中华人民共和国国家标准
高填方地基技术规范
Technical code for high filled ground
GB ****-*****
主编部门:中国建筑科学研究院
批准部门:中华人民共和国住房与城乡建设部
施行日期:201X年X月X日
前言
根据住房和城乡建设部【关于印发2011年工程建设标准规范制订、修订计划的通知(建标[2011])17号】的要求,高填方地基技术规范编制组经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考有关国际标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,制定本规范。
本规范的主要技术内容是:1.总则;2.术语和符号;3.基本规定;4. 工程测量和勘察;5.原场地地基;6.填筑地基;7.边坡工程;8.排水工程;9.工程监测。
本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。
本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释,由中国建筑科学研究院负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议,请寄送中国建筑科学研究院(地址:北京市北三环东路30号,邮政编码100013)。
本规范主编单位:中国建筑科学研究院
本规范参编单位:清华大学
中国民航机场建设集团公司
中国人民解放军成都军区空军勘察设计院
中国建筑西南勘察设计研究院有限公司
贵州省建筑设计研究院
机械工业勘察设计研究院
云南机场集团有限责任公司
中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院
成都理工大学
中国航空港建设第九工程总队
中国水利水电第十六工程局有限公司
云南省建筑科学研究院
山西机械化建设集团公司
中咨公路养护检测技术有限公司
现代设计集团上海申元岩土工程有限公司
本规范主要起草人员:甘厚义 宫剑飞 张永钧 钱力航 席宁中 陈耀光 宋二祥 张合青 韩黎明 谢春庆 康景文 张志清 金幸初 郑建国 张继文 吴凡 姜良闽 曹定国 韩文喜 刘财华 张武华 陈维 李保华 李秀芳 水伟厚
本规范主要审查人员:
1 总则
1.0.1 为了在高填方地基勘测、设计、施工中贯彻执行国家的技术经济政策,做到安全适用、保护环境、技术先进、经济合理、确保质量,制定本规范。
1.0.2 本规范适用于山区与丘陵地区填筑高度大于20m的建设场地的勘测、设计、施工与监测。
1.0.3 高填方地基的设计与施工应因地制宜、就地取材、挖填平衡、节约土地和保护工程环境等。
1.0.4 高填方地基的勘测、设计、施工与监测除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语和符号
2.1 术语
2.1.1 高填方地基 high filled ground
人工填筑处理所形成的、填筑厚度大于20m的地基。
2.1.2 原场地地基 original ground
填筑前未经人工处理的天然地基。
2.1.3 填筑地基 filled ground
采用黏土、砂土、块石、碎石等填料填筑,利用强夯、平碾、振动碾压、冲击压实或其他设备将填料处理密实所形成的地基。
2.1.4 土岩组合地基soil-rock composite ground
在建(构)筑地基的主要受力层范围内,有表面坡度较大下卧基岩的地基;或石芽、石笋密布并有出露的地基;或大块孤石和个别石芽、石笋出露的地基。
2.1.5 换填地基filled ground by replacement
挖除填方区域和挖方区基础底部下一定范围内的软弱土层或不均匀土层,回填性能稳定、强度较高的材料,并经压(夯)实法处理所形成的地基。
2.1.6 普通填料 ordinary filings
在取土场直接取出、不需要改良即可直接使用的填料。
2.1.7 改良土填料 improved fillings
经物理或化学改良的土填料。物理改良是指在原土料中掺入砂、砾石、碎石等外掺料,或将原土料进行破碎、筛分,使之满足工程需要的处理方法;化学改良是指在原土料中掺入石灰、水泥、粉煤灰等外掺料,使之满足工程需要的处理方法。
2.1.8 谷坊 check dam
修建在山区或丘陵地区沟谷中,高度在5m以下,用于截洪、拦泥、固沟的土、石坝。
2.1.9 沟头防护 gully head protection
防止因径流冲刷引起沟道源头前移和坡面蚕蚀的工程或生物措施。
2.1.10 地势设计 topography design
根据工程建设场地的使用功能及相应技术标准,本着经济合理的原则,确定场地各部位的标高、坡度等,也称竖向设计。
2.1.11 边坡稳定影响区 slope affected zone
与给定边坡稳定性有关的岩土体范围,包括边坡本身及其前后的一定范围。
2.1.12 跌水 cascade
在坡度较陡部位设置的底部呈阶梯形的沟槽,以使水流呈瀑布跌落式安全流入下游渠道或水域。据落差大小可分为单级跌水和多级跌水。
2.1.13 水平台阶 level bench
顺坡隔一定距离建造的等高水平台阶,用于栽种林木防止冲刷。
2.1.14 松铺系数 coefficient of looseness
填方施工中填料的松铺厚度与压(夯)实厚度的比值。
2 术语和符号
2.1 术语
2.1.1 高填方地基 high filled ground
人工填筑处理所形成的、填筑厚度大于20m的地基。
2.1.2 原场地地基 original ground
填筑前未经人工处理的天然地基。
2.1.3 填筑地基 filled ground
采用黏土、砂土、块石、碎石等填料填筑,利用强夯、平碾、振动碾压、冲击压实或其他设备将填料处理密实所形成的地基。
2.1.4 土岩组合地基soil-rock composite ground
在建(构)筑地基的主要受力层范围内,有表面坡度较大下卧基岩的地基;或石芽、石笋密布并有出露的地基;或大块孤石和个别石芽、石笋出露的地基。
2.1.5 换填地基filled ground by replacement
挖除填方区域和挖方区基础底部下一定范围内的软弱土层或不均匀土层,回填性能稳定、强度较高的材料,并经压(夯)实法处理所形成的地基。
2.1.6 普通填料 ordinary filings
在取土场直接取出、不需要改良即可直接使用的填料。
2.1.7 改良土填料 improved fillings
经物理或化学改良的土填料。物理改良是指在原土料中掺入砂、砾石、碎石等外掺料,或将原土料进行破碎、筛分,使之满足工程需要的处理方法;化学改良是指在原土料中掺入石灰、水泥、粉煤灰等外掺料,使之满足工程需要的处理方法。
2.1.8 谷坊 check dam
修建在山区或丘陵地区沟谷中,高度在5m以下,用于截洪、拦泥、固沟的土、石坝。
2.1.9 沟头防护 gully head protection
防止因径流冲刷引起沟道源头前移和坡面蚕蚀的工程或生物措施。
2.1.10 地势设计 topography design
根据工程建设场地的使用功能及相应技术标准,本着经济合理的原则,确定场地各部位的标高、坡度等,也称竖向设计。
2.1.11 边坡稳定影响区 slope affected zone
与给定边坡稳定性有关的岩土体范围,包括边坡本身及其前后的一定范围。
2.1.12 跌水 cascade
在坡度较陡部位设置的底部呈阶梯形的沟槽,以使水流呈瀑布跌落式安全流入下游渠道或水域。据落差大小可分为单级跌水和多级跌水。
2.1.13 水平台阶 level bench
顺坡隔一定距离建造的等高水平台阶,用于栽种林木防止冲刷。
2.1.14 松铺系数 coefficient of looseness
填方施工中填料的松铺厚度与压(夯)实厚度的比值。
2.2 主要符号
d ——土的颗粒粒径或夯锤锤底直径;
dmax——最大粒径;
d10——土的有效粒径,小于该粒径的颗粒占总质量的10%;
d50——土的平均粒径,小于该粒径的颗粒占总质量的50%;
d30、d60——土的中间粒径;
Cc——土的粒径级配曲线曲率系数;
Cu——土的粒径级配曲线不均匀系数;
e——土体孔隙比;
Dr——土的相对密实度;
m ——试样质量;
ω——试样含水量;
m0——试样总质量;
md——试验干质量;
V——试样或试坑体积;
ρdman——土最大干密度;
ρ0——土的天然(湿)密度;
ρd——土的干密度;
Vsr——固体体积率;
λc——压实系数;
ωL——土的液限含水率;
Ip ——土的塑性指数;
IL——土的液性指数;
Rc——岩石单轴抗压强度;
Q —— 缩分标准质量;
k —— 缩分系数;
r —— 夯坑平均半径;
△Si——单击夯沉量;
△Vi——单击夯坑变形体积;
α——有效夯实系数;
B —— 边坡顶到坡脚的水平距离。
3 基本规定
3.0.1 高填方地基设计和施工前,应按国家工程建设规定的程序、技术标准和本规范的技术要求,完成工程勘测工作。
3.0.2 高填方建设场地应根据使用功能对地基的要求,结合原场地地基和填筑地基的工程特点,按表3.0.2进行工程场地分区。
表3.0.2 建设场地分区
分区名称 | 分区条件 | |
建(构)筑物区 | 重要建(构)筑物用地区 | 结构复杂、荷载大的建(构)筑物所在区域 |
一般建(构)筑物用地区 | 结构简单、荷载小的建(构)筑物所在区域 | |
边坡区 | 边坡用地区 | 稳定分析范围内,天然边坡、填筑地基边坡所占用的区域 |
边坡稳定影响区 | 稳定分析范围之外,影响天然地基或填筑地基边坡稳定的区域 | |
一般场地平整区 | 具有一般的压实度和变形要求的区域 | |
规划预留发展区 | 目前尚无确切的技术要求的区域 |
3.0.3 高填方地基设计前,应完成下列工作:
1 搜集区域气象、水文、地震及地质灾害、水土保持、环境影响、矿产压覆等评估资料,以及场地拟建建(构)筑物上部结构和基础设计资料等;
2 调查了解场地邻近的建(构)筑物、地下工程及周边环境情况,以及当地地基处理经验和施工条件,类似场地上的工程经验和使用效果;
3 根据山区与丘陵地区地形与地貌特征,以及建(构)筑物规模、荷载大小及工程要求,应按工程建设和规划用地范围提出工程测量与勘察的技术要求;
4 根据工程要求,结合场地地质条件、天然地基状态、地下水特征、填方高度、填料性能、环境情况,以及施工条件,确定原场地地基和填筑地基的处理目的,拟定地基处理方法、处理范围和质量指标及技术要求;
5 在具有代表性的区域应进行地基处理的现场试验或试验性施工,并进行必要的测试,确定地基处理施工方法和参数。当填筑地基经检测不满足设计要求时,应查明原因,调整设计参数或地基处理方法。
3.0.4 工程测量应符合下列要求:
1 工程测量应准确的反映场地地形、地貌和地物;
2 工程测量成果应满足工程建设的总平面规划、建设用地、初步设计、施工图设计要求;
3 采用首级平面、高程控制点(网)的一级导线和二等水准测量,应与国家高一级或同级控制点(网)相联测;
4 平面测量宜采用建设场地独立坐标系统。
3.0.5 工程地质勘察应符合下列要求:
1 场地工程地质勘察应反映地形地貌、工程地质和水文地质状况,提出环境工程地质和岩土工程评价,提供工程现场试验、设计、施工依据;
2 工程地质勘察宜分阶段进行,并应与填方工程各建设阶段要求相适应。对于一般场地的勘察可分为初步勘察和详细勘察二个阶段;对于工程地质条件特别复杂以及有特殊要求的场地,尚应进行施工勘察;
3 对于水文地质条件特别复杂、施工过程中水文地质条件变化并可能引起相应工程设计方案重大调整,以及工程使用期间出现严重水文地质问题时,尚应进行专门的水文地质勘察。
3.0.6 原场地地基处理设计应符合下列要求:
1 对影响高填方地基稳定和建(构)筑物安全的原场地地基在填筑前应进行处理;
2 场地地基处理设计的主要内容应包括原地基的地表土处理、原始地形边坡和坡面处理、填挖交界过渡段处理、软弱土层处理、特殊土及不良地质作用的地基处理等;
3 对岩溶地基应对综合分析所存在的各类岩溶其埋置位置、形态大小、围岩的稳定性,以及水文地质条件等进行综合分析,并结合当地经验进行处理。
3.0.7 填筑地基设计与施工应符合下列要求:
1 填筑地基应按地基变形控制设计,并进行地基稳定性验算。
2 填筑边坡形式和坡比应根据填料的物理力学性质、工程地质条件、工况条件及边坡坡顶稳定影响区域内的使用荷载等通过稳定性计算,并结合工程经验分析确定;
3 填筑地基应采用分层填筑、分层压(夯)实、分层质量检验和分层验收;
4 填筑地基在施工期间应进行地基变形监测;并依据监测结果验算地基和填筑体的整体稳定性。
3.0.8 场地排水设计应符合下列要求:
1 地下水和地表水应采取疏导和排放相结合的办法;
2 场内排水应与场内市政工程排水相结合;
3 场外排水应结合原始地形和地貌设计,并应充分利用天然水系。
3.0.9 质量检验与监测应符合下列要求:
1 施工中应有专人负责质量控制和监测,并做好施工记录;当出现异常情况时,应及时会同设计和监理等有关部门妥善解决;施工结束后应按国家有关规定对原场地和填筑地基处理进行工程质量检验和验收;
2 对于原场地地基和填筑地基,应对填筑过程和施工完成后的地基变形进行监测。对重要的建(构)筑物或对沉降有特殊要求的填筑地基和边坡工程应进行长期监测。
3.0.10 高填方地基经处理后形成的场地地基与填筑地基应稳定、均匀和密实;对检验查明不满足质量要求的场地地基与填筑地基均不得做为建(构)筑物的地基持力层;
3.0.11 填筑地基从完成到其上建(构)筑物施工之间的自然密实期应至少跨越1个雨季。
3.0.12 建(构)筑物建造时间应根据填筑地基实测沉降趋势,结合其变形控制要求确定。
3.0.13 高填方工程应采取措施防止水土污染和流失。
4 工程测量和勘察
4.1 一般规定
4.1.1 工程测量和勘察成果应满足工程建设用地、规划预留区和建设项目的规划、设计及施工要求。测量和勘察内容及方法应根据工程情况、地质条件和勘察阶段确定。
4.1.2 工程测量应采用国家统一坐标系统和高程系统。
4.1.3 与设计阶段相适应的工程测量应符合下列要求:
1 工程测量工作应在工程地质勘察之前进行;
2 工程测量范围应为已批准的工程建设项目总平面规划范围;
3 工程测量应设置平面和高程控制点(网),首级平面、高程控制点,应设埋标石;
4 初步勘察阶段的工程测量,应根据场地规划设置控制点,建立测量控制网,并宜进行比例为1:2000~1:5000的地形测量;
5 详细勘察阶段的工程测量,按设计要求或采用20m×20m~40×40m的方格网进行地形图测量,地形图比例宜为1:1000,对填方区沟谷台地的地形图比例宜为1:200;
6 对工程测量范围内的沟、坑、塘等地形变化较大区域宜进行比例为1:100~1:200的平面图测量,并对场内沟、坑、塘按每间隔20m~40m进行测量并按测点绘制横剖面;
7 对排水构筑物、道路和管线应测定其位置、沟底、沟顶高程、结构尺寸,并绘制竖向比例尺为1:100、纵横向带状地形图比例尺为1:2000的断面图,标桩距宜为40m,地形地物变化处应加桩。对于地形复杂、穿越障碍物地段尚应测绘1:500地形图。
4.1.4 场地的复杂程度和等级划分应符合表4.1.4的规定:
表4.1.4 场地的复杂程度和等级划分
场地复杂程度 | 复杂等级 | 场地条件 |
复杂场地 | 一级 | 1 地震设防烈度等于或大于8度,分布有地震液化可能性砂土、粉土层的地段 |
一般场地 | 二级 | 1 地震设防烈度等于7度,分布有地震液化可能性砂土、粉土层地段 |
简单场地 | 三级 | 1 地震设防烈度等于或小于6度的场地 |
注:对建筑抗震有利、不利和危险的地段的划分应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定。
4.1.5 场地地基等级划分应符合表4.1.5的要求。
表4.1.5 场地地基等级划分
场地地基等级 | 地基条件 |
一级地基 | 1 岩土种类多,性质变化大,地下水对填方工程影响大,且需特殊处理 |
二级地基 | 1 岩土种类较多,性质变化较大,地下水对填方工程有不利影响 |
三级地基 | 1 岩土种类单一,性质变化不大,地下水对工程无影响 |
4.1.6 场地工程地质勘察等级应根据场地复杂程度、原场地地基的等级按表4.1.6确定。
表4.1.6 勘察等级划分
勘察等级 | 确定条件 | |
场地复杂程度 | 场地地基等级 | |
甲级 | 一级场地(复杂场地) | 一、二、三级 |
乙级 | 二级场地(一般场地) | 二级或三级 |
三级场地(简单场地) | 二级 | |
丙级 | 三级场地(简单场地) | 三级 |
4 工程测量和勘察
4.1 一般规定
4.1.1 工程测量和勘察成果应满足工程建设用地、规划预留区和建设项目的规划、设计及施工要求。测量和勘察内容及方法应根据工程情况、地质条件和勘察阶段确定。
4.1.2 工程测量应采用国家统一坐标系统和高程系统。
4.1.3 与设计阶段相适应的工程测量应符合下列要求:
1 工程测量工作应在工程地质勘察之前进行;
2 工程测量范围应为已批准的工程建设项目总平面规划范围;
3 工程测量应设置平面和高程控制点(网),首级平面、高程控制点,应设埋标石;
4 初步勘察阶段的工程测量,应根据场地规划设置控制点,建立测量控制网,并宜进行比例为1:2000~1:5000的地形测量;
5 详细勘察阶段的工程测量,按设计要求或采用20m×20m~40×40m的方格网进行地形图测量,地形图比例宜为1:1000,对填方区沟谷台地的地形图比例宜为1:200;
6 对工程测量范围内的沟、坑、塘等地形变化较大区域宜进行比例为1:100~1:200的平面图测量,并对场内沟、坑、塘按每间隔20m~40m进行测量并按测点绘制横剖面;
7 对排水构筑物、道路和管线应测定其位置、沟底、沟顶高程、结构尺寸,并绘制竖向比例尺为1:100、纵横向带状地形图比例尺为1:2000的断面图,标桩距宜为40m,地形地物变化处应加桩。对于地形复杂、穿越障碍物地段尚应测绘1:500地形图。
4.1.4 场地的复杂程度和等级划分应符合表4.1.4的规定:
表4.1.4 场地的复杂程度和等级划分
场地复杂程度 | 复杂等级 | 场地条件 |
复杂场地 | 一级 | 1 地震设防烈度等于或大于8度,分布有地震液化可能性砂土、粉土层的地段 |
一般场地 | 二级 | 1 地震设防烈度等于7度,分布有地震液化可能性砂土、粉土层地段 |
简单场地 | 三级 | 1 地震设防烈度等于或小于6度的场地 |
注:对建筑抗震有利、不利和危险的地段的划分应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定。
4.1.5 场地地基等级划分应符合表4.1.5的要求。
表4.1.5 场地地基等级划分
场地地基等级 | 地基条件 |
一级地基 | 1 岩土种类多,性质变化大,地下水对填方工程影响大,且需特殊处理 |
二级地基 | 1 岩土种类较多,性质变化较大,地下水对填方工程有不利影响 |
三级地基 | 1 岩土种类单一,性质变化不大,地下水对工程无影响 |
4.1.6 场地工程地质勘察等级应根据场地复杂程度、原场地地基的等级按表4.1.6确定。
表4.1.6 勘察等级划分
勘察等级 | 确定条件 | |
场地复杂程度 | 场地地基等级 | |
甲级 | 一级场地(复杂场地) | 一、二、三级 |
乙级 | 二级场地(一般场地) | 二级或三级 |
三级场地(简单场地) | 二级 | |
丙级 | 三级场地(简单场地) | 三级 |
4.2 工程测量
4.2.1 首级平面、高程控制点(网)测量应符合下列要求:
1 应符合现行国家标准《工程测量规范》GB 50026中的一级导线和二等水准测量要求,加密及独立地段的平面、高程控制点(网)可采用图根导线和三等水准,并应与国家高一级或同级控制点(网)相联测,联测的精度可采用相应等级的要求,当无二等水准点时,可引用三等水准点;
2 首级平面、高程控制点(网),可沿轴线及其延长线一侧或两侧布置,间距宜为200m~400m;平面控制网的布网精度应符合1:500比例尺地形图测量精度的要求;
3 高程控制点(网)的布置可与平面控制点(网)的布置相结合,并可利用相应平面控制点作为高程控制点。
4.2.2 控制测量应符合下列要求:
1 初步设计阶段控制测量应建立适用于场地建设各设计阶段的永久性首级控制网,首级控制网的等级应根据工程规模、控制网的用途和精度要求合理选择;
2 施工图设计阶段测量应布设满足相关规范精度指标的加密网,并可越级布设或同等级扩展;
3 控制测量应满足地形测量和后期工程建设的定位要求,精度应满足于场地各个建设阶段的测量要求;
4 控制点应布设延长线,并应埋设作为场地永久性平面、高程控制点的标石(基岩标)。每条延长线上两端各设置2~3个永久性标石,必要时应选择适当的位置建立2~3个设在基岩上并应有相应的保护措施的基准标石。
4.2.3 高程控制测量应符合下列要求:
1 高程系统采用1985国家高程基准或采用1956年黄海高程系统;
2 无法联测高等级高程控制点时,高程控制网内复核精度应达到相应水准测量等级的要求;
3 施工图设计阶段高程控制测量应以二等水准网作为首级高程控制网,其他等级可布设三~五等水准测量。
4.2.4 施工控制网测量应符合下列要求:
1 在场地土石方施工前,应根据场地定位和细部施工放样的需要,布设施工控制网;
2 施工控制网应包括平面控制测量和场地高程控制测量;
3 施工控制网精度应满足平面轴线误差不大于50mm、高程误差不大于3mm;
4 网格线点的间距宜为50m,按一级导线或二级导线精度测设,高程采用二等水准精度进行施测。
4.2.5 地形图的基本等高距应符合表4.2.5的要求。
表4.2.5 地形图的基本等高距(m)
地形倾角(α) | 比 例 尺 | |||
1:500 | 1:1000 | 1:2000 | 1:5000、10000 | |
a < 3° | 0.5 | 0.5 | 1 | 2 |
3° ≤ a < 10° | 0.5 | 1 | 2 | 5 |
10° ≤ a < 25° | 1 | 1 | 2 | 5 |
a ≥ 25° | 1 | 2 | 2 | 5 |
注:一个测区同一比例尺,宜采用一种基本等高距。
4.2.6 施工测量应包括施工区原始地形图或断面图测绘,放样测站点的测设,开挖、填筑轮廓点的放样,竣工地形图及断面图测绘,工程量计算和验收测量等。
4.2.7 放样测站点可采用各种交会方法、导线测量方法或GPS定位方法进行测设。放样测站点的点位限差应符合表4.2.7的要求。
表4.2.7 放样测站点的点位限差(mm)
项目 | 点位限差 | |
平面 | 高程 | |
混凝土浇筑工程 | ±15 | ±15 |
土石料开挖、填筑工程 | ±35 | ±35 |
