γ3h3/E1 2h
2 + 0（15）至此计算第4层填筑前填筑体的沉降完成率R3；R
3 = TS
3 / CS3（16）步骤1.4，以此类推，在第i层填筑、碾压施工过程中，使用测量设备搭配上述填筑层厚度与沉降量检测装置准确获得第i层填筑完成后的第i
‑
1层填筑层顶面高程EL
(i
‑
1)
’’
、第i层填筑施工后填筑体表面的高程EL
i
，计算出第i层的压实后层厚h
i
；h
i = EL
i
ꢀ–ꢀ
EL
(i
‑
1)
’’
（17）据此计算出填筑体在第i层填筑、碾压施工时段，第(i
‑
1)层顶面的下沉量s
(i)
，即填筑体的实测区间沉降量；s
(i)
= EL
(i
‑
1)
’ꢀ–ꢀ
EL
(i
‑
1)
’’
（18）经过施工间歇若干天，开始第i+1层施工之前，测得第i层填筑层顶面高程EL
i
’
，据此计算第i+1层填筑前的施工间歇期间填筑体实测区间沉降量s
(i)
’
；s
(i)
’
= EL
i
ꢀ–ꢀ
EL
i
’
（19）计算第i+1层填筑前填筑体的累计实测总沉降量TS
i
；TS
i = TS
(i
‑
1)
+s
(i)
+s
(i)
’
（20）再根据下部各层的厚度、土重度和土压缩模量，也能够计算第i+1层填筑前填筑体的理论总沉降量CS
i
；CS
i = c
1 +
…
+ c
(i
‑
1) + c
i
=(γ2h2+
…
+γ
i
h
i
)/E(i
‑
1) 1h
1 +
…
+γ
i
h
i
/E1 (i
‑
1)h
(i
‑
1) + 0（21）
至此计算第i+1层填筑前填筑体的沉降完成率R
i
；R
i = TS
i / CS
i
（22）至此，通过这种填筑工程沉降量观测与评价方法，能够更加精细地观测到填筑体在施工过程中，全面完整的真实沉降量，并与理论总沉降量进行比较，计算总体沉降完成率，预测后续可能产生的沉降量。3.根据权利要求1或2所述一种土石填筑...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭光文，谭恺炎，张新源，胡迪忠，张治奎，李战备，黄小红，张成阔，孙文胜，彭家锋，曹永辉，潘高倡，梁钦露，陈辉，
申请(专利权)人：中国葛洲坝集团勘测设计有限公司，
类型：发明
国别省市：