4.2.8 开挖工程放样应测放出设计开挖轮廓点,点位限差应符合表4.2.8的要求,并用明显标志加以标记。
表4.2.8 开挖轮廓放样点的点位限差(mm)
轮廓放样点位 | 点位限差 | |
平面 | 高程 | |
附属物轮廓点 | ±100 | ±100 |
土、砂、石覆盖面开挖轮廓点 | ±150 | ±150 |
4.2.9 开挖施工过程中,应经常在适当部位以醒目的标志标明桩号、高程和开挖轮廓点;开挖部位接近竣工时应及时测放基础轮廓点和散点高程,并将欠挖部位及尺寸标于实地;必要时,在实地以适当密度标出开挖轮廓点以备验收之用。
4.2.10 开挖后,应及时测绘地形图或断面图。对有地质缺陷的部位应详细测绘地形图。
4.2.11 断面图测量应符合下列要求:
1 工程开工前应实测工程部位的原始地形图或断面图;施工过程中应及时测绘不同材料的分界线,并定期测绘收方地形图或断面图;工程竣工后应实测竣工地形图或竣工断面图;各阶段的地形图和断面图为工程量计算和工程结算的依据;
2 断面间距应根据用途、工程部位和地形复杂程度选择,宜为5m~20m,有特殊要求的部位按设计要求执行,断面宽度应超出工程部位边线5m~10m;
3 填筑地基的竣工地形图或断面图比例尺应选用1:200,地质缺陷地形图应视面积大小确定比例尺;收方图的比例尺宜为1:500或1:200,大范围的收方图的比例尺可选用1:1000;
4 断面测量时测点的精度宜符合表4.2.11的要求。
表4.2.11 断面测量测点的精度要求(mm)
断面类别 | 点位限差 | |
平面 | 高程 | |
原始、收方断面 | ±10 | ±10 |
土石方工程竣工断面 | ±5 | ±5 |
附属物竣工断面 | ±2 | ±2 |
4.2.12 施工过程中应定期测算已完成的工程量,并应以测量收方的工程量计算成果为依据。
4.2.13 施工测量资料整理应符合下列要求:
1 每次测量放样作业结束后应及时整理测量放样记录手簿、放样计算数据资料、测量放样通知单、测量放样交样单或测量检查成果表,并按工程项目或工程部位归档保存;
2 每次测量收方工作完成后应及时将收方地形图、断面图、工程量计算表及外业数据资料整理保存;
3 单项工程竣工后应及时整理竣工测量记录手簿、各种竣工图表、使用的设计图纸和测量技术总结。
4.2.14 竣工测量应随施工的进展逐步采集资料。单项工程完工后,应进行一次全面的竣工测量,施测精度应不低于施工测量放样的精度;竣工测量的部位应事先与设计、监理、施工管理单位协商。
4.2.15 竣工测量宜包括下列主要项目:
1 开挖底面的1:200~1:500竣工地形图(或高程平面图);
2 关键部位与设计图同位置的开挖竣工纵、横断面图;
3 地下工程开挖、衬砌或支护结构竣工断面图;
4 地下水过流部位或隐蔽工程的形体;
5 各种主要孔、洞的形体;
6 变形监测设备埋设、安装竣工图;
7 边坡的固定锚索、锚杆立面图和平面图、测绘施工区竣工平面图等需要竣工测量的项目。
4.3 工程地质勘察
4.3.1 高填方场地工程地质勘察前应收集下列资料:
1 总平面规划和地势设计资料;
2 建设场地分区情况及相应的工程地质勘察技术要求。
4.3.2 工程地质勘察范围应根据本规范第3.0.2条建设场地分区确定。
4.3.3 初步勘察阶段应符合下列要求:
1 初步查明填方区岩土特性和软弱层的分布,岩溶和其它可能存在的不良地质体的分布范围和规模,确定岩石面分布情况,初步判定地表岩溶和地下岩溶的分布及形态;
2 初步查明挖方区料场填料的工程性质、风化程度、分布区域和储量、石料可挖性、土石储量和土石比例;
3 初步查明场区土层冻结深度和冰冻期;
4 初步查明场地主要地质构造、地震烈度、工程地震特征;
5 进行环境工程地质评价和地质灾害预测,提出防治和监测措施建议;
6 对不良地质作用、特殊性岩土、边坡稳定性及土石方工程应作出初步分析、评价及处理建议。
4.3.4 详细勘察阶段应符合下列要求:
1 查明填方区域的地层分布、不良地质作用、岩土层的物理力学性质指标,软弱地层、岩溶发育的位置与规模,并作出稳定性评价,对地基处理提出建议;
2 对挖方区各种填料进行分类和详细评价,并提供各种填料的比例和各种料源分布平面图及相应的工程技术参数;挖方区作为填方来源、料场时,应按本规范附录A对填料进行分类;
3 挖方区挖至设计高程后应进行勘察,查明地面下有无软弱地层、岩溶与土洞和其它不良地质作用,评价其工程影响,提出处理意见和建议;
4 查明场区地下水的补给、径流、排泄条件及水位埋深、动态变化及与地表水体的相互联系等水文地质条件,并提出地下水和地表水处理的建议;
5 边坡区应查明岩土层分布情况及影响边坡稳定的工程地质问题,提供边坡稳定分析及计算所需的物理、力学参数;
6 对可能采用的地基处理方案,应提供地基处理设计和施工所需的岩土特性参数和注意事项,分析有关的工程环境问题;
7 查明场区内可液化的地层、断裂破碎带的分布情况,进行填方场地环境工程地质评价和地质灾害预测,提出不良地质作用的防治和监测措施建议。
4.3.5 场地工程地质勘察方法应符合下列要求:
1 填方区、挖方区、边坡区宜采用钻探、原位测试和室内土工试验;
2 在岩溶发育的填方区宜采用电法、地震和地质雷达等物探手段,查明岩溶和其它不良地质作用的类型、规模和分布,并根据其发育情况布设验证、追踪钻孔;
4.3.6 场地工程勘探线(点)的布置应符合以下要求:
1 填方区勘探线可按工程范围和建设场地分区,沿地形坡向、沟谷走向等布置,勘探线(点)间距可按表4.3.6确定:
表4.3.6 勘探线(点)间距
勘察 | 勘探线(点)间距(m) | |||||
边坡用地区 | 边坡稳定影响区 | 建(构)筑物 | 一般场地坪区、规划用地方格网点 | |||
填方区 | 挖方区 | 填方区 | 挖方区 | |||
甲级 | 10~20 | 30~50 | 30~50 | 50~100 | 按国家和行业岩土工程勘察标准要求执行 | 50~100 |
乙级 | 20~30 | 50~80 | 50~80 | 100~150 | 100~150 | |
丙级 | 30~50 | 80~100 | 80~100 | 150~200 | 150~200 |
注:勘探线(点)布置应考虑后期详细勘察时的勘探点布置;
2 勘探点应沿勘探线布置,在每个地貌单元和不同地貌单元交接部位应布置勘探点;对地质条件复杂(暗河、暗沟、断层破碎带、溶洞、岩溶洼地、岩溶漏斗、地表塌陷、落水洞、溶槽及溶蚀破碎带、冲(溶)沟等)的地段应适当加密钻孔;
3 填方区、边坡区的勘探点间距和勘探深度应能满足原场地地基处理、填筑地基的变形计算与边坡稳定性计算的要求;
4 挖方区填料和料源勘察应按山体坡度陡缓情况和基岩出露情况布置勘探线,并需根据地质条件及物探成果合理布置钻孔;
5 对场区内每个岩溶漏斗、岩溶洼地和地表塌陷均应布置钻孔,钻孔数量应根据岩溶漏斗、岩溶洼地和地表塌陷的大小确定,以查明充填物及岩溶的发育情况;
6 对场区内物探所解译的洞体,采用钻探验证和控制,钻孔数量根据洞体规模情况确定;
7 在勘察过程中,钻探点的布置应充分结合物探成果、现场情况及时调整钻探点间距和深度,对各种不良地质体钻探点应布置在物探勘察有异常的地带,并根据发育程度加密勘探点。
4.3.7 各阶段勘探点的钻孔深度和原位测试应符合下列要求:
1 控制孔与一般钻孔在平面上大致均匀分布,挖方区钻孔深度应从该处地势设计高程起算;
2 勘察等级为甲级、乙级工程控制钻孔宜占勘探孔总数的1/4,丙级工程宜占1/6,岩溶突出部位宜占1/3,且每个地貌单元宜有控制钻孔;
3 钻孔深度应满足查明地基稳定性和控制性沉降计算所需的深度,查明地质构造的钻孔深度按实际需要确定。一般钻孔深度为8m~15m,控制钻孔深度可为15 m~20m或至中风化基岩内1m~3m,地下岩溶控制钻孔应进入岩溶底板完整的基岩3m~5m,探坑深度应根据实际情况确定;
4 挖方区填料勘察的钻探孔深度应根据实际地质情况确定,宜进入地势设计高程以下3m,以判明填料情况为准;岩溶补充勘察钻孔的深度应穿过表层岩溶发育带;
5 标准贯入孔(或动力触探孔)试验深度,应根据第四系地层厚度确定;静力触探孔应测试至基岩面,且宜布置在土层较厚地段;
6 用于填筑地基边坡稳定性分析所用的参数应通过室内相似条件下的密度、抗剪参数以及现场大型密度、剪切等试验确定;室内剪切试验方法宜采用直接固结快剪或三轴固结不排水剪;现场剪切试验方法宜采用直接快剪;当填料为巨粒土或粗粒土时,应采用室内大型三轴试验或现场剪切试验获取抗剪参数。
4.3.8 岩土取样和室内试验可按下列要求选择:
1 填方区、边坡区取样进行室内土工试验应能满足原场地地基处理、填筑地基的变形计算与边坡稳定性计算的要求;岩土取样须保证每层土均采取原状(黏性土和相对软弱夹层)或扰动(砂性土)土样;
2 取样的孔、坑在平面上应均匀布置,其数量应不少于勘探点总数的1/6~1/3;
3 钻探孔岩土取样孔深小于10m时,取样间距为1.5m,孔深为10m~15m时,取样间距为2.0~2.5m,每一岩土层必须取样;
4 遇地下水的钻孔宜量测地下水位,并取水样进行化验,确定其对混凝土和金属的腐蚀性。
4.3.9 室内土工试验应包括下列试验项目和内容:
1 根据岩土类别、工程类型,考虑工程分析计算要求,提供所需的岩土参数;
2 试样数量、规格、质量要求、试验项目,应符合现行国家标准的有关规定;
3 岩土样应进行常规物理试验和力学试验,对于特殊岩土尚应进行判别指标和强度指标试验;
4 深厚软弱土层,应提供次固结系数和固结试验取得的各级压力下相应的e-p数值;
5 对用于场区各类土填料,应进行重型击实试验;对各类岩土作为场内填料的适宜性,作出进一步的分析和评价;对巨粒土的密度试验,应按本规范附录B的要求进行;
6 物理力学性质试验,尚需提供有关曲线,并说明参数确定方法。
4.4 水文地质勘察
4.4.1 水文地质勘察可与工程地质勘察合并进行,在可能发生严重渗漏和大面积浸没的地区、水文地质条件复杂地区应进行专门性的水文地质勘察。
4.4.2 符合下列条件之一可确定为水文地质条件复杂地区:
1 岩溶发育地区;
2 含水层多且含水岩组变化大;
3 地下水补给、迁流、排泄条件复杂或地下水位存在明显异常等;
4 地质构造复杂,岩体透水性强;
5 有较高的承压水头和承压含水层分布。
4.4.3 专门的水文地质勘察应单独进行水文地质测绘。水文地质测绘的比例尺及范围应根据勘察阶段、工程特点和场地水文地质条件的复杂程度确定。
4.4.4 水文地质物探应根据被探测对象的物性特征,采用有效方法进行综合探测。关键点位及典型地段的探测成果应经钻探或其它手段验证。水文地质试验应以原位测试为主,室内试验为辅。试验的位置、数量和方法应结合勘察阶段和工程特点确定。
4.4.5 水文地质勘察应符合下列要求:
1 应根据区域水文地质条件,分析工程修建后区域水文地质条件改变可能引起的环境地质和地质灾害问题,并做出评价;
2 勘察内容应包括区域地形地貌、地层岩性、地质构造、水文气象、植被分布等及其与水文地质条件的关系,区域水文地质特征,地下水的赋存条件与分布规律,地下水的水质、水量及其补给条件与运动规律,必要时进行水文地质分区,含(透)水层和隔水层的埋藏与分布特征;
3 搜集和分析研究区域自然地理、地质和水文地质资料,包括水利、地质、交通、农业、城建等有关部门的勘探成果及水井资料;
4 在水文地质研究程度较高、现有资料较多的地区,可以编图工作为主,必要时进行踏勘验证;
5 在基本水文地质资料缺乏的地区应进行区域水文地质线路调查,重点地段可采用简易勘探手段验证;也可利用卫片、航片等遥感资料进行水文地质解译,必要时进行现场验证;
6 编制区域水文地质调查成果。
4.4.6 各设计阶段相适应的水文地质勘察应符合下列要求:
1 调查场区地下水的类型、补给来源、排泄条件、历年最高地下水位、近3~5年最高地下水位,初步确定水位变化幅度,并实测地下水位;必要时应设长期观测孔;
2 调查场区附近的河流、水系、水源及水的流向、流速、流量,10年、15年、20年的水位标高;
3 调查场区附近河流的历年最高洪水位及其发生时间、淹没范围;
4 当地下水有可能浸湿基础时,应根据其埋藏特征采取有代表性的水样进行腐蚀性分析,评价地下水对水泥混凝土、金属材料有无腐蚀性;
5 在冻土地区,应评价地下水对土的冻胀和融陷的影响。
4.4.7 勘察等级为甲级的填方场地工程,当水文地质条件对地基评价和工程降水、防水有重大影响时,专门的水文地质勘察应符合下列要求:
1 查明含水层和隔水层的埋藏条件,地下水类型、流向、水位及其变化幅度;当有多层对工程有影响的地下水时,应分层量测地下水位,并查明互相之间的补给关系;
2 查明场地地质条件对地下水赋存和渗流状态的影响;必要时应设置观测孔,或在不同深度处埋设孔隙水压力计,量测压力水头随深度的变化;
3 通过现场试验,测定土层的渗透系数等水文地质参数。
4.4.8 岩溶区水文地质勘察应符合下列要求:
1 查明岩溶区的水文地质条件,对工程场地存在的岩溶水文地质问题进行分析评价,为工程设计和施工提供处理建议;
2 勘察内容应符合下列要求:
1)岩溶地貌发育特征及与邻近河流之间的关系,可能出现渗漏的低邻谷高程、距离,河弯捷径长度,本河流裂点及下游排泄基准面高程、距离等;
2)新构造运动特点及其对岩溶发育的控制作用,褶皱、断裂性质及空间展布情况;岩溶特征、规模、分布、发育规律,岩溶洞穴类型、规模、充填物及其空间分布规律,延伸性及贯通性,岩溶发育随深度的变化情况等;
3)相对隔水层的岩性组合特征、厚度、延伸分布及其封闭条件;
4)岩溶含(透)水层的类型及其富水性、透水性,水补给源、补给方式和渗流条件、形式;
5)岩溶水流动系统的边界和水文地质结构特征、水动力特征,地下水水位、流量、水质的动态变化规律,地下水分水岭位置、高程;
6)对岩溶渗漏及建筑物区渗透变形问题进行评价,提出防渗处理建议。
3 水文地质物探应采用综合物探的方法,探测内容应包括地下水位,岩溶通道及隔水层埋深等;
4 水文地质勘探钻孔布置应符合下列要求:
1)钻孔布置应兼顾观测网与数值模拟的需要,相对隔水层被断层切割或相变为可溶岩的地段、强岩溶渗漏带应布置控制性钻孔;
2) 河间地块、河湾地带等可疑渗漏带应布置勘探剖面,钻孔间距可为50m~200m;
3) 当无相对隔水层时,孔深应进入弱岩溶化岩体不小于10m;对岩溶洞穴可采用平硐开挖追索。
5 水文地质试验应符合下列要求:
1) 钻孔进入正常蓄水位以下的岩体均应进行压(注)水试验,地下水位以下代表性地段宜进行抽水试验;
2) 河岸及河床均应至少有一个钻孔,随钻进按孔深每20m~30m测一次稳定的内、外管水位与相应时段河流水位,并分层取水样3组以上进行水质分析,终孔一段时间后宜观测钻孔中地下水位并绘制曲线;
3) 钻孔钻进中遇承压水时应测定承压水头,当承压水头高出孔口时应进行涌水试验,并测量水温,取水样作水质分析;
4) 分水岭或岸坡钻孔遇重要洞穴时和有水注入的落水洞均应进行示踪试验;试验时应测定投放点与接收点的地下水位;
5) 有条件的地方,宜进行堵洞抽水试验,并布置相应观测网;
6) 对岩溶洞穴充填物应取样进行物理性试验、渗透变形试验,必要时进行破坏性压水试验,绘制P-Q关系曲线。
6 岩溶区渗漏问题评价应符合下列要求:
1)应根据地形地貌、地层结构、地质构造、岩溶发育程度及其空间分布规律、河谷岩溶水动力条件、地下水位等对岩溶区水库渗漏问题进行综合判定;
2)岩溶渗漏量估算可视具体情况采用工程类比法、地下水动力学法、水力学法、水量均衡法、数值法进行;
3)当岩溶渗漏对工程正常运用或安全造成不利影响时,应提出相应的处理建议。
4.4.9 边坡水文地质勘察应符合下列要求:
1 查明边坡地段的水文地质条件,研究分析地下水对边坡稳定性的影响,为工程边坡设计处理提供水文地质资料;
2 勘察内容应符合下列要求:
1)各透(含)水层、相对隔水层的岩性、厚度、渗透性及空间分布特征;
2)地下水补给、径流和排泄条件,各含水层地下水位及其动态变化规律,地表水与地下水的水力联系;
3)地下水出露情况,主要包括:泉井类型、出露高程、涌水量及其动态变化,勘探洞及天然洞穴内地下水的出渗情况、变化规律及其与周边地质环境的关系;
4)分析评价地表水(包括库水)和地下水活动可能产生的冲刷、溶解、软化、潜蚀、静水压力和动水压力的变化等对边坡稳定性的影响;
5)分析评价降水入渗、泄水雨雾对边坡稳定性的影响。
3 水文地质物探应根据工程区水文地质条件和探测的结果选择合适的方法进行;
4 水文地质勘探各勘探剖面及勘探点的布设应与工程地质勘察结合,必要时可适当加密;勘探点深度应满足水文地质测试、试验和监测的要求;
5 水文地质试验应视边坡具体情况采用现场压水试验或注水试验测定边坡岩土体的渗透性,试验组数可根据需要确定。
5 原场地地基
5.1 一般规定
5.1.1 原场地存在的软弱土层、特殊土和不良地质作用地层,或地基变形和稳定性不能满足建(构)筑物地基要求时应进行处理。
5.1.2 原场地地基处理后应满足填筑地基对变形及稳定性的要求。
5.1.3 原场地地基处理设计和施工前应综合考虑场地排水、截水、防洪等措施,施工中应对周围环境采取保护措施,并进行环境和水质监测。
5.1.4 原场地处理地基检测宜采用钻探取样、动力触探、静力触探及载荷试验等室内土工试验和原位测试方法。
5.1.5 原场地地基处理除应满足本规范要求外,尚应符合国家现行相关标准的规定。
5 原场地地基
5.1 一般规定
5.1.1 原场地存在的软弱土层、特殊土和不良地质作用地层,或地基变形和稳定性不能满足建(构)筑物地基要求时应进行处理。
5.1.2 原场地地基处理后应满足填筑地基对变形及稳定性的要求。
5.1.3 原场地地基处理设计和施工前应综合考虑场地排水、截水、防洪等措施,施工中应对周围环境采取保护措施,并进行环境和水质监测。
5.1.4 原场地处理地基检测宜采用钻探取样、动力触探、静力触探及载荷试验等室内土工试验和原位测试方法。
5.1.5 原场地地基处理除应满足本规范要求外,尚应符合国家现行相关标准的规定。
5.2 环境防护
5.2.1 环境保护工程的设计应符合下列要求:
1 结合区域环境防护现状,因地制宜、合理布局,并与周边环境和景观相协调;
2 减少破坏原始地貌、天然林、人工林及草地;
3 采取临时防护措施,减少施工产生的废弃土。
5.2.2 防止水土污染和流失的措施应符合下列要求:
1 考虑土地资源的合理利用,缩短临时占地使用时间;
2 在崩塌、滑坡危险区和泥石流易发区严禁取土、挖砂、采石;
3 排水沟渠排出的水不得直接排放到饮用水源、农田、鱼塘中;
4 含油污废水和生活污水排放、垃圾掩埋或处理应符合环保部门的规定;
5 当使用工业废渣作为填筑材料时,对其中的可溶性和有害物质,应进行处理。
5.2.3 原场地地表土处理应符合下列要求:
1 应根据弃土量设定弃土场,并应采取保护环境的措施;
2 地表土清除后地面应进行碾压;
3 当场地存在污染土时,清除厚度宜根据实际状况确定。
5.2.4 高填方工程因开挖、排弃、堆填改变原场地及周边环境条件时,应根据地形、地质、水文条件、施工方式等,采取拦挡、削坡、护坡、截排水等保护措施。
5.2.5 填筑地基外的丘陵区、漫岗区和土石山区的坡面应采取防止暴雨径流由坡面和沟头进入填筑地基的措施。
5.3 原场地地基处理
5.3.1 原场地地基处理设计时,应综合考虑场地条件、填方高度、周边环境等要求进行技术、经济比较,并结合现场试验后确定地基处理方法。
5.3.2 原场地浅层软弱土层处理,当缺少试验资料和地区经验时,可按下列要求处理:
1 对土层厚度小于4m的浅层软塑状态的软弱土层,宜采用换填法经压(夯)实法处理;换填材料宜选用块石、碎石等透水性强的材料,填料最大粒径不宜大于400mm,并应小于分层填筑厚度的2/3;
2 对土层厚度小于4m的浅层可塑状态的黏性土层宜采用强夯置换法处理;置换材料宜选用块石、碎石等透水性强的材料,填料最大粒径不宜大于400mm;
3 对土层厚度大于4m的软弱土层宜采用挤密法或复合地基法处理;
5.3.3 对新近填土、湿陷性土和断裂破碎带的松散岩土宜采用强夯法处理;
5.3.4 建(构)筑物地基主要受力层范围内对基岩面为单向倾斜、岩面坡度大于10%时,基底下挖填零线开挖深度不小于3m后按坡度为1:10~1:8开挖成斜坡,采取分层回填处理;
5.3.5 当基底设计标高以下3m范围内有石芽、石笋、大块孤石时,应进行破碎摊铺后采用压(夯)实法处理。
5.3.6 原始坡面与浅层填筑地基接合处的设计应符合下列要求:
1 填方区内原始坡度大于1:5时,应在场地设计标高下8m范围内沿顺坡方向开挖坡度为1:2台阶,台阶高度宜为0.5m~1.0m,宽度宜为1.0m~2.0m,顶面宜向内倾斜,坡度宜为1%~2%;
2 台阶部位应分层填筑压(夯)实法处理,填筑地基与台阶面应形成良好的结合;
3 接合处采用粗粒土料和土夹石混合料填筑时可采用强夯法处理,采用细粒料填筑时可采用振动碾压或冲击压实法处理;
4 接合处处理压(夯)实指标应符合表5.3.6的规定;
表5.3.6 接合处处理压(夯)实指标
项目 填料类别 | 强夯地基 | 压实地基 | ||
分层控制厚度 | 地基土 | 分层控制厚度(m) | 地基土 | |
细粒料 | 3.5~4.0 | 压实系数λc≥0.96 | 0.3~0.4 | 压实系数λc≥0.96 |
粗粒料 | 3.5~4.0 | 干密度ρd≥2.2t/m3 | 0.4~0.5 | 干密度ρd≥2.2t/m3 |
注:1 强夯收锤标准:点夯最后两击的平均夯沉量应小于50mm;
2 压实系数λc为土的控制干密度ρd与最大干密度ρdman的比值;细粒土的最大干密度宜采用标准击实试验法确定;粗粒土的最大干密度宜采用重型击实试验法确定;巨粒土的干密度试验要点见附录B。
5 原始坡面与浅层填筑地基接合处强夯可按图5.3.6所示处理。
图5.3.6 接坡强夯处理示意图
5.3.7 填挖交界面过渡段处理设计应符合下列要求:
1 对填挖交界面的挖方界面应设过渡段。建(构)筑物区采用浅基础时,过渡段应按基础设计底标高下在挖方界面0.6m~3.0m范围内按1:10~1:8开挖成斜坡,一般场地平整区和规划预留发展区应按本规范第5.3.4条的要求处理;
2 过渡段填挖交界面3.0 m~8.0m范围内应按坡度1:2开挖成台阶;
3 对基础设计底标高下0.6m~8.0m 范围内的填料和压(夯)实法应与填方区相同;填料为巨粒土料、粗粒土料和土夹石混合料时可采用强夯法处理,填料为土夹石混合料或细粒料时可采用振动碾压法处理;
4 填挖交界面过渡段处理的压(夯)实指标应符合表5.3.7的要求。
图5.3.7 填挖交界面过渡段强夯处理示意图
5.3.8 当场区内溶洞和土洞对工程有影响时,应根据下列条件进行处理设计:
1 洞体大小、高度、埋藏深度、洞体形状、洞体分布特征;
2 顶板厚度及破碎程度以及覆盖层岩性与分布;
3 充填物性质、充填厚度、密实程度、水流冲蚀稳定性;
4 地下水位、地下水流及间歇性;
5 地震基本烈度与设防烈度,地震断裂及裂隙发育情况;
6 工程场地分区或建(构)筑物情况,填方厚度,填筑材料与填筑方法等。
5.3.9 溶洞和岩溶裂隙的处理应根据埋置位置、大小、围岩的稳定性,以及水文地质条件等进行综合分析确定,处理设计应因地制宜,结合当地经验;在无当地经验可借鉴时,宜按下列要求进行设计:
1 当洞口直径小于2m、且围岩稳定、顶板完整时,宜采用填塞或跨越等方法处理;当洞口直径大于2m,小于5m,且围岩稳定、顶板完整或溶洞数量较少时,可采用梁、板和拱等跨越结构进行处理,跨越结构应具备稳定的支撑条件;
2 对于直径大于5m的溶洞,可采用分层回填具有级配良好的块石、碎石进行强夯法处理或调整建筑物的平面位置;
3 溶洞围岩不稳定、风化较严重、顶板破碎或所处的位置较重要时,可采用注浆加固或清爆填塞强夯等方法处理。
5.3.10 对工程有影响的土洞可按下列方式处理:
1 对埋深不大于3m的土洞,可挖除塌落的松散土和软土,回填具有级配良好的块石、碎石进行强夯法处理;地下水丰富时应设置排泄通道;
2 对埋深大于3m的土洞,可通过钻孔,灌入砂土或砾石处理,并辅以强夯法处理;
3 对重要建筑区域可采用桩基础,桩应穿过土洞到基岩的顶部或进入良好持力层。
5.3.11 对岩溶漏斗、岩溶洼地应根据所处工程场地分区和充填土层厚度,可采用下列不同能级的强夯法处理:
1 当充填物厚度不大于5m时,宜采用强夯法处理,单击夯击能1000kN·m~3000kN·m,夯击击数可按最后两击的平均夯沉量小于或等于50mm控制;
2 当充填物厚度大于5m、小于或等于8m时,宜采用强夯法处理,单击夯击能3000kN·m~4000kN·m,夯击击数可按最后两击的平均夯沉量小于或等于80mm控制;
3 当充填物厚度大于8m时,宜采用强夯法处理,单击夯击能4000kN·m~6000kN·m,夯击击数可按最后两击平均夯沉量小于或等于150mm控制。
5.3.12 对落水洞,可按下列要求采取过滤层处理:
1 清理洞体周围及洞体内的草皮、树根、植被土和松动的岩体;
2 自洞底至洞口宜采用由大到小逐级不同粒径的碎石填筑形成过滤层;
3 在洞顶洞径范围内可采用单击夯击能为2000kN·m~3000kN·m的强夯法处理;
4 洞口表层填料要求不均匀系数Cu大于10,曲率系数Cc为1~3,含泥量不得超过5%,最大粒径不宜大于200mm。在洞口周围外延5m范围铺设一层土工布,在土工布上、下表面分别铺设一层200mm厚的砂砾石保护层。
5.3.13 原场地地基处理效果检验应包括施工阶段的质量检验以及竣工后的验收检验,质量检验应符合国家现行相关技术标准的规定。
5.3.14 对块石、碎石及土夹石垫层处理的地基进行检验后,对探坑或重型动力触探孔等应及时填实恢复。
5.3.15 施工过程中应对原场地地基进行地下水位监测。
6 填筑地基
6.1 一般规定
6.1.1 填筑地基设计前应取得下列资料:
1 当地的气象水文、地形地质、防洪专业规划、建设总体规划和社会经济等基本资料;分期施工或改(扩)建工程,应具备已建高填方工程现状及使用情况等资料;
2 工程场地分区和地势设计资料;
3 土石方料源勘察资料;
4 当地经验和施工条件等资料。
6.1.2 填筑地基设计应遵循下列基本原则:
1 填筑地基应满足稳定、均匀、密实等要求,同时应考虑抗冲刷、周边生态、环境保护等要求;
2 建设场地位于抗震设防烈度为7度及以上地区的填筑地基,应进行抗震设计;
3 应进行地基变形和稳定性分析。对抗震设防烈度为6度及6度以上地区的填筑地基应进行地震工况稳定性验算。
6.1.3 填筑地基设计应包括土石方填筑设计和填筑体压(夯)实设计,以及质量检验和监测设计等。
6.1.4 高填方工程应在大面积填筑施工前,选择具有代表性场地进行试验,通过试验验证和优化设计指标和参数、施工工艺、检验和监测项目以及相关的技术指标等。
6.1.5 应建立现场实验室,对填筑材料取样,进行填料性质、颗粒分析、击实等试验。
6.1.6 填筑地基应分层填筑、分层压(夯)实、分层检测和验收。
6.1.7 填筑过程中,应保证观测仪器埋设与监测工作的正常进行,保护埋设仪器和测量标志完好无损。
6 填筑地基
6.1 一般规定
6.1.1 填筑地基设计前应取得下列资料:
1 当地的气象水文、地形地质、防洪专业规划、建设总体规划和社会经济等基本资料;分期施工或改(扩)建工程,应具备已建高填方工程现状及使用情况等资料;
2 工程场地分区和地势设计资料;
3 土石方料源勘察资料;
4 当地经验和施工条件等资料。
6.1.2 填筑地基设计应遵循下列基本原则:
1 填筑地基应满足稳定、均匀、密实等要求,同时应考虑抗冲刷、周边生态、环境保护等要求;
2 建设场地位于抗震设防烈度为7度及以上地区的填筑地基,应进行抗震设计;
3 应进行地基变形和稳定性分析。对抗震设防烈度为6度及6度以上地区的填筑地基应进行地震工况稳定性验算。
6.1.3 填筑地基设计应包括土石方填筑设计和填筑体压(夯)实设计,以及质量检验和监测设计等。
6.1.4 高填方工程应在大面积填筑施工前,选择具有代表性场地进行试验,通过试验验证和优化设计指标和参数、施工工艺、检验和监测项目以及相关的技术指标等。
6.1.5 应建立现场实验室,对填筑材料取样,进行填料性质、颗粒分析、击实等试验。
6.1.6 填筑地基应分层填筑、分层压(夯)实、分层检测和验收。
6.1.7 填筑过程中,应保证观测仪器埋设与监测工作的正常进行,保护埋设仪器和测量标志完好无损。
6.2 填筑材料
6.2.1 填筑材料应符合下列要求:
1 巨粒土料。块石、碎石、卵石、角砾、圆砾和石屑应具有级配良好,粒径大于2mm的颗粒质量宜超过总质量的70%,最大粒径不得大于800mm,并小于填筑层厚度的2/3,不得含有植物土、生活垃圾等。
2 粗粒土料。粒径大于2mm的碎石、卵石、角砾、圆砾等粗粒土质量应超过总质量的50%,且不得含有大于100mm粒径的黏土块、植物土、生活垃圾等;
3 土夹石混合料。粒径大于2mm的碎石、卵石、角砾、圆砾等粗粒土质量占总质量的30%~50%,最大粒径不得大于800mm,并小于填筑层厚度的2/3,不得含有大于100mm粒径的黏土块、植物土、生活垃圾等;
4 巨粒土料、粗粒土料和土夹石混合料的颗分分析应按本规范附录C确定;
5 细粒土料。不得含有大于100mm粒径的黏土块、膨胀土、冻土、污染土和生活垃圾等;有机质含量不得大于5%;填料的含水量宜为最优含水量。
6 当采用其它填筑材料时,应通过水稳性、耐久性和无(有)害性等试验后确定。
6.2.2 填筑材料选择应符合下列要求:
1 建(构)筑物区和边坡区应优先选用巨粒土或粗粒土料;建(构)筑物区拟采用桩基时,应避免使用影响后续地基基础施工的填料,如大块石等。
2 一般场地平整区宜选用土夹石混合料;
3 规划预留发展区可选用细粒土料或土夹石混合料;
4 填料最大粒径应结合填筑及压(夯)实施工方法确定,并具有级配良好;
5 细粒土填料的含水量和有机质含量应满足要求。
6.3 填筑地基设计与施工
6.3.1 土石方填筑设计应根据挖方区填料勘察成果,结合地势设计和工程场地分区统一确定。并应符合下列要求:
1 应符合就近取料、挖填平衡、节约土地、保护环境的要求;
2 应绘制填筑区断面图、挖填方分区图、土石方调配图,并应提供工程量清单等;
3 应确定挖填方分区的平整标高、纵横坡度、边坡坡形和坡比;以及松铺系数、密实度等参数。
6.3.2 应根据填筑材料天然密实度体积进行体积折算。体积折算系数宜通过试验确定。当缺少试验资料时,可按表6.3.2采用。
表6.3.2 体积折算系数表
填筑材料类别 | 天然密实度体积 | 松铺体积 | 压实方体积 |
巨粒土、粗粒土料 | 1.0 | 1.50~1.70 | 1.20~1.35 |
混合粗粒土料、土夹石料 | 1.0 | 1.15~1.25 | 0.90~1.10 |
细粒土料 | 1.0 | 1.25~1.35 | 0.85~0.90 |
6.3.3 应通过试验,确定下列设计参数和施工方法:
1 填筑高度、边坡坡形和坡比;
2 巨粒土料、粗粒土料和土夹石混合料的粒径、级配;细粒土料的最大干密度和最优含水量;
3 分层填筑厚度和松铺系数;
4 分层压(夯)实施工方法和施工参数等;
5 质量检验项目、方法、数量或频率,以及质量控制指标与评价标准。
6.3.4 填筑范围应符合下列要求:
1 建(构)筑物区填筑范围应为从建(构)筑物基础底面边缘外扩不小于5m处,以1:0.75~1:1 的坡度放坡所确定的范围;对位于稳定边坡顶面上的建(构)筑物,其基础边缘外扩范围应通过边坡稳定性分析确定,并应符合国家现行有关标准的规定;
2 边坡区的填筑范围应根据填筑高度、原场地的工程地质和水文地质条件,通过边坡稳定性分析确定,并应符合本规范第7.2.4条的规定;
3 一般场地平整区和规划预留发展区的填筑范围可根据工程建设项目的规划确定。
6.3.5 分层填筑与压(夯)实应符合下列要求:
1 分层填筑应采用堆填摊铺施工,严禁抛填施工;
2 巨粒土、粗粒土料宜选用强夯法处理;
3 土夹石混合料或细粒土料宜选用冲击压实或振动碾压法处理;
4 巨粒土、粗粒土料及土夹石混合料采用强夯法处理时,其分层厚度、施工参数及夯实指标应根据现场试验或地区经验确定。当无试验资料或经验时,可按表6.3.5-1采用。巨粒土、粗粒土料及土夹石混合料的密度应按本规范附录B确定。强夯单点夯击试验应符合本规范附录D的要求;
表6.3.5-1 巨粒土或粗粒土料及土夹石混合料分层厚度、施工参数及地基夯实指标
强夯施工参数 | 分层 | 夯实指标 | |||||
夯击 | 单击夯击能 | 夯点间距 | 夯点 | 单点夯 | 最后两击平均夯沉量(mm) | ||
点夯 | 3000 | 4.0 | 正方形 | 12~14 | ≤50 | 4.0 | 固体体积率:Vsr≥80%; |
满夯 | 1000 | 锤印搭接 | 锤印搭接 | 3~5 | |||
点夯 | 4000 | 4.5 | 正方形 | 10~12 | ≤100 | 5.0 | |
满夯 | 1500 | 锤印搭接 | 锤印搭接 | 3~5 | |||
点夯 | 6000 | 5.0 | 正方形 | 10~12 | ≤150 | 6.0 | |
满夯 | 2000 | 锤印搭接 | 锤印搭接 | 3~5 |
注:1 分层强夯时,上层点夯位置应布置在下层四个夯点中间位置;
2 一般场地平整区和规划预留发展区分层强夯可取消满夯。
5 土夹石混合料或细粒土料采用冲击压实或振动碾压法处理时,其分层厚度、施工参数及压实指标应根据现场试验或地区经验确定。当无试验资料或经验时,可按表6.3.5-2采用。
表6.3.5-2 土夹石料或细粒土料分层厚度、施工参数及地基压实指标
序号 | 分层厚度(m) | 遍数 | 行驶速度(km/h) | 压实指标 | ||||
冲击压实 | 振动碾压 | 冲击压实 | 振动碾压 | 冲击压实 | 振动碾压 | 巨粒土、粗粒土料 | 细粒 | |
1 | 0.4~0.6 | 0.3~0.4 | 8~10 | 10~15 | 6~8 | 1.5~2.0 | 干密度:ρd≥2.0t/m3 | 压实 |
2 | 0.6~0.8 | 0.4~0.6 | 10~15 | 15~20 | 8~12 | 1.5~2.0 | ||
3 | 0.8~1.0 | 15~20 | 8.~12 | |||||
4 | 1.0~1.2 | 20~25 | 8.~12 |
注:1 冲击碾压宽度不宜小于6m,直线段长度不宜小于100m;单块冲击碾压面积不宜小于2000m2每冲击碾压5遍宜改变一次冲击碾压方向;
2 表中压实系数系按照《土工试验方法标准》GB/T 50123重型击实试验法求得。
6.3.6 相邻施工工作面之间的搭接部位处理应符合下列要求:
1 当填筑区域较大,各工作面施工的起始填筑标高不同时,相邻工作面的高差不宜大于施工时的一个填筑层厚度。不同填筑层的搭接面应错开。
2 对相邻施工工作面搭接部位应采用强夯法补强处理,补强处理宽度应为上界面大于2倍夯锤直径,下界面按1:1向上放坡至层顶面不小于2倍夯锤直径(见图6.3.6)。
图6.3.6 工作面搭接强夯处理示意图
3 工作面搭接部位强夯法处理分层厚度不宜大于4m,其强夯施工参数及夯实指标宜符合表6.3.6的规定。
表6.3.6 工作面搭接处理强夯参数及地基夯实指标
夯击 | 单击夯击能 (kN·m) | 夯点间距 | 夯点 | 单点 | 压实指标 | |
粗粒土 | 细粒土 | |||||
点 夯 | 3000 | 3.5 | 正方形 | 10~12 | 干密度: | 压实系数: |
满 夯 | 1000 | 锤印搭接 | 3~5 |
注:1 点夯最后两击的平均夯沉量应不大于50mm;
2 表中压实系数系按照《土工试验方法标准》GB/T 50123重型击实试验法求得。
6.3.7 压(夯)实处理施工环境保护应符合下列要求:
1 施工前,应做好防振动、噪声和扬尘对周围环境、居民、设施设备和工作生产等造成的影响及风险评估,并应制定有效的防护措施;
2 应采取适当措施,做好施工期排水。
6.3.8 应根据施工过程中原场地地基的孔隙水压力及水位监测,确定不同时间的固结度及逐级施加荷载的大小和速率。
6.4 质量检验与监测
6.4.1 填筑地基质量检验项目和方法除应符合现行国家相关标准要求外,尚应符合下列规定:
1 对填筑材料应按附录C进行颗粒大小分析试验;
2 巨粒土、粗粒土和土夹石混合(填料粒径大于38mm)填料分层压(夯)实质量检测应采用现场干密度试验,试验坑的直径宜大于3倍最大填料粒径;
3 对进行干密度检验的试验坑、动力触探和标准贯入孔等,检验后应及时填实恢复;
4 对具有同样力学性质要求的地基,其均匀性评价可根据干密度检测结果采用统计分析方法进行,标准差应小于0.3,变异系数应小于0.05。
6.4.2 当检验指标未达到设计要求时,应进行两组以上的复检。若复检指标达到设计要求,可仅处理不合格区域;若复检指标仍未达到设计要求,则应对检验划定的不合格范围重新进行处理,直到合格。
6.4.3 质量检验项目、范围及频数应符合表6.4.3的规定:
表6.4.3 质量检验项目、范围及频数(每2000m2)
应用范围 | 检测频数 | ||
建(构)筑物区和边坡区 | 一般场地平整区 | 规划预留发展区 | |
层厚检验 | ≥5处 | ≥3处 | ≥1处 |
压(夯)层面沉降量 | 10m×10m方格网测量 | 20m×20m方格网测量 | 50m×50m方格网测量 |
压实系数或固体体积率 | ≥3点 | ≥2点 | ≥1点 |
土的物理力学指标 | ≥3点 | ≥2点 | ≥1点 |
重型动力触探 | ≥3孔 | ≥2孔 | ≥1孔 |
载荷试验 | ≥2点 |
注:1 建(构)筑物区、边坡区,处理面积小于表中面积时,每处不得少于3点;
2 填料最大粒径大于38mm时,应挖探坑采用灌水法检测干密度或固体体积率;最大粒径不大于38mm时,可采用灌砂法或环刀法检测压实系数。
6.4.4 填筑地基监测应包括下列项目:
1 填筑地基顶面沉降监测;
2 填筑边坡坡面位移监测;
3 填筑地基分层沉降监测;
4 填筑地基内部水平位移监测;
5 地下水位监测。
6.4.5 填筑地基变形监测基准点高程应由专业测量单位引入,基准点应设置在不易受施工影响的稳定区,并注意保护;监测项目及仪器设备宜符合表6.4.5的要求。
表6.4.5 地基变形监测项目及设备表
监测项目 | 监测装置 | 要 求 |
表层沉降 | 地表沉降板 | |
分层沉降 | 分层沉降仪 | 每测孔中可竖向间隔2m布置1测点 |
原场地地基沉降 | 深层沉降标 | |
填筑地基水平位移 | 测斜仪(管) | 孔中心距坡顶线可为2m |
边坡坡面位移 | 位移边桩 | 边桩布置可根据实际情况调整 |
地下水位 | 水位观测孔 |
6.4.6 应根据施工过程中原场地地基的孔隙水压力及水位监测,推算不同时间的固结度,确定逐级施加荷载的大小和速率。
7 边坡工程
7.1 一般规定
7.1.1 高填方工程的边坡应分为填筑前的原始边坡和因填筑地基所形成的挖方边坡和填方边坡。工程设计前应做好下列工作:
1 搜集工程建设规划、场地分区和地势设计、功能使用要求、工程测量和工程勘察资料;
2 了解建设场地规划的边坡用地条件及水土保持、环境保护的相关规定和要求;
3 掌握原始边坡、填方和挖方边坡的土石方调配和总体施工方案;
7.1.2 当工程项目分期建设时,应结合工程建设规划,综合进行边坡设计,减少临时边坡。
7.1.3 边坡稳定性分析应符合下列要求:
1 根据边坡工程有关的岩土工程勘察资料及填料特性,确定原始边坡和填筑边坡稳定性分析的计算参数;
2 原始边坡在稳定条件下,应结合填筑后的状况进行综合分析;
3 边坡稳定性应选择不少于3个具有代表性剖面进行分析;
4 永久边坡在保证原始边坡和填筑边坡稳定的前提下,应提高综合坡比。
7.1.4 挖方边坡稳定性分析和设计应根据本期工程和后续工程使用要求综合确定,并应符合现行国家标准《建筑边坡工程技术规范》GB50330和行业相关标准的规定。
7 边坡工程
7.1 一般规定
7.1.1 高填方工程的边坡应分为填筑前的原始边坡和因填筑地基所形成的挖方边坡和填方边坡。工程设计前应做好下列工作:
1 搜集工程建设规划、场地分区和地势设计、功能使用要求、工程测量和工程勘察资料;
2 了解建设场地规划的边坡用地条件及水土保持、环境保护的相关规定和要求;
3 掌握原始边坡、填方和挖方边坡的土石方调配和总体施工方案;
7.1.2 当工程项目分期建设时,应结合工程建设规划,综合进行边坡设计,减少临时边坡。
7.1.3 边坡稳定性分析应符合下列要求:
1 根据边坡工程有关的岩土工程勘察资料及填料特性,确定原始边坡和填筑边坡稳定性分析的计算参数;
2 原始边坡在稳定条件下,应结合填筑后的状况进行综合分析;
3 边坡稳定性应选择不少于3个具有代表性剖面进行分析;
4 永久边坡在保证原始边坡和填筑边坡稳定的前提下,应提高综合坡比。
7.1.4 挖方边坡稳定性分析和设计应根据本期工程和后续工程使用要求综合确定,并应符合现行国家标准《建筑边坡工程技术规范》GB50330和行业相关标准的规定。
7.2 边坡稳定性分析
7.2.1 边坡稳定性分析应根据原场地岩土性质、填筑材料及填方高度等条件采用不同的方法进行。
1 当原场地地基比较均匀或为软土地基时,宜采用圆弧滑动法或简化毕肖普法进行分析;
2 当原地基存在高程变化较大的相对软弱层时,宜采用折线滑裂面进行分析。对于复杂场地除进行工程地质类比法、极限平衡法分析外,尚宜进行三维数值法分析。
7.2.2 边坡稳定性计算所采用的参数应根据室内相似条件下抗剪试验以及现场剪切试验成果,结合当地工程经验综合确定。室内剪切试验方法宜采用直接快剪或三轴不排水剪;现场剪切试验方法宜采用直接快剪;不同条件下边坡稳定性计算参数可按下列要求取:
1 施工期边坡稳定性分析宜采用击实曲线上要求压实度对应含水量制备的试样所做的直接快剪和三轴不排水剪参数。
2 巨粒土、粗粒土料及土夹石混合料,宜采用相同干密度、固体体积率、相同级配条件下的室内三轴试验或现场大型剪切试验获取抗剪参数。
3 软弱土、黄土等地基宜考虑施工后强度增长特性,采用地基土的综合抗剪强度。
4 地下水位以下原场地地基和粗粒土料填筑地基、毛细水上升高度以下的细粒土料填筑地基,应采用饱水试件的直接快剪和三轴不排水剪参数。
5 填筑地基浅层局部破坏、填筑地基内部排水以及填筑地基与原场地地基结合部排水不畅时,应采用饱水试件的直接快剪和三轴不排水剪参数。
6 具备条件时宜进行现场大型直剪试验,试验点应选在具有代表性土层及控制性的软弱层(带)上。
7 新建和已建的高填方边坡稳定性分析,宜采用原状土样直接快剪和三轴不排水剪参数。
7.2.3 填筑地基稳定性分析应符合下列要求:
1 初步计算应根据与填方相似条件下试验获得的岩土参数、原始地表形态、边界条件等进行;核算应根据地基处理后的岩土参数、地表形态、边界条件等进行;
2 抗震设防区,应按国家现行有关标准的规定分析地震作用对边坡稳定性的影响。边坡动力稳定性模拟试验应符合本规范附录E的要求。
7.2.4 边坡底存在软弱地基应根据处理深度、稳定性要求、场地地形、地基岩土性质、地下水条件等选用换填、碎石桩、强夯置换、反压以及组合等方法进行处理,处理的范围可按表7.2.4确定;
表7.2.4 边坡稳定影响区范围划分
坡高H | 项目 | 边坡区 | 坡顶边坡稳定影响区 | 坡脚边坡稳定影响区 |
≥20 | 填筑地基 | B | (2/3)B | (1/2)B |
原场地地基 | (2/3)B+B+(2/3)B | (2/3)B | (1/2)B | |
<20 | 填筑地基 | B | (1/2)B | (2/5)B |
原场地地基 | (2/5)B+B+(2/5)B | (1/2)B | (2/5)B |
注:表中B为边坡坡顶至坡脚的水平距离。
7.2.5 填筑边坡应进行整体抗滑稳定、局部抗滑稳定、抗倾覆稳定分析。
7.2.6 高填方边坡稳定计算所得的安全系数不应小于表7.2.6的要求。
表7.2.6 高填方边坡稳定安全系数
边坡类别 | 天然工况 | 暴雨工况 | 暴雨+地震工况 |
圆弧法 | 1.30 | 1.15 | 1.05 |
平面滑动法和折线法 | 1.35 | 1.20 | 1.10 |
注:重要的高填方工程应采用综合计算方法,各种方法计算的安全系数均应大于本表中的数值。
7.3 填筑边坡设计
7.3.1 填筑边坡设计应贯彻综合设计和动态设计的原则。应在充分掌握场地水文地质、工程地质条件、填料来源及其性质的基础上,综合进行填筑断面、排水设施、边坡防护等设计。
7.3.2 边坡填筑材料不应使用未经处理的红黏土、膨胀土、盐渍土或膨胀岩。
7.3.3 填筑边坡设计在贯彻综合设计时应考虑下列条件:
1 当受场地地形、填料等限制,不能通过放坡满足边坡稳定要求时,除提高原场地地基承载力外,宜采取阻滑键、加筋土、挡土墙等措施增大填筑地基边坡稳定性;采取支挡结构宜设置在边坡中部。
2 当场地地形、填料等不受限制时,可通过放坡满足边坡稳定要求时,除提高原场地地基承载力外,宜采取抗滑平台或反压平台。
7.3.4 边坡区底部的碎石垫层、盲沟、透水管等应符合填筑地基疏排渗水和地下水的要求。
7.3.5 当填料为易风化的软质岩石时,边坡稳定和坡度应按风化后土质边坡设计计算。
7.3.6 填筑地基边坡型式设计应符合下列要求:
1 边坡型式应在稳定分析的基础上进行不同型式的比较,优选出适合拟建场地不同填筑边坡的型式,并应采用变坡型式优化土石方量;
2 边坡型式和坡比应根据填料的物理力学性质、边坡高度、荷载及工程地质条件等确定。边坡型式和坡比可按表7.3.6-1采用,并应采用上陡下缓形式。
表7.3.6-1 边坡型式和坡比
综合坡比 | 边坡设计参数 | |||
单级边坡坡高 | 单级边坡 | 马道宽度 | 马道坡度 | |
1:1.75~1:3.0 | 10~15 | 1:1.5~1:2.5 | 2.0~2.5 | 1~2 |
3 临时边坡型式和坡比可按表7.3.6-2选用。
表7.3.6-2 临时边坡型式和坡比
坡 型 | 总坡比 | 边坡设计参数 | |||
单级边坡坡高(m) | 单级边坡 | 马道宽度 | 马道坡度(%) | ||
临时边坡 | 1:1.5~1:2.5 | 15~20 | 1:1.3~1:2.0 | 1.5~ 2.0 | 1~2 |
注:土料填筑的边坡和高度大的边坡坡比、坡高取小值,马道宽度取大值。
7.4 边坡排水设计
7.4.1 边坡排水设计应包括坡体内排水和坡面排水。
7.4.2 坡体内排水应符合下列要求:
1 巨粒土、粗粒土料及土夹石混合料和透水性大的填筑地基可不设边坡内部排水,黏性土填筑地基内部可采用单一或综合的水平排水滤层、塑料(丝)排水笼或排水管等排水方法;
2 水平排水滤层可采用碎石铺设。碎石滤层垂直间距应根据填料、气候条件、水文地质条件确定,可在对应马道布设一滤层;滤层厚度不宜大于分层填筑碾压厚度;
3 塑料(丝)排水笼或排水管的长度、间距应根据排水量和填料的性质确定。对应于填筑地基内部排水系统出口应布设不少于一个排水笼或排水管,其长度不应小于填筑地基内部泄水系统出口与坡面之间的距离;
4 碎石排水层和排水笼的坡度宜为1%~2%;
5 填筑地基内部排水排出口应与坡面排水沟结合,不得破坏边坡坡脚。
7.4.3 坡面排水应符合下列要求:
1 渗透性小的填筑地基应在坡面上设置纵向与横向排水系统;
2 纵向排水可在马道上设置砌石排水沟,排水沟断面尺寸应根据地形、地质和汇水面积确定,坡度不宜小于0.3%;
3 横向排水应顺坡方向每隔30m~50m设置一道;
4 高原冻土区、受水浸淹边边坡宜采用浆砌护坡,高度应大于历史最高水位;
5 坡面排水应与填筑地基内部排水相结合。
7.5 坡面防护设计
7.5.1 高填方边坡坡面防护应根据当地气象条件、水文条件、边坡的岩土性质、水文地质条件、边坡坡比与高度、环境保护、水土保持要求等,选用适宜的防护措施。
7.5.2 护坡的覆盖范围应包括边坡坡面和边坡稳定影响区。
7.5.3 植被防护应符合下列要求:
1 应根据当地气候、坡面土质条件,选用护坡效果好且便于养护的草种或灌木;
2 按设计要求放坡和修坡后,宜在坡面设置200mm厚的腐植土,种植草或灌木。
7.5.4 刚性防护应符合下列要求:
1 当植被难以保证坡面不被冲刷破坏时,宜结合当地的经验采用框格、封面、护面墙、干(浆)砌片石或预制块等刚性防护;
2 浆砌预制块防护的预制块混凝土强度不宜低于C15,在严寒地区不宜低于C20;
3 现浇混凝土或钢筋混凝土、浆砌石护坡应设排水孔;
4 浆砌石、混凝土护坡及挡墙应每隔15m~20m设置伸缩缝;当基础地质条件变化时,应分段砌筑,并设沉降缝。
5 对于常年受湖塘或积水影响的高填方边坡,应在坡面上干砌或浆砌片(卵)石、预制块罩护面;
6 对于受季节性积水影响的高填方边坡,最高水位加0.6m以下可采用干砌或浆砌片(卵)石、预制块护罩面;最高水位0.6m以上的坡面,宜采用植被防护;
7 冻土地区的填筑边坡坡脚,应设防冻垫层,其厚度不得小于当地冻结深度。防冻垫层以上坡脚宜采用干砌护坡。
7.6 边坡施工
7.6.1 原场地边坡处理施工按本规范第5章的相关规定执行。
7.6.2 填筑地基边坡施工应符合下列要求:
1 填筑地基施工工艺和方法按本规范第6章的相关规定执行;
2 放坡和马道应按边坡设计要求施工,每完成一个边坡台阶(马道)后,应及时修整;
3 边坡修整后,按设计要求及时进行坡面防护;
4 采用强夯法处理时,外侧夯点锤边缘离边坡坡面距离宜为夯锤直径的1倍,分层填筑厚度不宜大于夯锤直径的2倍;
5 采用冲击碾压时,外边轮到坡面距离宜为0.8m~1.0m,行驶速度宜为10km/h~12km/h。修坡水平厚度0.5m;
6 采用碾压施工时,外边轮到坡面距离宜为1.0m,修坡水平厚度0.5m;
7 填筑地基边坡施工应控制填筑速率。当填筑地基沉降量大于10 mm/d,水平位移大于3 mm/d 时,应分析原因,并减缓填土速度、停止加载或卸载。
7.7 质量检验
7.7.1 边坡工程质量检验应符合下列要求:
1 边坡工程的检验应包括坡比、压实度、物理力学性质指标等项目;
2 边坡的压实度可采用环刀法、灌砂法或灌水法进行检测;
3 检测点的布置和检测频率宜根据工程特点、填料性质、设计要求及施工工艺等因素确定,对施工完成后处于地下水位以下地段宜增加检测频率。
7.7.2 质量检验报告应包括下列主要内容:
1 检测目的及要求;
2 检测点平面布置图;
3 检测方法及仪器设备型号;
4 检测资料整理与分析;
5 检验结论。
7.7.3 填筑地基边坡检测和监测应符合下列要求:
1 填筑地基边坡应分层检测和验收;
2 填筑地基边坡在施工过程中和施工完成后应进行垂直和水平变形监测; 监测内容、监测方法及监测要求应符合表7.7.3要求。
表7.7.3 边坡监测内容、方法及要求
监测内容 | 监测方法 | 监测要求 | |
地表监测 | 水平位移监测 | 全站仪、光电测距仪 | 观测地表位移、变形发展情况 |
垂直变形监测 | 水准仪 | ||
裂缝监测 | 标桩、直尺或裂缝计 | 观测裂缝发展情况 | |
地下位移监测 | 测斜仪 | 探测相对于稳定地层的地下岩体位移,证实和确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 | 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 | |
支挡结构变形、应力 | 测斜仪、分层沉降仪 | 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 |
8 排水工程
8.1 一般规定
8.1.1 排水工程应包括场内排水工程和场外排水工程。
8.1.2 排水工程应充分利用场地地形和天然排水系统,进行总平面规划设计,形成完整的排水系统。
8.1.3 排水工程设计应根据场地地形地貌、地区气候条件、场地工程地质和水文地质条件、地下水的类型和补给来源、地下水的活动规律、工程排水范围、汇水面积和流量等有关资料综合考虑。
8.1.4 排水工程应与坡面防护工程综合考虑,防止坡面岩土遭受冲刷和失稳。
8.1.5 排水工程水力设计,应首先对排水系统各主、支沟控制段的汇水面积进行分段计算,并根据设计降雨强度和校核标准分别计算各主、支沟段汇流量和输水量,在此基础上确定排水沟断面或校核已有排水沟的过流能力。
8.1.6 地表排水系统应符合下列规定:
1 应包括排除地表水、地下水和减少地表水下渗等措施;
2 地表排水、地下排水与减少地表水下渗的措施应相互结合形成体系;
3 排水工程结构应安全可靠、便于施工、检查及维修。
8.1.7 地下排水系统设计应符合下列要求:
1 应结合地形地貌、水文地质条件、地下水的类型、地下水的活动规律、补给及排泄规律综合考虑;
2 应防止排水设施堵塞、溢流、渗漏、淤积、冲刷和冻结;
3 应根据地形、含水层与隔水层结构及地下水特征,选用隧洞排水、钻孔排水或盲沟排水等方案。
8.1.8 地面临时排水设施,应满足地表水(含临时暴雨)、地下水和施工用水等的排放要求,并宜与地面工程的永久性排水措施相结合。
8.1.9 纵向排水沟每100m~300m应设置一条,其纵向坡降不应小于0.2%。
8.1.10 坡顶表面排水的设计降雨重现期宜为15年。
8.1.11 排水沟宜预留0.2m超高值,在转弯半径较小的坡段,凹向侧超高宜适当增加。
8.1.12 汇水面积可采用积仪法、方格法、称重法、梯形计算法或经验公式法计算。
8 排水工程
8.1 一般规定
8.1.1 排水工程应包括场内排水工程和场外排水工程。
8.1.2 排水工程应充分利用场地地形和天然排水系统,进行总平面规划设计,形成完整的排水系统。
8.1.3 排水工程设计应根据场地地形地貌、地区气候条件、场地工程地质和水文地质条件、地下水的类型和补给来源、地下水的活动规律、工程排水范围、汇水面积和流量等有关资料综合考虑。
8.1.4 排水工程应与坡面防护工程综合考虑,防止坡面岩土遭受冲刷和失稳。
8.1.5 排水工程水力设计,应首先对排水系统各主、支沟控制段的汇水面积进行分段计算,并根据设计降雨强度和校核标准分别计算各主、支沟段汇流量和输水量,在此基础上确定排水沟断面或校核已有排水沟的过流能力。
8.1.6 地表排水系统应符合下列规定:
1 应包括排除地表水、地下水和减少地表水下渗等措施;
2 地表排水、地下排水与减少地表水下渗的措施应相互结合形成体系;
3 排水工程结构应安全可靠、便于施工、检查及维修。
8.1.7 地下排水系统设计应符合下列要求:
1 应结合地形地貌、水文地质条件、地下水的类型、地下水的活动规律、补给及排泄规律综合考虑;
2 应防止排水设施堵塞、溢流、渗漏、淤积、冲刷和冻结;
3 应根据地形、含水层与隔水层结构及地下水特征,选用隧洞排水、钻孔排水或盲沟排水等方案。
8.1.8 地面临时排水设施,应满足地表水(含临时暴雨)、地下水和施工用水等的排放要求,并宜与地面工程的永久性排水措施相结合。
8.1.9 纵向排水沟每100m~300m应设置一条,其纵向坡降不应小于0.2%。
8.1.10 坡顶表面排水的设计降雨重现期宜为15年。
8.1.11 排水沟宜预留0.2m超高值,在转弯半径较小的坡段,凹向侧超高宜适当增加。
8.1.12 汇水面积可采用积仪法、方格法、称重法、梯形计算法或经验公式法计算。
8.2 场外排水
8.2.1 场外排(截)水沟宜沿工程场地周边设置,并充分利用天然地形和水系,离填方坡脚的距离不宜小于5m,当排水沟高程较高或距离填方边坡较近时应进行防渗处理。
8.2.2 应根据场内排水流量及毗邻地带的地表水流入量,确定排水沟和截洪沟的断面尺寸、坡度和长度。排水沟与截洪沟的连接应根据沟线、地形、地质条件等因素确定。当坡度大于30°或局部高差较大时可按下列要求设置跌水:
1 跌水和陡坡进出口段,应设导流翼墙与上、下游沟渠变墙连接;矩形断面与梯形断面连接宜采用渐变曲面形式;
2 陡坡和缓坡连接剖面曲线应设置消能防冲措施。当跌水高差小于等于5m时,宜采用单级跌水;跌水高差大于5m时,宜采用多级跌水;
3 陡坡与缓坡排水沟底及边墙应设伸缩缝,间距不宜小于10m,伸缩缝内应设止水。
8.2.3 排水沟宜采用浆砌片(块)石砌筑;对于松软地段,宜采用毛石混凝土或素混凝土修筑。砌筑砂浆的强度等级不低于M7.5。对坚硬片块石砌筑的排水沟,可用比砌筑砂浆高一级的砂浆进行勾缝。毛石混凝土或素混凝土的强度等级不宜低于C15。
8.2.4 外围截(排)水沟应设置在填筑地基外缘5m以外的稳定斜坡面上。根据外围坡体结构,截水沟迎水面应设置泄水孔,尺寸不宜小于100mm×100mm。
8.2.5 当排水沟通过填方交界时,应设置土工合成材料或钢筋混凝土预制板制成的沟槽。
8.3 场内地表排水
8.3.1 地表排水设施位置、数量和断面尺寸,应根据地形、降雨强度、历时、分区汇水面积、地面径流量、渗水量等确定。各类地面排水沟顶部高于沟内设计水面不小于0.2m。
8.3.2 排水沟断面宜为矩形、梯形、复合型或U形。
8.3.3 开裂变形的坡体或填筑交界面处,应及时用黏土或水泥浆填实裂缝,整平积水坑、洼地,迅速排除雨水。
8.3.4 排水沟进出口平面布置,宜采用喇叭口或八字形导流翼墙。导流翼墙长度可取设计水深的3倍~4倍。
8.3.5 当排水沟断面变化时,应采用渐变衔接,其长度可取水面宽度之差的5倍~20倍。
8.3.6 对排水沟的弯曲段,防止水位壅高的安全超高,不宜小于0.3m。
8.3.7 在排水沟纵坡变化处宜改变沟道宽度,避免上游产生壅水。
8.3.8 应根据沟线、地形、地质以及与山洪沟连接条件等确定排水沟的纵坡,并进行抗冲刷计算。当自然纵坡大于30°或局部高差较大时,可设置陡坡或跌水。
8.3.9 跌水和陡坡应符合本规范第8.2.2条的要求。
8.3.10 排水沟应符合本规范第8.2.3条的要求。
8.4 场内地下排水
8.4.1 排水盲沟线路不宜改变或破坏原有流向。
8.4.2 在场内填方区场地应根据场地原始地形和天然水系,按地表汇水面积和流量设置主次盲沟。对汇水面积和流量大的冲沟低洼沟渠可沿主要冲沟设置主盲沟,可在小冲沟或低洼沟渠设置次盲沟,并应根据场地地形对泉水和渗流设置支盲沟。
8.4.3 当填筑地基表层有积水湿地和泉水露头时,可将排水沟上端做成伸进湿地内的渗水盲沟。渗水盲沟,应采用不含泥的块石、碎石填实,两侧和顶部宜设反滤层(图8.4.3),底部宜用黏土压实。
1-大块干砌片石;2-反滤层;3-干砌片石;4-浆砌片石;5-牙石
图8.4.3 地下排水支撑盲沟断面示意图
8.4.4 应在填筑体后缘填筑交界面以下设置与地下水流向垂直的横向拦截排水隧洞;纵向排水疏干隧洞,可建在填筑体内,两侧设置与地下水流向垂直的分支截排水隧洞和仰斜排水孔。配有排水孔的截排水隧洞(图8.4.4)。
图8.4.4 地下排水廊道剖面示意图(单位:mm)
8.4.5 场内填方区排水盲沟应符合下列要求:
1 排水支盲沟之间的距离不宜大于40m,泉眼和渗流点宜增设支盲沟;
2 盲沟的平面布置及断面尺寸应根据冲沟周边的汇水面积和流量大小确定;主盲沟断面尺寸不宜小于1.5m×1.5m,次盲沟断面尺寸不宜小于1.2m×1.2m,支盲沟断面尺寸不宜小于1.0m×1.0m;
3 排水盲沟的施工宜在地基处理施工前完成;
4 次盲沟应与主盲沟相连接;支盲沟应与主盲沟或次盲沟相连接;
5 对出露的泉眼和渗流点均应设置排水支盲沟,并与主盲沟或次盲沟连接,将泉水和渗流水引入主盲沟与次盲沟内;场内主盲沟出水口应引入场外排水系统;
6 主盲沟、次盲沟和支盲沟的纵向坡度不应小于0.5%;
7 分段施工时,当下游盲沟尚未建成时,不宜与上游盲沟接通;应设临时排水系统,防止淤阻。
8.4.6 应在填方区域设置由级配块石、碎石排水垫层。
8.4.7 排水垫层与周边的纵向集水沟和排水管等组成排水基层排水系统。
8.5 填筑地基内排水
8.5.1 填筑地基顶面排水工程应与建(构)筑物和市政工程排水及场外排水系统相结合。
8.5.2 堆石或干砌石护坡可不设表面排水。
8.5.3 填筑地基边坡连接处均应设排水沟。
8.5.4 填筑地基有马道时,纵向排水沟可与马道一致,并设于马道内侧。竖向排水沟宜50m~100m设置一条。
8.5.5 排水沟宜采用混凝土现场浇筑或浆砌石砌筑,当用混凝土预制件拼装时,应使接缝牢固、成一整体。
8.5.6 在下列情况下填筑地基应设置不同型式的排水设施:
1 防止渗流逸出处的渗透破坏;
2 降低填筑地基浸润线及孔隙压力,改变渗流方向,增强填筑地基稳定;
3 保护填筑坡土,防止其冻胀破坏。
8.5.7 填筑地基排水可选择下列型式:
1 竖式排水:直立排水、上昂式排水、下昂式排水等;
2 水平排水:不同高程的水平排水层、褥垫式排水、网状排水带、排水管等;
3 贴坡式排水;
4 两种或多种型式组成的综合型排水。
8.5.8 对采用均质和用弱透水材料的填筑地基,其底部可用水平排水体将渗水引出填筑地基外。
8.6 质量检验
8.6.1 排水工程施工质量检验应包括施工过程中和工程完成后的质量检验。
8.6.2 排水设施的检验应包括下列内容:
1 排水设施的断面尺寸、高程、坡度,可用水准仪和全站仪进行检验;
2 查验排水设施所用材料规格、强度及其它各项指标;
3 填筑边坡排水设施的渗透性应进行原位渗透试验。
8.6.3 施工中应对地下水情况进行记录并及时反馈。
8.6.4 排水设施外观质量应符合下列要求:
1 纵坡顺直,曲线线形圆滑;
2 沟壁平整、稳定,无贴坡;
3 沟底平整,排水畅通,无冲刷和阻水现象;
4 浆砌片石工程,嵌缝均匀、饱满、密实,勾缝平顺无脱落、密实、美观,缝宽均衡协调;砌体咬扣紧密;抹面平整、压光、顺直,无裂缝、空鼓;
5 干砌片石工程,砌筑咬合紧密,无叠砌、贴砌和浮塞;
6 水泥混凝土砌块的强度符合设计要求,砌体平整,勾缝整齐牢固。
8.6.5 土质边沟、截水沟、排水沟施工质量应符合表8.6.5的要求。
表8.6.5 土质边沟、截水沟、排水沟施工质量标准
序号 | 检查项目 | 规定值或允许偏差 | 检查数量 | 检测工具 |
1 | 沟底纵坡 | 符合设计要求 | 200m测8点 | 水准仪 |
2 | 沟底高程(mm) | 0,-30 | 每200m测 8处 | 水准仪 |
3 | 断面尺寸 | 不小于设计要求 | 每200m测8处 | 钢尺 |
4 | 边坡坡度 | 不陡与设计要求 | 每50m测2处 | 水准仪 |
5 | 边棱顺直度(mm) | 50 | 20m拉线,每200m测4处 | 钢尺 |
8.6.6 浆砌水沟、截水沟、边沟施工质量应符合表8.6.6的要求。
表8.6.6 浆砌水沟施工质量标准
序号 | 检查项目 | 规定值或允许偏差 | 数量 | 检查方法 |
1 | 砂浆强度 | 符合设计要求 | 同一配合比 | — |
2 | 轴线偏位(mm) | 50 | 每200m测8处 | 经纬仪 |
3 | 墙面直顺度(mm)或坡度 | 30符合设计要求 | 每200m测4处 | 经纬仪或吊线、钢尺 |
4 | 断面尺寸(mm) | ±30 | 每200m测4处 | 钢尺 |
5 | 铺砌厚度 | 不小于设计值 | 每200m测4处 | 钢尺 |
6 | 基础垫层宽、厚度 | 不小于设计值 | 每200m测4处 | 钢尺 |
7 | 沟底高程(mm) | ±15 | 每200m测8点 | 水准仪 |
8.6.7 混凝土排水管施工质量应符合表8.6.7的要求。
表8.6.7 混凝土排水管施工质量标准
序号 | 检查项目 | 规定值或允许偏差 | 数量 | 检查方法 | |
1 | 混凝土强度 | 符合设计要求 | 同一配合比 | — | |
2 | 管轴线偏位(mm) | 15 | 每两井间测5处 | 经纬仪或拉线 | |
3 | 管内底高程(mm) | ±10 | 每两井间测4处 | 水准仪 | |
4 | 基础厚度 | 不小于设计值 | 每两井间测5处 | 钢尺 | |
5 | 管座 | 肩宽(mm) | +10,-5 | 每两井间测4处 | 钢尺、挂边线 |
肩高(mm) | ±10 | ||||
6 | 抹带 | 宽度 | 不小于设计 | 20% | 钢尺、 抽查 |
厚度 | 不小于设计 | ||||
7 | 进出口、管节接缝处理 | 有防水处理 | 100% | 每处检查 |
8.6.8 排水渗沟施工质量应符合表8.6.8的规定。
表8.6.8 排水渗沟施工质量标准
序号 | 检查项目 | 规定值或允许偏差 | 数量 | 检查方法 |
1 | 沟底高程(mm) | ±15 | 每20m测4处 | 水准仪 |
2 | 断面尺寸 | 不小于设计 | 每20m测2处 | 钢尺 |
8.6.9 过滤排水工程土工合成材料施工质量应符合表8.6.9的规定。
表8.6.9 过滤排水工程土工合成材料施工质量标准
序号 | 检查项目 | 规定值或允许偏差 | 数量 | 检查方法 |
1 | 下承层平整度、拱度 | 符合设计要求 | 每200m检查8处 | — |
2 | 搭接宽度(mm) | +50,-0 | 5% | 抽查 |
3 | 搭接缝错开距离 | 符合设计要求 | 5% | 抽查 |
9 工程监测
9.1 一般规定
9.1.1 工程监测前应根据工程特点制定监测方案。监测方案主要内容应包括:监测目的、监测项目、监测方法、各类监测点布置图、监测仪器设备与精度、监测周期和频率、监测工作量、监测实施细则与信息反馈制度等。
9.1.2 工程监测应依据以下资料进行监测方案的设计:
1 挖填方区域平面图、土石方计算图、地势设计图;
2 有关岩土工程、水文地质勘察资料、场地地形图、场地建设用地规划图;
3 地基处理、土石方与边坡工程设计文件;
4 工程建设总体安排、挖填方施工计划及有关施工资料;
5 工程监测技术要求。
9.1.3 工程监测使用的平面坐标系统及水准高程系统应与设计、施工和运行等阶段的控制网坐标系统相一致。监测基准点应设在稳定区域内,并有可靠的保护装置,监测期内应定期复测。
9.1.4 监测点的布设应符合下列要求:
1 监测点应根据监测对象、工程规模、特点和具体情况,按照监测技术要求进行针对性的布设;监测点应能全面反映监测对象的整体状态;
2 在地基条件差、地形变化大的部位应设置观测点,为验证和反馈设计数据而确立的监测点应布置在最不利位置和断面处;
3 不同项目的监测点宜布置在同一监测断面上;
4 对易损耗或损坏的监测元件或设备,在监测点布置时应考虑一定的损耗量和损坏量。
9.1.5 安装埋设的各类监测元件和仪器应满足量程和测量精度要求,具有一定的稳定性和耐久性,满足长期监测的需要。传感器件在埋设前应进行标定,各类观测仪器使用前应进行校验或校准,计量器具应在检定有效期内。
9.1.6 监测周期和频次应根据工程特点、施工进度和建设计划确定。监测时间间隔宜先短后长,当监测量变化较大时,应适当加密观测次数;当监测量趋于稳定时,可适当放宽监测频次。监测过程应保证观测数据的连续性、有效性和完整性。相互有关的监测项目,宜在同一时间段进行观测,以便相互校验和分析。
9.1.7 监测过程中应定期进行现场巡查,巡查内容包括地面有无裂缝、洞穴、积水、冲刷、崩塌、滑移等异常情况,当遇到大雨、洪水、地震、地下水位持续升高、盲沟出水口水质浑浊且泥沙含量大等可能会严重影响工程安全的情况时,及时上报建设单位,必要时应安排专人对可能出现险情的部位进行连续监视。
9.1.8 应按照规定格式记录、整理、汇总各类监测数据,及时分析并绘制时程曲线,建立完备的监测信息管理系统,保证监测信息的准确性和及时性,为高填方工程动态设计和信息化施工提供依据。监测数据显示地基变形与稳定出现异常情况时,应分析判断和预警,并及时上报建设单位以便采取应对处理措施。
9 工程监测
9.1 一般规定
9.1.1 工程监测前应根据工程特点制定监测方案。监测方案主要内容应包括:监测目的、监测项目、监测方法、各类监测点布置图、监测仪器设备与精度、监测周期和频率、监测工作量、监测实施细则与信息反馈制度等。
9.1.2 工程监测应依据以下资料进行监测方案的设计:
1 挖填方区域平面图、土石方计算图、地势设计图;
2 有关岩土工程、水文地质勘察资料、场地地形图、场地建设用地规划图;
3 地基处理、土石方与边坡工程设计文件;
4 工程建设总体安排、挖填方施工计划及有关施工资料;
5 工程监测技术要求。
9.1.3 工程监测使用的平面坐标系统及水准高程系统应与设计、施工和运行等阶段的控制网坐标系统相一致。监测基准点应设在稳定区域内,并有可靠的保护装置,监测期内应定期复测。
9.1.4 监测点的布设应符合下列要求:
1 监测点应根据监测对象、工程规模、特点和具体情况,按照监测技术要求进行针对性的布设;监测点应能全面反映监测对象的整体状态;
2 在地基条件差、地形变化大的部位应设置观测点,为验证和反馈设计数据而确立的监测点应布置在最不利位置和断面处;
3 不同项目的监测点宜布置在同一监测断面上;
4 对易损耗或损坏的监测元件或设备,在监测点布置时应考虑一定的损耗量和损坏量。
9.1.5 安装埋设的各类监测元件和仪器应满足量程和测量精度要求,具有一定的稳定性和耐久性,满足长期监测的需要。传感器件在埋设前应进行标定,各类观测仪器使用前应进行校验或校准,计量器具应在检定有效期内。
9.1.6 监测周期和频次应根据工程特点、施工进度和建设计划确定。监测时间间隔宜先短后长,当监测量变化较大时,应适当加密观测次数;当监测量趋于稳定时,可适当放宽监测频次。监测过程应保证观测数据的连续性、有效性和完整性。相互有关的监测项目,宜在同一时间段进行观测,以便相互校验和分析。
9.1.7 监测过程中应定期进行现场巡查,巡查内容包括地面有无裂缝、洞穴、积水、冲刷、崩塌、滑移等异常情况,当遇到大雨、洪水、地震、地下水位持续升高、盲沟出水口水质浑浊且泥沙含量大等可能会严重影响工程安全的情况时,及时上报建设单位,必要时应安排专人对可能出现险情的部位进行连续监视。
9.1.8 应按照规定格式记录、整理、汇总各类监测数据,及时分析并绘制时程曲线,建立完备的监测信息管理系统,保证监测信息的准确性和及时性,为高填方工程动态设计和信息化施工提供依据。监测数据显示地基变形与稳定出现异常情况时,应分析判断和预警,并及时上报建设单位以便采取应对处理措施。
9.2 地基监测
9.2.1 地基监测项目一般包括变形监测和应力监测,根据工程特点可增加其它监测项目。监测项目及监测方法见表9.2.1。地基变形监测方法要点见附录F,地下水位和孔隙水压力监测要点见附录G。
表9.2.1 地基监测项目及监测方法
监测项目 | 监测方法 | ||
变形 | 表面变形 | 地表沉降 | 沉降板、沉降标、水准仪、全站仪 |
水平位移 | 位移观测标、全站仪 | ||
内部变形 | 分层沉降 | 分层沉降标、分层沉降仪、单点沉降计 | |
水平位移 | 测斜仪 | ||
地表裂缝 | 观测标、直尺、裂缝仪 | ||
应力 | 孔隙水压力 | 孔压计 | |
土压力 | 土压力计 | ||
其它 | 地下水位 | 观测孔、水位计 | |
盲沟出水量 | 水量计、流速仪、围堰等 |
9.2.2 地基变形监测点布置应符合下列要求:
1 地表沉降监测点应根据地形地貌特征按网格状布置,测点间距一般可取50~100m,当地基均匀性差、谷底软弱地基分布、总沉降量大时取小值;计算沉降量最大处、地层分布异常处应设监测点,填挖交界面两侧、地面坡度突变地段应酌情增设观测点;
2 水平位移监测点应在原地基地形变化大或地基条件较差区域布设1~3个典型断面。每个典型断面,宜布置3~5个监测点,水平位移观测点与沉降观测点应尽量结合布置,观测工作应配合进行;
3 对填方厚度较大部位,以及存在软土、湿陷性黄土等特殊土或深厚覆盖土层的原地基表面,应设置内部变形监测点,并宜形成观测断面;内部观测断面的布置应符合以下要求:
1)观测横断面应布置在填方厚度最大横断面及其它特征断面上,典型横断面数量可根据工程的规模确定,一般不宜少于3个,每个典型断面,宜布置3~5个监测点,并应查明监测点位置的原地基地层特征;
2)观测纵断面宜布置在高填方中心线附近(半挖半填式高填方可沿顺坡方向、沟谷型高填方可沿沟谷走向),沟谷型高填方工程宜在主沟、较长支沟中心线处设置1条观测纵断面。观测纵断面上竖向测点的间距,应根据填筑高度、原地基与填料特性、施工方法与质量等而定,一般可为2~10m,在代表性地层界线和原地基表面处应设置测点,以测定不同土层的压缩变形量;
3)对高填方地表出现的明显裂缝,应测定其位置和分布范围。地表裂缝一般可采用皮尺、钢尺及简易测点等简单工具进行测量。对缝深2m以内的浅缝,可用坑槽探法检查裂缝深度、宽度及产状等。对深层裂缝,当缝深不超过20~25m 时,宜采用探坑或竖井检查,必要时埋设位移计进行观测。
9.2.3 应力监测点的布置和监测应符合下列要求:
1 孔隙水压力监测适用于饱和土及饱和度大于95%的非饱和黏性土,可在软弱地基土、可能受地下水影响的土层中设置,并宜同变形、土压力和地下水位观测点相结合;
2 土压力监测点一般设置在原地基表面及填筑体中,可根据沉降分析需要设置监测断面,监测点竖向间隔一般可取5~10m;
3 应力监测的同时应测记观测点处填方的填筑厚度变化。
9.2.4 地下水位监测点布置应根据监测目的、场地条件、工程要求和水文地质条件确定,通过设置水位观测孔等进行观测,也可利用内部变形监测装置(测斜管、沉降管)和场地中已有水井等。
9.2.5 盲沟出水量观测点一般设置在地下排水盲沟出口处,观测内容包括水流量及水质。当盲沟出流水质浑浊时,应测出相应的泥砂含量。
9.2.6 监测点安装与埋设应符合下列要求:
1 监测元件应在原地基处理之后埋设,并在土石填筑前观测到稳定的初始值;
2 监测标志安装时应严格按规定进行,安装稳固,对露出地面的部分应设置保护装置。在观测期应采取有效措施加以保护或专人看管。还应在标杆上竖有醒目的警示标志。测量标志一旦遭受碰损,应立即复位并复测,以保证观测数据的连续性;
3 边桩一般采用钢筋混凝土预制,并在桩顶预埋不易磨损的测头。边桩应埋设稳固,埋置深度以地表以下不小于1.0m为宜,季节性冻土地区应超过冻结深度;
4 测斜管内纵向的十字导槽应润滑顺直,管端接口密合。测斜管埋设时应采用钻机导孔,导孔要求垂直,偏差率不大于1.5%。测斜管埋设时,管内的十字导槽应对准主要监测方向;
5 孔隙水压力计和土压力计选型应与被测土体应力状况相适应,选择合适的量程与测量精度。
9.2.7 监测周期与频率应符合下列要求:
1 监测的频次,在填筑施工期间,每填筑2~5m宜观测一次,如果两次填筑间隔时间较长时,每周至少观测一次。如遇降雨、变形异常等情况,应增加监测频次。填筑施工完工后,宜每半个月观测一次;三个月后,宜每月观测一次;一年后可每2~3个月观测一次;
2 地下水位和盲沟出水量监测,填筑施工期间,每周宜观测一次。填筑施工完工后,一个月内宜每周观测一次,一个月后宜每半个月观测一次;
3 当监测的数据变化较大时,应缩短观测时间间隔;反之,可适当延长监测时间间隔;降雨后应尽快进行监测,视监测量变化情况适当增加监测频次;
4 对不确定因素多的重大工程,运行期应进行长期监测,监测周期和频率视变形稳定情况而定。
9.3 边坡工程监测
9.3.1 边坡工程的监测项目应根据边坡重要性、安全等级、支护结构变形控制要求、地质条件和边坡结构特点等确定。若工程需要可适当增加其它监测项目。
表9.3.1 边坡监测项目及检测方法
监测项目 | 监测方法 | |
变形 | 地表变形监测 | 观测标、水准仪、全站仪 |
内部变形监测 | 测斜仪、分层沉降计 | |
裂缝监测 | 观测标、直尺、裂缝仪 | |
应力 | 孔隙水压力监测 | 孔压计 |
土压力监测 | 土压力计 | |
其它 | 降雨量监测 | 雨量计 |
地表水监测 | 流量计、流速仪、围堰等 | |
地下水监测 | 水位观测孔、水位计、流量计等 | |
支挡结构变形和内力 | 观测标、分层沉降计、测斜仪、应力计等 |
9.3.2 地表变形观测点布置,应能控制坡体范围及位移分布规律。通常沿顺坡方向布设2~4个观测断面,包括通过坡顶和坡脚线最低处的主观测断面及其他特征断面;每个观测断面应分别在坡顶、坡脚、坡面上和坡顶内侧布置监测点。坡面上观测点的竖向间距一般为15~30m,水平方向间距可根据具体情况确定。
9.3.3 内部变形观测点,宜结合地表变形观测点布置。在预计滑动区内设1~3个典型观测断面,每个断面布置1~3条测线。断面上监测点应均匀布设在不同高程处,竖向间距可为25~40m。监测点宜均匀地布设在滑动量大、滑动速度快的轴线方向,边坡上较为稳定的部位也应布设少量的监测点。
9.3.4 裂缝观测点,可布设在最大裂缝处及可能的破裂面部位。当边坡已有裂缝,宜在裂缝外侧(上方)布设1个测点,在内侧(下方)布设1~3测点。
9.3.5 孔隙水压力和土压力监测点应根据工程需要和具体情况选典型填方段布置,在空间上应埋设在内部位移监测点附近。孔隙水压力监测点一般设置在原地基中,当原地基存在软弱土层、地下水条件复杂时设置;土压力监测点设置在原地基表面和填筑体中,一般在地形条件复杂时设置。
9.3.6 地下水位监测点宜设置在坡面中部和坡脚位置。水位观测管的滤管应设置在所测含水层内。
9.3.7 支挡结构变形和内力监测点应设置在主要构件和应力最大处,以及受力复杂的关键构件上。
9.3.8 不同类型、不同阶段的边坡,应根据工况所处的阶段和工程规模,以及边坡变形的速率等因素确定。监测期与频率应符合以下要求:
1 对于一般高填方边坡,在填筑施工期,对于填筑边坡,每三天监测一次;填筑施工完成后,半个月内,宜每三天观测一次;一个半月内,宜每十天观测一次;一个半月后,宜每月观测一次;
2 当变形量增大、变形速率加快时,应加大监测频次;降雨后应加密监测;
3 日常巡查的次数:在填筑施工期宜每周两次,但每月不得少于四次;在填筑施工完成后,一般宜每周一次,或每月不少于两次,雨季应增加次数,特别是出现大面积降雨时,每天应至少一次。
9.4 环境保护监测
9.4.1 填筑过程中的环境保护监测,应包括下列内容:
1 生态环境变化监测,应包括地形、地貌和水系的变化情况,建设项目占地和扰动地表面积,挖填方数量及面积,弃土、弃石、弃渣量及堆放面积,项目区林草覆盖率等;
2 环境防护动态监测应包括环境防护面积、强度和总量的变化及其对下游及周边区段造成的危害与趋势;
3 环境保护措施防治效果监测应包括各类防治措施的数量和质量,林草措施的成活率、保存率、生长情况及覆盖率,工程措施的稳定性、完好程度和运行情况,以及各类防治措施的拦渣保土效果。
9.4.2 环境保护监测应采取定位监测与实地调查、巡查监测相结合的方法,大型建设项目可同时采用遥感监测方法。
附录A 填料分类
A.1 巨粒土、粗粒土分类
A.1.1 普通填料按颗粒粒径大小可分为三大类别:巨粒土、粗粒土和细粒土。
A.1.2 巨粒土、粗粒土填料应根据颗粒组成、颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等,按表A.1.2分为A、B、C、D组。
表A.1.2 巨粒土、粗粒土填料分组
一级定名 | 二级定名 | 分组 | ||||||||
类别 | 名称 | 说明 | 细粒 | 颗粒 | 名称 | |||||
巨 | 碎 | 块 | 块 | 硬块 | 粒径大于200mm颗粒的质量超过总质量的50%(不易风化,尖棱状为主) | / | / | 硬块石 | A | |
软块 | 粒径大于200mm颗粒的质量超过总质量的50%(不易风化,尖棱状为主) | / | / | Rc>15MPa的不易风化软块石 | A | |||||
Rc≤15MPa的不易风化软块石 | B | |||||||||
易风化的软块石 | C | |||||||||
风化的软块石 | D | |||||||||
漂石土 | 粒径大于200mm颗粒的质量超过总质量的50%(浑圆或圆棱状为主) | <5% | 良好 | 级配好的漂石 | A | |||||
不良 | 级配不好的漂石 | B | ||||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土漂石 | A | |||||||
不良 | 级配不好的含土漂石 | B | ||||||||
15%~30% | / | 土质漂石 | B | |||||||
>30% | / | 土质漂石 | C | |||||||
碎 | 卵石土 | 粒径大于60mm颗粒的质量超过总质量的50%(浑圆或圆棱状为主) | <5% | 良好 | 级配好的卵石 | A | ||||
不良 | 级配不好的卵石 | B | ||||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土卵石 | A | |||||||
不良 | 级配不好的含土卵石 | B | ||||||||
15~30% | / | 土质卵石 | B | |||||||
>30% | / | 土质卵石 | C | |||||||
粗 | 碎石类土 | 砾 | 粗 | 粗圆砾土 | 粒径大于20mm颗粒的质量超过总质量的50%(浑圆或圆棱状为主) | <5% | 良好 | 级配好的粗圆砾 | A | |
不良 | 级配不好的粗圆砾 | B | ||||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土粗圆砾 | A | |||||||
不良 | 级配不好的含土粗圆砾 | B | ||||||||
15~30% | / | 土质粗圆砾 | B | |||||||
>30% | / | 土质粗圆砾 | C | |||||||
粗角砾土 | 粒径大于20mm颗粒的质量超过总质量的50%(尖棱状为主) | <5% | 良好 | 级配好的粗角砾 | A | |||||
不良 | 级配不好的粗角砾 | B | ||||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土粗角砾 | A | |||||||
不良 | 级配不好的含土粗角砾 | B | ||||||||
15%~30% | / | 土质粗角砾 | B | |||||||
>30% | / | 土质粗角砾 | C | |||||||
细圆砾土 | 粒径大于2mm颗粒的质量超过总质量的50%(浑圆或圆棱状为主) | <5% | 良好 | 级配好的细圆砾 | A | |||||
不良 | 级配不好的细圆砾 | B | ||||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土细圆砾 | A | |||||||
不良 | 级配不好的含土细圆砾 | B | ||||||||
15%~30% | / | 土质细圆砾 | B | |||||||
>30% | / | 土质细圆砾 | C | |||||||
细角砾土 | 粒径大于2mm颗粒的质量超过总质量的50%(尖棱状为主) | <5% | 良好 | 级配好的细角砾 | A | |||||
不良 | 级配不好的细角砾 | B | ||||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土细角砾 | A | |||||||
不良 | 级配不好的含土细角砾 | B |
续表A.1.2
一级定名 | 二级定名 | 分组 | |||||||
类别 | 名称 | 说明 | 细粒含量 | 颗粒 | 名称 | ||||
5%~15% | / | 土质细角砾 | B | ||||||
>30% | / | 土质细角砾 | C | ||||||
>30% | / | 土质细圆砾 | C | ||||||
细角砾土 | 粒径大于2mm颗粒的质量超过总质量的50%(尖棱状为主) | <5% | 良好 | 级配好的细角砾 | A | ||||
不良 | 级配不好的细角砾 | B | |||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土细角砾 | A | ||||||
不良 | 级配不好的含土细角砾 | B | |||||||
5%~15% | / | 土质细角砾 | B | ||||||
>30% | / | 土质细角砾 | C | ||||||
砂类土 | 砾 砂 | 粒径大于2mm颗粒的质量超过总质量的25%~50% | <5% | 良好 | 级配好的砾砂 | A | |||
不良 | 级配不好的砾砂 | B | |||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土砾砂 | A | ||||||
不良 | 级配不好的含土砾砂 | B | |||||||
>15% | / | 土质粗角砾 | B | ||||||
粗 粒 土 | 砂 类 土 | 粗 砂 | 粒径大于0.5mm颗粒的质量超过总质量的50% | <5% | 良好 | 级配好的细粗砂 | A | ||
不良 | 级配不好的粗砂 | B | |||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土粗砂 | A | ||||||
不良 | 级配不好的含土粗砂 | B | |||||||
>15% | / | 土质粗砂 | B | ||||||
中 砂 | 粒径大于0.25mm颗粒的质量超过总质量的50% | <5% | 良好 | 级配好的中砂 | A | ||||
不良 | 级配不好的中砂 | B | |||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土中砂 | A | ||||||
不良 | 级配不好的含土中砂 | B | |||||||
>15% | / | 土质中砂 | B | ||||||
细 砂 | 粒径大于0.075mm颗粒的质量超过总质量的85% | <5% | 良好 | 级配好的细砂 | B | ||||
不良 | 级配不好的细砂 | C | |||||||
5%~15% | / | 含土的细砂 | |||||||
粉 砂 | 粒径大于0.075mm颗粒的质量超过总质量的50% | / | 粉砂 | C |
附录A 填料分类
A.1 巨粒土、粗粒土分类
A.1.1 普通填料按颗粒粒径大小可分为三大类别:巨粒土、粗粒土和细粒土。
A.1.2 巨粒土、粗粒土填料应根据颗粒组成、颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等,按表A.1.2分为A、B、C、D组。
表A.1.2 巨粒土、粗粒土填料分组
一级定名 | 二级定名 | 分组 | ||||||||
类别 | 名称 | 说明 | 细粒 | 颗粒 | 名称 | |||||
巨 | 碎 | 块 | 块 | 硬块 | 粒径大于200mm颗粒的质量超过总质量的50%(不易风化,尖棱状为主) | / | / | 硬块石 | A | |
软块 | 粒径大于200mm颗粒的质量超过总质量的50%(不易风化,尖棱状为主) | / | / | Rc>15MPa的不易风化软块石 | A | |||||
Rc≤15MPa的不易风化软块石 | B | |||||||||
易风化的软块石 | C | |||||||||
风化的软块石 | D | |||||||||
漂石土 | 粒径大于200mm颗粒的质量超过总质量的50%(浑圆或圆棱状为主) | <5% | 良好 | 级配好的漂石 | A | |||||
不良 | 级配不好的漂石 | B | ||||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土漂石 | A | |||||||
不良 | 级配不好的含土漂石 | B | ||||||||
15%~30% | / | 土质漂石 | B | |||||||
>30% | / | 土质漂石 | C | |||||||
碎 | 卵石土 | 粒径大于60mm颗粒的质量超过总质量的50%(浑圆或圆棱状为主) | <5% | 良好 | 级配好的卵石 | A | ||||
不良 | 级配不好的卵石 | B | ||||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土卵石 | A | |||||||
不良 | 级配不好的含土卵石 | B | ||||||||
15~30% | / | 土质卵石 | B | |||||||
>30% | / | 土质卵石 | C | |||||||
粗 | 碎石类土 | 砾 | 粗 | 粗圆砾土 | 粒径大于20mm颗粒的质量超过总质量的50%(浑圆或圆棱状为主) | <5% | 良好 | 级配好的粗圆砾 | A | |
不良 | 级配不好的粗圆砾 | B | ||||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土粗圆砾 | A | |||||||
不良 | 级配不好的含土粗圆砾 | B | ||||||||
15~30% | / | 土质粗圆砾 | B | |||||||
>30% | / | 土质粗圆砾 | C | |||||||
粗角砾土 | 粒径大于20mm颗粒的质量超过总质量的50%(尖棱状为主) | <5% | 良好 | 级配好的粗角砾 | A | |||||
不良 | 级配不好的粗角砾 | B | ||||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土粗角砾 | A | |||||||
不良 | 级配不好的含土粗角砾 | B | ||||||||
15%~30% | / | 土质粗角砾 | B | |||||||
>30% | / | 土质粗角砾 | C | |||||||
细圆砾土 | 粒径大于2mm颗粒的质量超过总质量的50%(浑圆或圆棱状为主) | <5% | 良好 | 级配好的细圆砾 | A | |||||
不良 | 级配不好的细圆砾 | B | ||||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土细圆砾 | A | |||||||
不良 | 级配不好的含土细圆砾 | B | ||||||||
15%~30% | / | 土质细圆砾 | B | |||||||
>30% | / | 土质细圆砾 | C | |||||||
细角砾土 | 粒径大于2mm颗粒的质量超过总质量的50%(尖棱状为主) | <5% | 良好 | 级配好的细角砾 | A | |||||
不良 | 级配不好的细角砾 | B | ||||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土细角砾 | A | |||||||
不良 | 级配不好的含土细角砾 | B |
续表A.1.2
一级定名 | 二级定名 | 分组 | |||||||
类别 | 名称 | 说明 | 细粒含量 | 颗粒 | 名称 | ||||
5%~15% | / | 土质细角砾 | B | ||||||
>30% | / | 土质细角砾 | C | ||||||
>30% | / | 土质细圆砾 | C | ||||||
细角砾土 | 粒径大于2mm颗粒的质量超过总质量的50%(尖棱状为主) | <5% | 良好 | 级配好的细角砾 | A | ||||
不良 | 级配不好的细角砾 | B | |||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土细角砾 | A | ||||||
不良 | 级配不好的含土细角砾 | B | |||||||
5%~15% | / | 土质细角砾 | B | ||||||
>30% | / | 土质细角砾 | C | ||||||
砂类土 | 砾 砂 | 粒径大于2mm颗粒的质量超过总质量的25%~50% | <5% | 良好 | 级配好的砾砂 | A | |||
不良 | 级配不好的砾砂 | B | |||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土砾砂 | A | ||||||
不良 | 级配不好的含土砾砂 | B | |||||||
>15% | / | 土质粗角砾 | B | ||||||
粗 粒 土 | 砂 类 土 | 粗 砂 | 粒径大于0.5mm颗粒的质量超过总质量的50% | <5% | 良好 | 级配好的细粗砂 | A | ||
不良 | 级配不好的粗砂 | B | |||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土粗砂 | A | ||||||
不良 | 级配不好的含土粗砂 | B | |||||||
>15% | / | 土质粗砂 | B | ||||||
中 砂 | 粒径大于0.25mm颗粒的质量超过总质量的50% | <5% | 良好 | 级配好的中砂 | A | ||||
不良 | 级配不好的中砂 | B | |||||||
5%~15% | 良好 | 级配好的含土中砂 | A | ||||||
不良 | 级配不好的含土中砂 | B | |||||||
>15% | / | 土质中砂 | B | ||||||
细 砂 | 粒径大于0.075mm颗粒的质量超过总质量的85% | <5% | 良好 | 级配好的细砂 | B | ||||
不良 | 级配不好的细砂 | C | |||||||
5%~15% | / | 含土的细砂 | |||||||
粉 砂 | 粒径大于0.075mm颗粒的质量超过总质量的50% | / | 粉砂 | C |
A.2 细粒土分类
A.2.1 细粒土填料应按表A.2.1分为粉土、黏性土和有机土。粉土、黏性土应采用液限含水率ωL进行填料分组:当ωL<40%时,为C组;当ωL≥40%时,为D组;有机土为E组。
A.2.2 填料根据土质类型和渗水性可分为渗水土、非渗水土。A、B组填料中,细粒土含量小于10% ,渗透系数大于10-3cm/s的巨粒土、粗粒土(细砂除外)为渗水土,其余为非渗水土。
表A.2.1 细粒土填料分组
一 级 定 名 | 二 级 定 名 | 填料分组 | |||||
液限含水率 | 名 称 | 塑 性 图 | |||||
细 粒 土 | 粉土 | Ip≤10,且粒径大于0.075mm颗粒的质量不超过全部质量50%的土 | ωL<40% | 低液限粉土 | C | ||
ωL≥40% | 高液限粉土 | D | |||||
黏性土 | 粉质 | 10<Ip<17 | ωLL<40% | 低液限粉质黏土 | C | ||
ωL≥40% | 高液限粉质黏土 | D | |||||
黏土 | Ip>17 | ωL<40% | 低液限黏土 | C | |||
ωL≥40% | 高液限黏土 | D | |||||
有机土 | 有机质含量大于5% | E |
A.3 土石等级类别现场鉴定
A.3.1 开挖土石等级类别鉴定
1 一般土按表A.3.1-1鉴定;
2 各类软土的工程分级,应结合具体施工情况确定;
3 表A.3.1-2中所列岩石均按完整结构岩体考虑,若岩体破碎、强风化时,应按表中对应的岩体等级降低一个等级;
4 爆破开挖的岩石分类,按表A.3.1-2鉴定。
表A.3.1-1 土的工程等级类别鉴定
等级 | 类别 | 开 挖 特 征 | |
机 械 | 人 力 | ||
Ⅰ | 松土 | 能全部直接铲挖满载 | 用铁锹挖,脚蹬一下到底 |
Ⅱ | 普通土 | 需部分刨松方能铲挖满载,或可直接铲挖但不能满载 | 部分用镐刨松,再用锹挖,以脚蹬需连蹬数次才能挖动 |
Ⅲ | 硬土 | 需普遍刨松或部分爆碎方能铲挖满载 | 必须用镐先整个刨过才能用锹挖。 |
表A.3.1-2 岩石工程等级类别鉴定
等级 | 类别 | 钻1m所需时间 | 爆破1m3所需炮眼长度(m) | 单轴饱和抗压强度(MPa) | |||
湿式凿岩净钻(min) | 双人打眼 | 路堑 | 坑井 | ||||
一字形合金钻头 | 普通淬火钻头 | ||||||
Ⅳ | 软石 | — | <7 | <0.2 | <0.2 | <2.0 | <30 |
Ⅴ | 次坚石 | ≤15 | 7~20 | 0.2~1.0 | 0.2~0.4 | 1.0~3.5 | 30~60 |
Ⅵ | 坚石 | >15 | >20 | >1.0 | >0.4 | >3.5 | >60 |
A.3.2 土石分类按表A. 3.2分类。
表A.3.2 土石分类
类 别 | 土 石 名 称 | 说 明 |
松土 | 砂类土、种植土 | —— |
软塑的黏砂土、砂黏土 | 0.5≤IL<1.0 | |
弃土、未经压实的填土 | —— | |
普通土 | 坚硬、硬塑的黏砂土、砂黏土、粉黏土 | IL<0.5 |
可塑的黏土、膨胀土、Q3、Q4黄土、粉土 | 0≤IL<1.0 | |
稍密、中密的圆砾土、角砾土 | 0.33≤Dr<0.67 | |
松散的碎石土、卵石土 | Dr<0.33 | |
压实的填土、风积沙 | —— | |
硬土 | 坚硬的黏土、膨胀土、Q1、Q2黄土 | IL<0 |
密实的圆砾土、角砾土 | Dr≥0.67 | |
稍密、中密的碎石土、卵石土 | 0.33≤Dr<0.67 | |
各种风化成土状的岩石 | —— | |
软石 | 密实的碎石土、卵石土 | Dr≥0.67 |
煤、岩盐 | —— | |
块石土、漂石土、含块石、漂石质量30%~50%的土 | 裂隙间距<20cm ,风化成碎块状 | |
各种风化、裂隙很发育的岩石及各种岩石爆破后的石块、石碴 | —— |
附录B 巨粒土和粗粒土密度试验(大体积灌水法)要点
B.0.1 巨粒土和粗粒土的密度测定除应符合国家现行标准《土工试验方法标准》GB/T 50123的规定外,尚应符合本附录的规定。
B.0.2 主要仪器设备和材料
1 台秤:称量100kg,最小分度值50g;称量1000kg,最小分度值100g;
2 囊式体积仪:采用具有柔软和富有弹性的塑料薄膜袋,塑料薄膜袋直径为0.5 m~1.5m,厚度为0.5mm,长度为0.5 m~2.0m;
3 量测仪器:精密水准仪,水准尺,钢卷尺,坑口定位标准尺寸环等;
4 其它:开挖试验坑的用具,厚度为5mm~8mm的铁板(堆放土样用),储水箱(筒),坑壁支撑材料等。
B.0.3 试验要求和步骤
1 按试样最大粒径的3倍粒径尺寸确定试坑开挖的直径和深度;
2 将选定试验处的试坑地面整平,除去表面松散的土层,测量其层面标高,放置坑口定位环;
3 在坑口定位环内下挖至要求深度,边挖边将坑内的试样装入盛土容器内,称试样质量,准确到0.1kg,并应测定试样的含水率;
4 开挖试坑时应注意将坑壁及坑底整平,对松动的碎石全部取出,并称取质量;
5 试坑开挖完成后,量测坑壁及坑底的情况,包括坑壁凹凸形态、试坑直径、坑底标高等;
6 将塑料薄膜袋轻轻放置坑内,之后将已称取质量的水缓慢灌入塑料薄膜袋内,直至水面与坑口定位环面齐平(计算试坑体积时,应扣除定位环的体积),并对静止的水面观测3min后,测量水面标高。当袋内出现水面下降时,应另取塑料薄膜袋重新试验;
7 所有测试工作完成后,采用最大粒径不大于100mm的级配碎石回填试坑,要求按每层300mm的厚度进行分层填筑夯实;
8 本试验应进行两次平行测定,取两次测值的算术平均值。
B.0.4 试验数据整理
1 试样的湿密度
ρ0=m0/V (B.0.4-1)
式中 ρ0——巨粒土和粗粒土的湿密度(kg/m3);
m0——试样总质量(kg);
V——试坑的体积(m3)。
2 试样的干密度
ρd= md/V (B.0.4-2)
式中 ρd——巨粒土和粗粒土的干密度(kg/m3);
md——试样干质量(kg)。
3绘制密度与深度关系曲线。
附录C 巨粒土和粗粒土颗粒分析试验(筛析法)要点
C.0.1 本试验适用于最大粒径小于800mm的粗颗粒土试样。
C.0.2 巨粒土和粗粒土的颗粒分析试验除应符合国家现行标准《土工试验方法标准》GB/T 50123的规定外,尚应符合本附录的规定。
C.0.2 主要仪器设备。
1 粗筛:圆孔,孔径为200mm、100mm、80mm、60mm、40mm、20mm、10mm、5mm;
2 细筛:圆孔,孔径为2.0mm、1.0mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm;
3 台秤:称量1000kg,最小分度值50g;
4 摇筛机:筛析过程中应能上下震动;
5 其它:铁桶、铁钯、铁铲、铁箱、火炉、编制袋、毛刷等。
C.0.3 取样要求
1 强夯前的块石、碎石填筑料:取样数量不少于3件;
2 填筑地基采用强夯法处理时,强夯夯点下、夯点间均应取样(含深层的夯点下、夯点间取样)。
C.0.4 试验要求和步骤
1 将取出的试样称取质量后,用塑料编制袋装好运回试验棚,摊放铁板上进行风干;
2 试样粒径大于100mm的可用标准直径的套环进行手选,并称取质量;
3 试样粒径大于40mm,小于等于100mm的可采用依次叠好的粗筛(孔径分别为80mm、60mm、40mm)进行筛分,并将留在各层筛上的试样分别称取质量;
4 试样粒径小于40mm的可先进行质量缩分,试样缩分标准质量可按下式计算:
Q=kd2 (C.0.4)
式中 Q——缩分标准质量(kg);
k——缩分系数,取k=0.1;
d——颗粒直径(mm)。
5 将小于40mm粒径标准质量的缩分样倒入依次叠好的筛中,进行筛分,称取留在各层筛上的试样质量,并用倍数法将其还原;
6 试样粒径小于5mm的可采用选取具有代表性的试样5kg,通过细筛(孔径为2.0mm、1.0mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm)进行筛分,称取留在各层筛上的试样质量,并用百分数法将其还原;
7 各巨粒土和粒组试样质量的总和与试样总质量的差值,不得大于试样总质量的1.5%。
C.0.5 试验数据整理
1 小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比(精确至0.1%)
X=(mA/ mB)dx (C.0.5)
式中 X——小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比(%);
mA——小于某粒径的试样质量(kg);
mB——细筛分析时为所取的试样质量;粗筛分析时为试样总质量(kg);
dx——粒径小于2mm的试样质量占试样总质量的百分比(%)。
2 以小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分比为纵坐标,颗粒粒径为横坐标,在单对数坐标上绘制颗粒大小分配曲线;
3 计算级配指标:不均匀系数Cu和曲率系数Cc。
附录D 强夯单点夯击试验要点
D.0.1 本试验适用于块石、碎石填筑地基。
D.0.1 强夯单点夯击能为1000kN·m~5000kN·m。
D.0.2 主要仪器和设备
1 夯机:配制自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备;
2 夯锤:锤重150kN~250kN,锤底静压力25kPa~40kPa;
3 水准仪,水准尺;
4 钢球:直径为50mm的铸铁钢球。
D.0.3 观测点布置
1 夯坑底面土体变形可通过夯锤顶面高程测量得出,夯锤顶面观测点应均匀对称设置,应不少于3点;
2 夯坑周围地表变形观测点以夯锤中心为原点,在相互垂直二方向上设置。以夯锤边缘为起点,每方向上设置观测点不应少于4点,观测点间距宜为0.5倍夯锤直径;
3 用于后视基准点的基准桩应设置在夯击震力影响区域外。
D.0.4 试验要求
1 每夯击一击后,应立即测量夯锤顶面及夯坑周围地表观测点的变形量;
2 每夯两击应观测一次后视测量;
3 单点夯击完成后,需对夯坑体积进行现场实测(即坑底标高、坑口和坑底直径等),并对夯坑形态进行描述;
4 夯击次数视夯沉量而定,一般为20击~25击。
D.0.5 试验资料整理
1 夯坑下沉量
△Si=Si-1-Si (D.0.5-1)
式中 △Si——每夯一击的夯坑下沉量(mm);
Si——第i击后锤顶水准尺读数(mm);
Si-1——第i-1击后锤顶水准尺读数(mm)。
2 夯坑周围地表的变形量
△Li=Li-1-Li (D.0.5-2)
式中 △Li——每夯一击的夯坑周围变形量(mm);
Li——第i击后地面水准尺读数(mm);
Li-1——第i-1击后地面水准尺读数(mm)。
3 夯坑变形体积
△Vi=πr2△Si (D.0.5-3)
式中 △Vi——每夯一击的夯坑变形体积(m2);
r——夯坑平均半径(m)。
4 夯坑周围土体的变形体积:
△V′i=π(R2-r2)△Li-△Vi (D.0.5-4)
式中 △V′i——每夯一击的夯坑周围土体变形体积(cm3);
R ——观测点距夯坑中心距离(m)。
5 各夯击击数下,夯坑压缩变形百分数。
Ni=(△Si/∑△Si)×100 (D.0.5-5)
式中 Ni——第i击的压缩变形量占总变形量的百分率(%);
∑△Si——累计夯坑变形量(mm);
△Si——第i击的夯坑变形量(mm)。
6 有效夯实系数:
α=(△Vi-△V′i)/△Vi (D.0.5-6)
7 绘制夯击次数与夯坑及夯坑周围地表变形图;
8 绘制单点夯击次数与夯坑下沉量的关系曲线;
9 绘制夯击次数与累计夯坑下沉量百分数的关系曲线。
附录E 边坡动力稳定性模拟试验要点
E.0.1 本试验要点适用于边坡稳定性。
E.0.2 试验以强夯夯点作为振源。强夯单击夯击能为2000kN·m~3000kN·m,夯点间距为4.0 m~5.0m,正方形布置。
E.0.2 试验场地及边坡填筑
1 试验场地位于高填方填筑区,分层填方虚铺厚度为4.0m~4.5m,填筑及强夯施工完毕后,进行检测;
2 在填方强夯区进行第二层填筑时,选择4段长度为10m~20m的区段修筑边坡,边坡坡比为1:1.25、1:2.0、1:1.5与自然坡度(1:1)的边坡,每段边坡间设置一定的间隔距离;
3 按设计要求进行边坡坡度的整修,坡顶与坡面要用细石料进行人工整平;自然边坡按块石、碎石堆积自然坡度,坡顶与坡面也要用细石料整平。
E.0.3 试验设备和仪器
1 夯机:配制自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备;
2 夯锤: 重量150kN~250kN,锤底静压力25kPa~40kPa;
3 振动测试仪器: 采用智能数字强震动仪,应配备完整的动态信号测试分析系统和相应的加速度传感器。
E.0.3 测试装置的布设
1 位移测量
1)每个边坡段在坡顶布置1个监测点,坡面布置2个监测点,坡脚布置1个监测点,进行变形位移观测;
2)位移观测点的制作与埋设:变形测点采用直径为16mm~18mm,长度为300mm~500mm的钢筋,用混凝土浇注在块石、碎石填筑体中,露出地表长度为30mm~50mm。
2 振动测试
振动测试用加速度传感器测试,用动态信号测试分析系统进行分析。加速度传感器布设在相应试验边坡段变形/位移观测点的邻近位置,并与变形观测点一一对应。
E.0.4 试验要求和步骤
1 选择或埋设一个相对稳定的不受夯击振动影响的后视基准点;
2 观测仪器应安放在不受夯击振动影响的位置,距夯点水平距离30m~40m;
3 对各变位移/形观测点进行编号,测量各变形/位移观测点的初始标高与平面坐标;
4 每段试验边坡沿垂直边坡方向布置5个夯点。点夯按由远及近顺序依次进行;
5 每夯完一个夯点,对相应试验边坡段的所有变形/位移观测点测量一次,并进行记录;夯击过程中,对相应试验边坡段设置的加速度测点进行加速度测试,取得每一测点的竖向加速度时程曲线和水平加速度时程曲线,直至试验结束。
E.0.5 试验结果分析
1 根据各变形观测点的变形值大小与分布情况,从地表/位移的角度对边坡动力稳定性进行分析;
2 从各加速度测点测得的加速度时程曲线,求得各测点的竖向加速度峰值与水平加速度峰值,分析边坡动力稳定性以及振源到边坡的加速度峰值衰减过程;
3 通过变形/位移分析与振动加速度分析,对边坡动力稳定性进行综合分析与评价。
附录F 地基变形监测方法要点
F.1 原地面地基变形监测
F.1.1 目的与意义
在土石方填筑施工过程中进行原地面地基沉降监测,其目的是获得经处理后的原地面地基的沉降资料,为工后沉降计算分析和预测工后沉降量提供依据。
F.1.2 主要仪器设备
安装埋设采用75cm×100cm的钢板、2.0m长的φ52mm镀锌钢管(测杆)、2.0m长的φ168mm保护钢管、橡胶隔环,观测采用徕卡DNA03电子水准仪。
F.1.3 操作步骤
1 镀锌钢管埋设操作步骤
1)在已埋设的Φ52mm镀锌钢管上加一个接头,再在接头上方加一根2.0m长的Φ52mm镀锌钢管;
2)用Φ168mm的保护管套住测杆,并在Φ52mm镀锌钢管上每隔2m安装一个橡胶隔环,橡胶隔环厚约30mm,保证Φ52mm镀锌钢管,在保护管内不晃动;
3)镀锌钢管和保护管,均采用丝扣连接,接头处精细加工,保证连接后整个保护管的平直度;
4)随填筑高程的升高,不断加长镀锌钢管和保护管,保护管周围1m用细砂土填筑,人工振捣密实。每安装一次测杆要用电子水准仪测出上下两个测标间的高差;
5)安装至填筑体顶部后,浇筑孔口混凝土保护墩和安装孔口保护盖板。周围2m范围内不得进行强夯;
2 地基沉降观测步骤
采用二等国家水准,从施工场外的基准点引进水准高程,将本次观测与首期观测比较,即可获得原地基沉降监测点的沉降量。
F.1.4 资料整理
在外业过程中,做好各种原始数据的记录工作,原始记录力求准确、清晰且不得进行删改。在内业过程中,用Excel数据表格对所有的观测数据进行统计,利用专业作图软件对监测点的沉降趋势进行分析,并结合初勘详勘的资料对地基沉降的原因进行深入分析。
附录F 地基变形监测方法要点
F.1 原地面地基变形监测
F.1.1 目的与意义
在土石方填筑施工过程中进行原地面地基沉降监测,其目的是获得经处理后的原地面地基的沉降资料,为工后沉降计算分析和预测工后沉降量提供依据。
F.1.2 主要仪器设备
安装埋设采用75cm×100cm的钢板、2.0m长的φ52mm镀锌钢管(测杆)、2.0m长的φ168mm保护钢管、橡胶隔环,观测采用徕卡DNA03电子水准仪。
F.1.3 操作步骤
1 镀锌钢管埋设操作步骤
1)在已埋设的Φ52mm镀锌钢管上加一个接头,再在接头上方加一根2.0m长的Φ52mm镀锌钢管;
2)用Φ168mm的保护管套住测杆,并在Φ52mm镀锌钢管上每隔2m安装一个橡胶隔环,橡胶隔环厚约30mm,保证Φ52mm镀锌钢管,在保护管内不晃动;
3)镀锌钢管和保护管,均采用丝扣连接,接头处精细加工,保证连接后整个保护管的平直度;
4)随填筑高程的升高,不断加长镀锌钢管和保护管,保护管周围1m用细砂土填筑,人工振捣密实。每安装一次测杆要用电子水准仪测出上下两个测标间的高差;
5)安装至填筑体顶部后,浇筑孔口混凝土保护墩和安装孔口保护盖板。周围2m范围内不得进行强夯;
2 地基沉降观测步骤
采用二等国家水准,从施工场外的基准点引进水准高程,将本次观测与首期观测比较,即可获得原地基沉降监测点的沉降量。
F.1.4 资料整理
在外业过程中,做好各种原始数据的记录工作,原始记录力求准确、清晰且不得进行删改。在内业过程中,用Excel数据表格对所有的观测数据进行统计,利用专业作图软件对监测点的沉降趋势进行分析,并结合初勘详勘的资料对地基沉降的原因进行深入分析。
F.2 地基分层变形监测
F.2.1 目的与意义
主要目的是监测填筑体内部在施工过程中和施工完成后不同部位、不同时间、不同深度处填筑体的沉降特性。
F.2.2 主要仪器设备
安装埋设采用2.0m长的φ53mm的PEE沉降管、φ53mm的沉降磁环(磁板),观测采用徕卡DNA03电子水准仪及金土木钢尺沉降仪。
F.2.3 操作步骤
1 钻孔安装操作步骤
1)采用φ110mm的孔径钻孔;
2)沉降管采用PEE管,安装时,首先将最下端的沉降管底部用底盖密封,接头处及铆钉处用防水胶带缠紧。相邻两管用管接头紧密连接,每隔2m在管子上套上磁环。最上面的沉降管安装顶盖,防止雨水或其它杂物进入管中;
3)沉降管接好后,就可以进行回填。回填原料为中粗沙和粘土,回填速度不能太快,以免堵塞后回填料下不去,从而形成空隙,最好时隔一两天后再去检查一下,填料下沉后再填满之后即可,管子周围加上保护措施;
4)在回填过程中,注意不能带动沉降管及磁环。周围2.0m范围内不得进行强夯。
2 PEE管安装操作步骤
1) 沉降管采用PEE管安装时,首先将最上端的顶盖取下,再接上一根分层沉降管,相邻两管用管接头紧密连接,并用塑胶纸缠紧,在沉降管中间套上沉降磁板;
2)沉降管接好后,就可以对沉降磁板周围的填土进行人土捣实,管子周围加上保护措施;
3)周围2m范围内,不得进行强夯;
3 分层沉降监测观测步骤
采用二等国家水准,从施工场外的基准点引进水准高程,测出分层沉降监测点孔口的高程;再使用钢尺沉降仪测读出每一个磁环距离孔口的深度,二者相减,既可获得每一个磁环的位置。
F.2.4 资料整理
在外业过程中,做好各种原始数据的记录工作,原始记录力求准确、清晰且不得进行删改。在内业过程中,用Excel数据对所有的观测数据进行统计,利用专业作图软件对监测点的沉降趋势进行分析,并结合初勘、详勘及施工单位填筑资料,对分层沉降的原因进行深入分析。
F.3 地基表层变形监测
F.3.1 目的与意义
当填筑体填筑至设计高程时,测量填筑体的总沉降,其目的是监测土石方完成后,道槽区不同填筑体厚度的沉降及差异沉降量,为确定道面铺设施工时间提供依据。
F.3.2 主要仪器设备
安装埋设采用50cm×50cm的钢板、1m长的φ52mm镀锌钢管(测杆),观测采用徕卡DNA03电子水准仪。
F.3.3 操作步骤
1 安装埋设操作步骤
1)填土完成后,在地面挖一个0.5m×0.5m×1.0m(长×宽×高)的坑,在Φ52mm的镀锌钢管一端牢固焊接一块0.5m×0.5m的钢板,钢板埋设在挖好的坑内,保持镀锌钢管铅直,管口与地面同平;
2)周围用粘土回填捣实;
3)镀锌钢管口安装一个水准标志;
4)浇筑孔口混凝土保护墩和安装孔口保护盖板。
2 观测步骤
采用二等国家水准,从施工场外的基准点引进水准高程,测出表层沉降监测点的水准标志高程,将本次观测与首期观测进行比较,即可获得表层沉降监测点的沉降量。水准联测也参照原地基沉降监测点的观测。
F.3.4 资料整理
在外业过程中,做好各种原始数据的记录工作,原始记录力求准确、清晰且不得进行删改。在内业过程中,用Excel数据表格对所有的观测数据进行统计,利用专业作图软件对监测点的沉降趋势进行分析,并结合初勘和详勘及施工单位填筑资料、原地基沉降成果、分层沉降成果对沉降的原因进行深入分析。
F.4 边坡坡面位移监测
F.4.1 目的与意义
根据高填方边坡坡面的位移监测结果,为计算分析监测高填方边坡稳定性提供依据。
F.4.2 主要仪器设备
安装埋设采用强制对中盘,观测采用徕卡GPS1230或其它仪器。
F.4.3 操作步骤
1 安装埋设操作步骤
1) 表面监测点标墩为现浇钢筋混凝土墩,表面监测点标墩高于地面1.0m,埋深0.5m;
2) 标墩顶部设置强制对中盘,底盘对中精度不低于0.1mm;
3) 埋设时,强制对中盘应调整水平,其倾斜度不得大于4°。
2 观测步骤
用三等GPS精度进行观测,外业观测采用双频GPS接收机进行观测。
1) 卫星截止高度角≥15°,观测时段数不少于2个,每时段观测时间不少于90min;
2) 复测基线较差、坐标分量闭合差、环闭合差检验满足现行国家标准《工程测量规范》GB50026的要求;
3) 其它技术要求按照现行国家标准《工程测量规范》GB50026的规定执行。
F.4.4 资料整理
做好各种原始数据的记录工作,原始记录力求准确、清晰且不得进行删改。在内业过程中,用Excel数据对所有的观测数据进行统计,利用专业作图软件对监测点的沉降趋势进行分析,并结合初勘测及施工资料,对边坡水平位移的原因进行深入分析。
附录G 地下水位和孔隙水压力监测要点
G.0.1 目的与意义
孔隙水压力观测目的在于获取填土底部土体的孔隙水压力的增长与消散情况。可根据测点孔隙水压力—时间变化曲线,反算土的固结系数、推算该点不同时间的固结度,从而推算强度增长,并确定下一级施加荷载的大小,从而控制加荷速率。孔隙水压力观测点旁边需要布置水位变化观测点,观测孔隙水压力同时观测水位变化情况,验证孔隙水压力变化非水位升降引起。
G.0.2 主要仪器设备
采用水准仪、孔隙水压力计、孔隙水压力计读数仪、水位计。
G.0.3 操作步骤
1 孔隙水压力观测点旁边需要布置水位变化观测点,两者相距约2m。孔隙水压力计的安装埋设步骤为:
1) 取下仪器端部的透水石,在钢膜片上涂一层黄油或凡士林以防生锈,但要避免堵孔;
2) 安装前需将仪器在水中浸泡2h以上,使其达到饱和状态;
3) 采用钻孔方式埋设,钻孔孔径Φ108mm;
4) 在测头上包上装有干净的饱和细砂的沙袋,使仪器进水口通畅,并防止水泥浆进入孔隙水压力计内部;
5)将包有砂袋的仪器埋入孔内,周围回填水泥砂浆,注水饱和。
2 水位观测孔的安装埋设步骤为:
1) 钻孔采用金刚石或合金钻钻进,严禁泥浆护壁,终孔孔径φ110mm。
2) 水位观测管用金属管加工,包括花管和导管两部分,内径φ50mm。花管段长不少于2m,透水孔孔径φ4mm~6mm,面积开孔率18%~20%,排列均匀。
3) 进水段可能产生塌孔或管涌时,花管段外设有反滤设施。
4) 在进水花管段底部充填粒径为10~20mm的砂砾石垫层,厚度不小于30cm。将进水花管和导管依次连接放入孔内,花管段底部位于砂砾石垫层上。
5) 在进水花管周围填入粒径为10~20mm的砂砾石后,再填入100cm厚的细砂,细砂上部注入水泥浆,余下的孔段全部用水泥砂浆灌满。
6) 按照施工图纸所示浇筑孔口混凝土保护墩和安装孔口保护盖板。
G.0.4 观测步骤
孔隙水压力计用频率读数仪进行观测;水位观测采用高精密水准仪徕卡DNA03按二级变形测量精度进行孔口高程的测量,并用平尺水位计进行水位深度的读数。
G.0.5 资料整理
在外业过程中,做好各种原始数据的记录工作,原始记录力求准确、清晰且不得进行删改。在内业过程中,用Excel数据表格对所有的观测数据进行统计,并结合现场施工状况、大气降水对孔隙水压力及水位观测成果进行分析。
本规范用词说明
1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的用词:
正面词采用“必须”;反面词采用“严禁”。
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的用词:
正面词采用“应”;反面词采用“不应”或“不得”。
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词:
正面词采用“宜”;反面词采用“不宜”。
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 规范中指明应按其他有关标准执行时的写法为“应符合……的要求(或规定)”或“应按……执行”。
引用标准名录
1 《建筑地基基础设计规范》GB 50007
2 《工程测量规范》GB 50026
3 《国家一、二等水准测量规范》GB 12897
4 《国家三、四等水准测量规范》GB 12898
5 《1:500 1:1000 1:2000地形图数字化规范》GB/T 17160
6 《岩土工程勘察规范》GB 50021
7 《土工试验方法标准》GB/T 50123
8 《建筑边坡工程技术规范》GB 50330
9 《建筑抗震设计规范》GB 50011
10 《湿陷性黄土地区建筑规范》GB 50025
11 《膨胀土地区建筑技术规范》GB 50112
12 《冻土工程地质勘察规范》GB 50324
10 《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300
13 《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202
14 《建筑地基处理技术规范》JTJ 79
15 《公路路基设计规范》JTG D30
16 《公路排水设计规范》JTG/TD 33
17 《铁路路基设计规范》TB 10001
18 《铁路特殊路基设计规范》TB 10035
19 《铁路桥涵施工规范》 TB 10203
20 《碾压式土石坝设计规范》DL/T 5395
21 《土工合成材料应用技术规范》GB 50290
22 《水土保持综合治理技术规范-沟壑治理技术》GBT 16453.3
中华人民共和国国家标准
高填方地基技术规范
GB ****-*****
条文说明
1 总则
1.0.1 随着我国经济建设的发展,在山区及丘陵地区利用“开山填谷”解决工程建设用地的项目越来越多,由此形成了大面积、大土石方量的高填方地基。目前,对于该类高填方地基还没有统一的技术标准,在设计、施工和验收等过程中只能参考国内相关行业的标准。从已经完成的高填方地基的使用情况来看,有成功的例子,也有发生失稳和沉降变形过大的工程实例。制定本规范的目的是使高填方地基技术标准化,明确高填方地基在设计和施工中必须贯彻国家的技术经济政策,做到安全适用、保护环境、技术先进、经济合理、确保质量,以保障高填方地基工程建设健康发展。
1.0.2 目前国内一般认为高填方地基是指填筑高度大于20m,且不超过80m,经有组织分层填筑和压(夯)实处理后的地基。对于高填方填筑地基确定为20m,主要考虑20m以下的填筑地基在工程中比较常见,处理难度相对容易,设计和施工人员可以参考相关标准执行。《公路路基设计规范》JTGD 30和《铁路路基设计规范》TB 10001有关填方路基和路堤规定了填料选择、路堤的压实度,以及边坡高度不大于20m时路堤边坡坡率等,实际工程中,可以结合填筑地基的处理目的,参照国家现行标准《建筑地基处理技术规范》GB 50007和《公路路基设计规范》JTGD 30、《铁路路基设计规范》TB 10001等进行设计和施工。
随着我国高填方地基不断涌现,处理技术的不断提高,出现了诸如四川省九寨黄龙机场最大填筑高度达102m的高填方工程。考虑到现阶段超过80m的高填方填筑地基的工程实例较少,工程经验不十分充足,超过80m的高填方地基处理设计,可以参考本规范的原则做专项设计。
1.0.3 高填方地基建设有如下特点:
1 山区和丘陵地区,地形高差大、工程地质条件与水文地质条件复杂,在高填方地基的建设场地,岩土工程特性明显不同,且存在诸多不良地质条件。
2 高填方地基土石方量大,开采、挖填和运输所需机械设备和劳动力较多,工期长,造价高,且需要占用大量土地。
3 高填方地基在建设过程中,会挖除原有边坡,同时回填和弃土堆放也会产生新的边坡,边坡的支挡不仅工程造价高,而且对周围环境产生影响。
4 高填方地基必然对建设场地原有排灌体系有所影响,从而形成新的排水体系。
根据高填方地基的特点,在高填方的设计与施工时应贯彻执行我国的基本国策,做到因地制宜、就地取材、挖填平衡、节约土地和重视工程环境。
1.0.4 本规范是针对高填方地基的特点制定的,难以全面反映地质勘察、地基处理、边坡支护、排水工程等工程技术。因此,高填方地基除应执行本规范的规定外,对本规范未规定的有关内容,尚应符合国家现行有关标准的规定。
3 基本规定
3.0.1 本条规定要求高填方地基在设计和施工前,应完成工程勘测工作。高填方地基工程涉及面广,工程量大,土石方量多,工期长,工程投资高,所以正式设计和施工前,应彻底搞清地质情况,平衡挖填土石方量以及考虑地基处理中可能遇到的问题,评价水文、地质和环境等问题。高填方地基工程不能边勘察、边设计和边施工,而应坚持按正常的建设程序进行勘察、设计和施工,勘察工作应在设计和施工之前进行。
3.0.2 建筑场地分区是按照工程建设项目的使用功能及建(构)筑物结构的复杂程度、对地基的变形要求及影响范围等确定的。分区的目的是在勘察、原场地处理、以及填筑地基的填料选择、质量控制等方面对不同区域、不同部位有所区别和对待,防止高填方地基对整个场区采取“一刀切”的同一标准。
3.0.3 本条是对高填方地基设计前应完成工作的规定。要求调查了解当地地基处理经验和类似场地上的工程经验,确定原场地和填筑地基的处理目的和要求,拟定地基处理方法,且在有代表性的区域进行试验,以期检验实际效果。
3.0.4 为工程建设的总平面规划、建设用地、初步设计、施工图设计及施工提供基础资料和依据。
1 测量范围:应为已批准的工程建设的总平面规划范围。
2 测量任务:应为测量范围内进行1:1000~1:2000地形图测量。
3 测量要求:在执行中华人民共和国国家标准《工程测量规范》GB50026同时尚满足本规范要求。
4 首级平面、高程控制点(网)的测量应采用规范中的一级导线和二等水准,作为首级平面、高程控制点(网)的加密及独立地段的平面、高程控制点(网)可采用规范中的图根导线和三等水准。
3.0.5 本条规定岩土工程勘察应分阶段进行,勘察分为初步勘察、详细勘察以及施工勘察;初步勘察和测量应满足试验区(段)设计和工程初步设计的要求,详细勘察和测量应满足施工图设计要求。场地工程测量应以控制测量和地形测量为主;初步勘察和测量应满足试验区(段)设计和工程初步设计的要求,详细勘察和测量应满足施工图设计要求。在山区和丘陵地区,地下水的勘察评价将对高填方地基的安全和造价产生极大的影响,对于水文地质特别复杂、施工过程中水文地质条件变化的情况,需要进行专门的水文地质勘察。
3.0.6 高填方地基多分布在山区,工程地质复杂多变,岩土工程性质差异较大,存在诸多不良地质情况,影响高填方地基的稳定和建(构)筑物的安全。因此,在填筑地基前,应彻底搞清原场地存在的软弱土、特殊土以及不良地质作用,有针对性地进行处理。处理部位分为地表处理、原始地形边坡和坡面处理、挖填交界段的处理等。
3.0.7 本条对填筑地基的设计和施工进行了规定。
1 国内近年来的一些高填方地基的工程实践,有很多成功的范例,也有失败教训。在失败的工程实例中,有的属于地基失稳,有的属于变形量大,其中有一个高填方填筑地基总的填筑高度为53m,当填筑到设计标高时,顶面沉降达2.4m,对这些工程,不得不进行返工补救处理。因此填筑地基应进行变形控制和稳定验算,以保证高填方地基的安全运用和经济效益。
2 高填方地基沉降包括原场地地基沉降和填筑地基沉降两部分。在工程设计中,应对地基沉降进行估算,特别是填筑地基的工后沉降。对变形超过设计所能容许的变形和不均匀沉降时,应采取处理措施。
工后沉降,对不同行业、不同建(构)筑物要求不同。
根据经验,山区机场高填方填筑地基工后沉降量和差异沉降,可参照以下要求:
1)飞行区道槽区工后沉降
采用级配良好的块石、碎石填筑地基,工后地基沉降量一般控制在20mm~40 mm;地基差异沉降,一般控制在1.0‰~1.5‰。
采用土料和土夹石混合料高填方填筑地基,工后地基沉降量一般控制在100mm~200 mm;运行期的地基差异沉降,一般控制在1.5‰~1.8‰。
2)飞行区土面区、边坡区与边坡稳定影响区的工后地基沉降量控制
采用块石、碎石填筑地基时,工后地基沉降量一般控制在100mm~200 mm;
采用土料和土夹石混合料填筑地基时,工后地基沉降量,一般控制在200mm~300 mm。
3)一般建筑区工后地基沉降量控制
采用块石、碎石填筑地基时,工后沉降量一般可控制在40mm~60 mm;
采用土料和土夹石混合料填筑地基时,工后沉降量一般控制在60mm~80 mm;运行期地基差异沉降一般控制在1‰~3‰。
4)预留发展区工后地基沉降量控制
预留发展区填筑地基的工后沉降量一般控制在200mm~300 mm。
《公路路基设计规范》JTGD 30-2004对软土地区路基容许工后沉降量要求见表3.0.7-1。
表3.0.7-1 公路路基容许工后沉降量
工 程 位 置 | 桥台与路堤相邻处 | 涵洞、通道处 | 一般路段 |
高速公路、一级公路容许工后沉降(mm) | 100 | 200 | 300 |
二级公路容许工后沉降(mm) | 200 | 300 | 500 |
对于山区路堤所处的地形、地基、填料情况十分复杂,国内虽然对填筑高度超过20m的高路堤的工后沉降控制进行了研究,但获得的成果仍有一定的局限性。重庆交通科研设计院在四川成雅高速公路上对全线高路堤进行了沉降观测,结合通车后出现不均匀沉降的情况,以及结合对广西南宁—桂林高速公路不均匀沉降情况实测结果,分析得出:为控制路基不均匀变形,路堤的工后沉降控制标准为40mm较为合适。
《铁路特殊路基设计规范》TB10035-2006对铁路路基的工后沉降控制标准见表3.0.7-2。
表3.0.7-2 铁路路基的工后沉降控制标准
速 度(km/h) | 120及以下 | 120~160 | 200 |
一般地段允许工后沉降(mm) | 300 | 200 | 150 |
路桥过渡段允许工后沉降(mm) | — | 100 | 80 |
沉降速率(cm/年) | — | 50 | 40 |
《碾压式土石坝设计规范》DL/T 5394-2007对碾压式土石坝土质防渗体分区坝竣工后沉降量要求不宜大于坝高的1%。对于特殊坝基,允许总沉降量应视具体情况确定。
《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2012对建筑物的地基变形值作了规定和要求。
影响高填方地基变形的因素复杂,工程条件繁多,目前尚无实用的理论计算方法可用于工程实践。工程设计中,主要依据设计经验和工程类比以及参照国家现行有关标准的规定进行估算,并通过本规范对原场地处理、填筑地基以及边坡等的质量要求控制措施解决。
3 关于原场地下卧层问题。考虑到高填方填筑地基的实际施工程序,为分层填筑、分层压(或夯)实。对于填料为粗粒土,采用强夯法施工,分层填筑厚度一般控制在4.0m左右;对于细粒土,采用碾压法施工,分层厚度控制在1.0m左右。当处理上层土时,对下面的填筑地基均有加固作用,且填筑地基从开始填筑到设计标高将是一个比较长的过程。因此,随着填筑地基分层填筑、分层施工,下卧层的地基是加载预压过程,土体强度随着分层填筑处理而产生固结压密。但如何定量提出下卧层地基处理的要求,目前研究不够,根据工程经验,原场地地基承载力不小于240kPa,地基土为低压缩性,原场地地基可以满足高填方地基的沉降和稳定要求,可以作为参考。
3.0.8 我国大部分山区及丘陵地区处于雨水充沛地区,水便成为了山区地质环境的重要组成部分;同时,也是影响山区工程建设较为重要的因素,在许多情况下山区工程发生破坏都是因水的变化引起的,所以治山须先治水。按照以往经验,地表水流亦采取疏导的办法,尽量保留原来的排水通道。所以原地基的冲沟等可以采取铺设盲沟的办法进行处理,而对于新填筑的渗透性较差的粘性土体内部也要采取排水措施,使填筑体内部渗透进来的水可以顺畅的排除填筑体外。
3.0.9 地基处理工程属于隐蔽工程,施工质量受人为因素的影响较大,事后检测和补救亦较困难。施工过程中必须有专业技术人员负责质量控制和监测,通过了解和掌握地基处理的目的、加固原理、技术要求和质量标准,确保每道工序处于受控状态,并将检测工作视作保证工程质量的重要手段。施工中,发现质量不合格或场地条件与设计不相符,要及时汇报给设计人员和监理人员,以便妥善解决。
监测工作应贯穿于高填方地基的施工期间和使用期间。监测结果是工程质量检验的主要依据,也是检验设计、施工质量和进行工程总结的重要资料,通过监测数据分析,可以验证原场地与填筑地基的稳定性和沉降变形,及时掌握高填方地基的工作状态,避免意外事故发生。监测工作应有专人负责,终止时间应符合设计要求。
监测设计应遵循下列原则:
1 监测应能较全面地反映填筑地基和原场地地基的工作状态,目的明确,重点突出;
2 应结合工程特点,有针对性布置监测项目和仪器,监测断面和部位应有代表性;
3 对沉降有特殊要求的填筑地基和边坡工程以及高填方地基上重要的建(构)筑物,应加强监测设置,并应进行长期监测。
3.0.10 高填方地基由于填方高,在保证稳定稳定的前提下,要求形成地基均匀、密实。检测手段主要有静载荷试验、静力触探和动力触探、标准贯入或土工试验等。
3.0.11 本条对填筑地基处理完成至开始在填筑地基设计标高进行建(构)筑物施工的最少置放时间做出规定。采用块石、碎石填料时为1个雨季,采用其它填料时宜为1~2个雨季。实际工程中,在施工期间和工后进行沉降和变形监测,通过沉降观测来确定预留沉降期。
3.0.12 通过沉降观测资料可以分析判断高填方地基变形的发展趋势,结合建(构)筑物的地基沉降控制要求,推算最终沉降,从而确定建(构)筑物的建造时间。建(构)筑物的地基变形允许值和沉降变形观测应按国家现行有关标准执行。
3.0.13 高填方地基必须观测实施水土保持法和环境保护法,采取必要措施进行环境保护,防止水土污染和流失。
4 工程测量和勘察
4.1 一般规定
4.1.1 工程测量与勘察是高填方建设过程中,确保工程质量,提高建设效率,增加投资效益的基础工作,也是高填方地基、边坡和边坡稳定影响区的填筑地基、场地的原地面软弱地基经过处理后满足质量要求的基础;因此工程测量和勘察成果必须能满足工程建设用地、规划预留区和建设项目的规划、设计及施工要求。测量和勘察方法应根据工程情况、地质条件和勘察阶段灵活确定,高填方和挖方区域的岩土工程勘察要以查明挖方区的填料特性和土石储量、填方区基岩顶面覆盖土层的分布和工程特性、岩溶地基的不良地质作用、边坡区的地基特性和填土作用下地基的稳定性评价为主。
4.1.2 高填方工程多属永久性工程,测量成果作为最基本的数据,应尽可能采用国家统一的坐标系统和高程系统,以便于后续工程建设各环节的对接,保证工程数据的延续。当测区联测有困难时,可采用场地所在地区坐标系统和高程系统或独立的坐标系统和高程系统,但应实测真北方位。在详勘阶段根据设计要求,可建立场地坐标系统。
4.1.4 场地复杂程度的划分参考了国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021中的分类原则。
4.1.5 原场地地基等级的划分参考了国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021中的分类标准,同时考虑了地下水对高填方工程的影响程度,地下水对工程影响大的,需要采取截排水等特殊处理的地基,列为一级地基。
4.1.6 划分勘察等级是为了突出重点,区别对待。勘察等级按照场地复杂程度和原场地地基等级进行划分,勘察等级不同,勘察工作量的布置有所不同。
4 工程测量和勘察
4.1 一般规定
4.1.1 工程测量与勘察是高填方建设过程中,确保工程质量,提高建设效率,增加投资效益的基础工作,也是高填方地基、边坡和边坡稳定影响区的填筑地基、场地的原地面软弱地基经过处理后满足质量要求的基础;因此工程测量和勘察成果必须能满足工程建设用地、规划预留区和建设项目的规划、设计及施工要求。测量和勘察方法应根据工程情况、地质条件和勘察阶段灵活确定,高填方和挖方区域的岩土工程勘察要以查明挖方区的填料特性和土石储量、填方区基岩顶面覆盖土层的分布和工程特性、岩溶地基的不良地质作用、边坡区的地基特性和填土作用下地基的稳定性评价为主。
4.1.2 高填方工程多属永久性工程,测量成果作为最基本的数据,应尽可能采用国家统一的坐标系统和高程系统,以便于后续工程建设各环节的对接,保证工程数据的延续。当测区联测有困难时,可采用场地所在地区坐标系统和高程系统或独立的坐标系统和高程系统,但应实测真北方位。在详勘阶段根据设计要求,可建立场地坐标系统。
4.1.4 场地复杂程度的划分参考了国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021中的分类原则。
4.1.5 原场地地基等级的划分参考了国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021中的分类标准,同时考虑了地下水对高填方工程的影响程度,地下水对工程影响大的,需要采取截排水等特殊处理的地基,列为一级地基。
4.1.6 划分勘察等级是为了突出重点,区别对待。勘察等级按照场地复杂程度和原场地地基等级进行划分,勘察等级不同,勘察工作量的布置有所不同。
4.2 工程测量
4.2.1 随着全站仪在我国的普及应用,工程测量单位对中小规模的控制测量大部分采用导线测量的方法。导线测量的主要技术要求是根据多数工程测量单位历年来实践经验、理论公式估算以及规范的科研课题试验验证,并基于以下条件确定:
1)三、四等导线的测角中误差采用同等级三角形网测量的测角中误差值 ;
2)导线点的密度应比三角形网密一些,故三、四等导线的平均边长 采用同等级三角测量平均边长的0.7倍左右;
3)测距中误差是按常用电磁波测距仪器标称精度的估算值,特别是近年来电磁波测距仪器的精度都相应提高,该指标是容易满足的;
4)设计导线时,中间最弱点点位中误差采用50mm;起始误差 和测量误差 对导线中点的影响按“等影响”处理。
平面控制网的布网精度应符合1:500比例尺地形图测量精度的要求,这样才能保证地形和地物的测量精度,为以后的勘察点位提供基础依据。
4.2.2 建立的首级控制网应稳固,能保证工程从初步设计到最后完成整个工程施工的测量要求和精度。永久性的控制点应与国家高一级的控制点联测,并定期检查其稳定可靠性。无法与高一级控制点联测的情况下可以建立同样满足整个工程要求的精度的独立控制网。
4.2.3 施工图设计阶段要求的高程控制测量精度较高,可以为后续平整场地以及土方开挖及回填等工作的工作量提供依据。
4.2.6 做好施工区原始地形图或断面图测绘,开挖、填筑轮廓点的放样,竣工地形图及断面图测绘和验收测量为工程量计算提供重要的数据支持。
4.2.9 开挖前可以先将开挖的轮廓点放样出来,在开挖至接近边线和设计高程时,做好醒目的标志,以免出现超挖的情况,造成工期和资金的浪费。
4.2.11 各阶段的地形图和断面图可为工程量计算和工程结算的依据。
根据不同的地质情况和施工的要求,选择不同比例尺来绘制断面图可以更好的反映地层细部的情况和有缺陷问题地层的实际位置和缺陷大小。
不同的地层情况在开挖过程中的施工难度和开挖方法也不相同,将导致土石方开挖及后期的地基处理的费用不同。做好不同地层的分界线和地形图和断面图的测绘,为准确的计算工程费用提供了客观有效的数据支持。
4.3 岩土工程勘察
4.3.1 由于高填方工程的复杂性和特殊性,项目的总体规划、竖向设计等经常会有调整,在不同勘察阶段,岩土工程勘察前,应收集该阶段场地总体规划平面、竖向设计等资料,确定场地挖方区、填方区以及挖填过渡区等范围,根据建设场地分区情况,确定勘察重点。
4.3.2 不同的建设场地分区,其勘察范围、勘察重点和勘察的时机可能有所不同,对勘察的要求也会不同。对规划已经明确的功能分区,可根据规划分区确定勘察范围,但还要适当考虑到规划有可能会做调整。
4.3.3 初步勘察阶段应注重已有资料的收集和工程地质调查与测绘工作。为了满足地势设计、土石方调配、原场地地基处理、填筑、排水、边坡等初步设计要求,初勘阶段需初步查明岩土的工程特性,以及软弱地层、特殊岩土、不良地质作用的分布,填料的工程性质与分布、储量等属性,对石质填料的可挖性、各类填料的适宜性等进行分析评价;对场地内环境工程地质条件、地质灾害进行调查、预测与评价,提出有关工程建议。
4.3.4 本条规定了详细勘察阶段的主要技术要求:
1 填方区应重点查明原场地地层结构,各类岩土的物理力学性质指标,对特殊土、不良地质作用、软弱地层、岩溶等应查清其分布范围及规模,并进行稳定性等评价,对原地基土需要进行地基处理的,要提出处理建议;
2 挖方区作为填方来源、料场时,应按本规范附录A对填料进行分类,对土、石工程等级类别进行鉴定,提供各种填料的比例、料源分布平面图和有关参数;
3 挖方区挖至设计高程后应进行必要的勘察,若存在软弱地层、湿陷性土层、溶洞与土洞等现象,在雨季地表水入渗后有可能对填方工程产生不利影响,尤其对挖填过渡区域应特别关注。
4 本款提出了详勘阶段对水文地质勘察的一般要求,当场区的水文地质条件较复杂时应进行专门的水文地质勘察,按本规范4.4节要求执行;
5 边坡区勘察的重点是查明边坡区岩土层的分布及其工程特性,为边坡稳定分析、边坡区地基处理提供必要的参数;
6 对可能采用的各种地基处理方案,应提供有关岩土参数及注意事项,分析施工方法可能带来或产生的工程环境问题;
7 当上覆大厚度的填土后,原地基下的可液化土层绝大部分将不具备液化条件,但对填方厚度较小的坡脚等地带,应重视可液化地层对高填方的影响;场区内有些滑坡、崩塌等地质灾害由于高填方的填筑,可能不具备发生的条件,但场区周边,由于挖方等原因,也许会使得原来稳定的滑坡等变得不稳定,因此,有必要对场地的环境地质问题进行预测与评价,提出有关防治与监测的建议。
8 对施工过程中发现的地质条件特别复杂或异常、可疑地段,应采取必要的手段进行工程地质复查,针对勘察重点布置工作量。斜坡地段由于现场条件所限,详勘阶段难以布置足够的勘察工作量,随着填筑高度的增加,可以在施工阶段分阶段进行施工勘察,及时提供斜坡地段地基处理设计有关岩土参数。
4.3.5 本条对高填方场地的勘察方法和手段提出了要求:
1 对地形、地质条件复杂的高填方场地,在各个勘察阶段,均应重视工程地质测绘和调查工作,测绘与调查的对象包括场区内的滑坡、崩塌、塌陷、洞穴、地面裂缝、泉眼、沟塘、植被等。边坡稳定性计算所需的抗剪强度指标,仅凭取样进行室内剪切试验,往往与实际有较大出入,因此通过进行一些大型原位剪切试验,可以避免以点带面等不足。
2 目前主要的物探方法有(1)电法:电测深法、高密度电法等;(2)地震波法和声波法:瑞雷波法、折射波法、反射波法、透射波法(CT)等;(3)电磁法:地质雷达、电磁剖面等;(4)井中探测法:井间层析成像(CT)、钻孔电视等。物探手段对探查基岩埋深、划分松散沉积层序、基岩风化带,探测隐伏断层、破碎带,以及地下洞穴、地下(水下)隐埋物体等方面具有钻探不可比拟的优势,但物探资料的正确解译需要钻探资料的验证,需要物探工程师与工程地质、岩土专业的工程师密切配合。
4.3.6 勘探线、勘探点间距根据场地所处建设分区进行布置:
1 勘探线(点)的布置,应按照先粗后细、由浅入深、先整体后局部,全局控制重点把握的原则。初勘和详勘勘探线(点)布置应综合可虑,分步实施,根据现场情况及时调整钻探点间距。总体上挖方区的勘探线、勘探点间距要大于填方区的勘探点间距。对建(构)筑物用地区勘探点的布置,在考虑建(构)筑构平面轮廓的同时,以总体控制为原则,可适当调整点位。
2 对地质条件复杂暗河、暗沟、断层破碎带、溶洞、岩溶洼地、岩溶漏斗、地表塌陷、落水洞、溶槽及溶蚀破碎带、冲(溶)沟等地段,应加密钻孔。当冲沟沟谷较窄(<50m)时,只在沟谷底部布置勘探点;当冲沟沟谷较宽(>150m)底部宽阔平坦时,沟谷底部适当增加勘探点。当填方段山坡较窄(<80m)时,填挖交界面上不布置勘探点;当填方段山坡较宽(>200m)时,尤其是滑坡堆积层、崩塌堆积层或者坡积层,应布置取土勘探点,对于受场地条件限制暂时无法作业的勘探点,可以在施工勘察阶段加密布置勘探点。处于挖填线以上的山体应布置勘探孔。
3 填方区勘探点的深度应满足原地基处理、变形计算的要求,应按照上覆填土荷载情况,按照分层总和法估算影响深度;边坡区稳定性分析由于方法的不同,得到潜在滑动面位置可能不一样,勘探点的深度应超过潜在滑动面位置,勘探及取样、测试点的位置应满足稳定分析的需要。
4 挖方区填料及料源勘察勘探点的间距要考虑地质条件的复杂程度,可结合物探及地质调查成果,对填料源性质变化大的地段应加密布置,填料类型单一的地段,勘探点间距可以放宽。
5 岩溶地区的岩溶漏斗、岩溶洼地、地表塌陷等的存在对高填方工程的稳定与安全影响很大,因此,勘察阶段应对场地内的每个岩溶漏斗、岩溶洼地和地表塌陷等布置钻孔以查明其充填物及岩溶发育情况。
4.3.7 本条规定了各阶段勘探孔的深度要求:
1 挖方区的勘探可以在挖至设计标高附近后进行,也可结合上部建筑物情况进行,其深度应从地势设计高程起算;挖方之前对填料控制性勘探孔,也可在后期挖方区勘察时加以利用。
2 本款提出了不同勘察等级工程控制性勘探孔所占总勘探孔的最低比例,对场地、地基条件复杂的场地,控制性勘探孔数量所占比例应增大。高填方工程的范围一般较大,控制性勘探孔的数量以总体控制,满足沉降、稳定性分析等的需要为原则,同时还应兼顾每一地貌单元都应有控制性勘探孔。
3 勘探孔的深度应满足沉降计算与稳定性分析的需要,对基岩埋藏相对不深的场地,应钻至基岩一定深度,对基岩埋藏较深的应钻至较硬的稳定土层3~5m,对有软弱土层分布的场地,应根据软弱土层的分布厚度和填土厚度估算,其深度应满足沉降计算需要。对特殊性土,勘探孔的深度应满足国家相关规范,如对湿陷性黄土,按《湿陷性黄土地区建筑规范》GB 50025的规定,应穿透湿陷性土层;膨胀土应满足《膨胀土地区建筑技术规范》GB 50112的规定;冻土应满足《冻土工程地质勘察规范》GB 50324的规定。
4.3.8 取样和进行原位测试的数量、间距做了规定:
1 由于土性指标的变异性,必须通过统计分析来确定各岩土层的代表值,考虑到高填方场地一般较大,一些地形地貌复杂的场地可能有多个地貌单元,因此,对每个地貌单元的每一主要土层的取样数量或原位测试数量规定最低限制,以满足统计分析的需要。
2 为了全面了解高填方场地不同功能分区岩土的工程性质,进行必要的取样测试或原位测试是必要的。本款规定了取样和原位测试的勘探孔数量之和不少于1/2,取样孔数量不少于1/6~1/3,以鼓励多进行原位测试,少布置不取样或不进行原位测试的鉴别孔。
3 为了获取不同深度岩土层的工程特性指标,本款规定了不同深度取样或进行原位测试的间距,对浅部的间距适当加密,深部的间距适当放宽,现场操作过程中可根据地层、岩性变化情况适当调整,地层变化不大时,取样和原位测试间距可适当放大,以免造成不必要的浪费。
4.3.9 本条对土工试验做了规定:
1 土工试验项目的选择应结合高填方工程的特点,如对软土,根据所处工程位置,一般需要进行垂直向和水平向渗透试验、固结试验、次固结试验等,对边坡区岩土应进行直剪、三轴剪切试验等。应根据工程分析计算的要求,提供所需的试验指标。
2 在对原地基勘察时,勘察人员往往忽视了高填方工程的特点,在进行固结试验时,没有把上覆高填方的荷载加进去,造成固结试验的最大加压级别偏低。在对原地基的黄土湿陷性进行评价时,测定黄土湿陷系数的浸水压力,也应考虑填土荷载的作用。
3 对深厚软土层及软弱土层,提供次固结系数、固结试验各级压力下的e-p数值,是为了进行沉降分析与预测的需要。对一些软弱土层,如流塑、软塑状态的黏性土和饱和松散粉土等,按照《岩土工程勘察规范》GB 50021,其定名不能划为软土。以往的勘察中,常将其按一般土对待,致使设计和工程实施过程中低估甚至忽视了其对工程的不利影响,给多个高填方工程带来了地基沉降过大或边坡失稳等程度不同的工程损失。
4 由于高填方的填方荷载较大,为了尽可能减小填筑体本身的压缩变形,提高其密实度是减小填筑体本身变形的直接手段。目前常用的高填方填筑施工方法主要有强夯法和冲击碾压法,考虑到施工机械的能量都比较大,强夯或碾压后填筑体的干密度可以达到较高的数值,再加上国内水利、公路、民航等行业土方工程的控制压实度均采用重型击实试验指标,因此从控制填筑体自身沉降的角度,采用重型击实试验。高填方工程往往会遇到一些块石类、碎石类巨粒土,受各种条件所限,不得不将其作为填料来使用,对巨粒土的密度试验方法,本规范附录B做了规定。附录C粗粒土的颗粒分析试验针对粗粒土颗分试验对《土工试验方法标准》GB/T 50123做了一些补充。
5 获取抗剪强度的试验方法应尽可能与实际工况相符,根据填筑地基的排水、固结条件,本款规定了为稳定性分析提供剪切指标的试验方法;对粗粒土或块碎石填料,应考虑试样尺寸对试验结果的影响,应采用大型室内试验或现场剪切试验。
4.4 水文地质勘察
4.4.1~4.4.2 对场地水文地质条件相对简单的场地,水文地质勘察可以与岩土工程勘察合并进行,在进行岩土工程勘察时,布置必要的水文地质钻探、试验工作,查清场地水文地质条件。当场地水文地质条件可能对高填方工程的安全、稳定产生影响时,应进行专门的水文地质勘察。第4.4.2条所列五种情况,都是水文地质条件较为复杂,会对高填方工程的安全、稳定产生影响的情况。
4.4.4 水文地质勘察应根据工程特点和场地水文地质条件复杂程度,采取调查与测绘、钻探、物探、原位测试及室内试验等多种手段和方法综合勘察与评价。在收集有关区域水文地质资料的基础上,视水文地质条件的复杂程度,采取必要的调查、测绘和物探手段,进行水文地质钻探、试验等工作。
4.4.5 高填方工程往往占地面积非常大,涉及整个流域或横跨多个流域,应着眼大的区域进行水文地质条件的调查与分析评价。区域水文地质调查应在收集已有资料的基础上,通过必要的编图、现场踏勘、简易的勘探手段等进行,高填方工程修建后,往往会造成区域水文地质条件的改变,应分析工程修建后区域水文地质条件改变可能引起的环境地质和地质灾害问题,并做出评价。
4.4.9 边坡水文地质勘察的重点是为边坡稳定性分析提供资料,应围绕水文地质条件对边坡稳定性的影响这一中心,查清边坡地下水补给、径流、排泄条件,动态变化规律,分析评价地下水、地表水等对边坡稳定性的影响。
5 原场地处理
5.1 一般规定
5.1.1 对于高填方地基,设计计算应满足地基沉降变形和稳定性的要求。这是由于地基沉降变形,尤其是差异沉降易造成上部建(构)筑物结构的开裂和破坏,同时由于边坡失稳造成滑坡的事例时有发生,严重影响了建(构)筑物的正常使用,因此控制地基沉降变形和保证稳定性为高填方地基设计的主要原则。对于高填方地基,仅为其上建(构)筑物提供适宜建设的地基条件,一般情况下,可不进行地基承载力验算。
5.1.3 地基排水在高填方地基设计和施工中具有至关重要的作用,如地基土中的水无法排除可能导致地基土固结缓慢,地基工后沉降较大;边坡在渗流作用下容易失稳。高填方地基的填方区汇水面积一般较大,施工期应采取临时排水措施,避免填筑形成“堰塞湖”。
5 原场地处理
5.1 一般规定
5.1.1 对于高填方地基,设计计算应满足地基沉降变形和稳定性的要求。这是由于地基沉降变形,尤其是差异沉降易造成上部建(构)筑物结构的开裂和破坏,同时由于边坡失稳造成滑坡的事例时有发生,严重影响了建(构)筑物的正常使用,因此控制地基沉降变形和保证稳定性为高填方地基设计的主要原则。对于高填方地基,仅为其上建(构)筑物提供适宜建设的地基条件,一般情况下,可不进行地基承载力验算。
5.1.3 地基排水在高填方地基设计和施工中具有至关重要的作用,如地基土中的水无法排除可能导致地基土固结缓慢,地基工后沉降较大;边坡在渗流作用下容易失稳。高填方地基的填方区汇水面积一般较大,施工期应采取临时排水措施,避免填筑形成“堰塞湖”。
5.2 环境防护
5.2.1 根据研究成果和多年工程经验,环境保护应因地制宜,在干旱、半干旱区段宜采用防风固沙工程及植物措施;在半湿润区植物措施宜与土地整治、工程措施相结合;在湿润区宜采用挡护、坡面排水、植被恢复等措施。
5.2.4 填方区外开挖形成边坡,排弃土或堆填对原场地形成附加荷载均可能引起环境的改变甚至形成对填方场地及地基的安全隐患或潜在危害,应采取措施,保护的对象不仅是新形成的边坡,还应包括由于附加荷载的作用造成的原周边环境改变。对开挖破损面、堆弃面、占压破损面及边坡,宜采取植物防护措施。对严重风化、岩体破碎的石质边坡、特殊岩土边坡尚应采取支护措施。
5.2.5 由于高填方工程多出现在山区和丘陵地区,填土必然改变原场地的地表水系、地表积水、地下水等流径和流量,若不采取必要的保护措施,长此以往可能造成填方地基的渗水下沉、地下淘蚀,甚至填方区外的滑坡、泥石流,而危及填方工程的安全和环境劣化。
5.2.6 蓄水池用于拦蓄部分坡面来水,配合围埂,共同防止径流进入沟道。
5.3 原场地地基处理
5.3.1 软弱土地基应优先采用技术成熟、质量可靠、易操作、经济节约的处理方法。大量工程实践证明换填垫层、压(夯)实、复合地基等方法处理软弱土地基是有效的,设计时应根据具体工程条件选用场地适用性好、质量可控性高的方法。目前对压(夯)法的影响深度和有效影响深度认识不一,地基条件(土层特性、地下水埋深等)对处理深度影响较大,如无可参照的工程经验时,处理有效深度宜通过现场试验确定。
对于新近填土、湿陷性黄土地基,大量工程实践证明采用强夯法处理是有效的。
5.3.6~5.3.7 工程经验表明,高填方地基不重视填挖交接面的处理,容易造成上部建(构)筑物的损坏。因此,高填方地基,除控制沉降变形外,尚需注意填筑体与原地基坡面交接处的处理,该处经常是导致高填方地基出现问题的薄弱环节,特别是挖方区地基为岩石时。对此类场地,除了采用传统的处理方法将挖方区超挖300mm~600mm,换填炉渣、中粗砂或碎石等作为褥垫层,以消除或减小因上部荷载对交接处地基产生的应力集中,达到调整地基差异沉降的目的外,尚应注意在交接处采用较小的搭接坡比,以减少填挖过渡处的沉降差。
在贵阳龙洞堡机场中填方区和挖方区按本条所述方法处理后,经地基沉降长期(1412d)观测,地基差异沉降量为0.27mm,相对沉降差为0.0054%。道面最大沉降量为3.5 mm,沉降差为0.20mm;由此表明,山区高填方对填挖交界面的挖方界面,采用斜坡开挖搭接填方区,其处理方法是成功的。
通过对两种搭接处理方法进行有限元计算分析可知:填挖交界面处采用斜坡搭接处理不但可以减少填料厚度变化较大处产生的差异沉降,同时可将沉降曲线的角点突变转化为平稳过渡;另外 ,采取斜坡搭接处理还可以有效的减少交界面处土体内部的应力集中,从而可以减少交界面处地基发生剪切破坏的几率。
5.3.9 工程实践表明,对直径较小、顶板完整的溶洞,采用跨越结构的方式进行处理是可行的;对直径较大、顶板破碎的溶洞采取强夯处理是有效的,强夯的目的是预施加作用力破坏稳定性较差的顶板,同时加固覆盖土层,是防治结合的措施。确定强夯处理范围的影响因素较多,具体工程可根据实际情况确定。
5.3.10 土洞受岩溶水排泄情况和地下水在土岩交界面活动情况影响较大,极易发展为塌陷,危害大,应彻底处理。岩溶发育因水而起,疏导地下水有助于减缓岩溶尤其是土洞的发育,同时可减小岩溶塌陷的可能性。
5.3.11 岩溶漏斗和岩溶洼地出露地表,充填物一般不密实,一般都应进行处理。岩溶漏斗、岩溶洼地的处理对象主要是岩溶内充填物,可通过强夯加固密实。
5.3.12 对于作为地下水通道的落水洞,应遵循宜疏不宜堵的原则,落水洞处理的主要目的是充填洞穴,防止管涌,避免洞穴进一步发育。落水洞处理一般采取反滤措施。
6 填筑地基
6.1 一般规定
6.1.1 本条规定了在进行填筑地基设计前应取得的资料。其中强调要取得工程场地分区和土石方料源勘察资料,并应了解当地经验和施工条件等。
6.1.2 高填方地基通常具有地形起伏大、地质条件复杂、土石方材料多样且工程量大等特点,由此带来的稳定与沉降等问题突出。因此,控制地基变形和稳定性为高填方地基设计的主要原则。
6.1.4 本条强调了高填方地基进行试验的重要性。高填方地基地质条件、填料性质等一般较复杂,各个地方情况差异较大。多个高填方工程进行的试验,效果非常显著,给全场的设计和施工提供了很好的支持和借鉴,这是从实际中总结的经验。同时,由于勘察资料具有相对性和局限性,因此,应根据实际情况,及时校验和调整设计。
6.1.7 监测是高填方工程的重要环节,对评价目前的状态、预测以后的趋势以及提出工程措施建议,都将提供重要甚至唯一的依据,应充分重视监测工作。
6 填筑地基
6.1 一般规定
6.1.1 本条规定了在进行填筑地基设计前应取得的资料。其中强调要取得工程场地分区和土石方料源勘察资料,并应了解当地经验和施工条件等。
6.1.2 高填方地基通常具有地形起伏大、地质条件复杂、土石方材料多样且工程量大等特点,由此带来的稳定与沉降等问题突出。因此,控制地基变形和稳定性为高填方地基设计的主要原则。
6.1.4 本条强调了高填方地基进行试验的重要性。高填方地基地质条件、填料性质等一般较复杂,各个地方情况差异较大。多个高填方工程进行的试验,效果非常显著,给全场的设计和施工提供了很好的支持和借鉴,这是从实际中总结的经验。同时,由于勘察资料具有相对性和局限性,因此,应根据实际情况,及时校验和调整设计。
6.1.7 监测是高填方工程的重要环节,对评价目前的状态、预测以后的趋势以及提出工程措施建议,都将提供重要甚至唯一的依据,应充分重视监测工作。
6.2 填筑材料
6.2.1 在填筑施工方法、填料粒径、级配和强夯施工参数相同的条件下,地基处理效果一般差别较小;但因填料中含块碎石比例不同,其地基处理效果是随着填料中含碎石的比例增加而增加。由此表明,依据对地基处理后的强度和变形要求,进行填料搭配(粒径、级配)设计是非常必要的。
“级配良好”一般指不均匀系数Cu≥10,曲率系数Cc=1~3;对于石料还应要求含泥量一般不超过25%;对于土夹石要求黏性土含量一般不超过50%。
6.2.2 场内开挖的土石方材料性质多样时,应充分考虑不同工程场地分区对变形、强度等的不同要求,建(构)筑物区和边坡区应优先采用性质较好的填料,其他填料可填筑于一般场地平整区和规划预留发展区。
6.3 填筑地基设计与施工
6.3.1 高填方工程土石方填筑通常就地取材,主要利用场内挖方区开挖的天然土、石材料作为填方区的填料,如何合理的利用好场内填料,同时满足工程场地分区的设计指标要求,是土石方填筑设计需要重点解决的问题。设计时一般充分利用场内一种或多种填料,通过对不同场地分区提出相应的填料要求和压实要求来实现对沉降、稳定性等的控制。例如,在填方边坡区,采用石料比土料更有利于边坡稳定,在相同的稳定安全系数下可采用更陡的坡度以节约用地。当不同的工程场地分区采用不同的填料时,天然分布的各种填料如何在较小的运距和较少的倒运次数内运输至要求填筑该填料的场地分区,即为填料调配设计的内容。填料调配设计用于指导施工时填挖施工。
6.3.5 分层填筑施工技术:
1 块碎石或砾石、卵石或土夹石(混合料)填料分层填筑
根据抛填和堆填两种不同填筑施工方法的地基处理加固效果对比试验,其结果证明,在具有了良好级配的块碎石填料,在强夯施工参数相同的条件下,由于填筑施工方法不同,其地基加固效果和填筑体的整体均匀性都有着明显的差异。山区机场高填方填筑地基施工设计,应按堆填要求进行分层施工,若分层填筑厚度为4m时,即分3~4个亚层(亚层厚度<1.5m)堆填而成。
2 细粒料和粘性土填料分层填筑
细粒料和粘性土填料分层填筑,应根据填料特性及选用的压(或夯)实设备来确定分层填筑厚度;所用填料的最大粒径不得大于2/3的填筑层厚度。
6.3.6 高填方工程填筑范围较大时通常分为多个施工工作面施工,各工作面起始填筑标高不一或填筑速度不同,带来工作面搭接问题。实际监测表明,工作面搭接处理不好,将造成人为的薄弱面或软弱面,给高填方沉降及稳定性带来不利影响。
7 边坡工程
7.2 边坡稳定性分析
7.2.11 填方边坡的稳定性不仅与地形、岩土条件及填方高度有关,还与不同的边界条件、加载方式和过程有关,故应根据填方边坡的不同条件选择不同方法。设计过程中填方边坡稳定性计算一般包括以下过程:1)原始边坡稳定性;2)填筑过程中稳定性;3)填筑完成后的稳定性;4)不同坡比条件下稳定性;5)不同地基处理方式和坡比条件下稳定性(图7.2.1)。
图7.2.1 高填方边坡计算过程示意图
2 二维稳定性分析在地形复杂场地对边坡空间效应考虑不足,只能反映某个剖面的特性,不能反映三维特性,有时其计算结果与三维偏差较大。贵州荔波机场地形条件复杂,最大填方高度60余米,共有9个边坡涉及高填方,采用极限平衡法二维分析,有8个边坡稳定性不满足要求。运用三维稳定性计算程序,采用相同计算参数,9个边坡填方后均满足稳定性要求。该机场建成近十年,一直处于稳定状态。其原因是二维分析未考虑到坡体前缘存在一定范围的阻滑段(前缘收口),忽略了坡体稳定性空间效应。九黄机场填方高度最大的元山子沟(102m),其填方体坡脚正好处于两支沟汇合的锁口地形处,二维和三维稳定性计算,其安全系数差异在0.5以上。目前,工程上有许多边坡稳定性分析软件,能方便快捷地进行二维和三维稳定性计算,建议在条件许可时一般工程的原地面地基和填筑体整体稳定性进行二维和三维稳定性计算;复杂场地原地面地基和填筑体整体稳定性应进行边坡二维和三维稳定性计算分析。
7.2.2 岩土参数与环境条件、边界条件等密切相关,所以高填方边坡稳定性计算所采用的参数应尽可能接近现场情况。相似条件指与现场相同或接近的含水率、固结度、填筑体压力、边界条件、压实度、固体体积率等条件。高填方地基现场条件一般都比较复杂,无论是室内试验还是现场测试,获取的都是点的参数,同时受采样、运输、试验、气候、地形条件、开挖深度等影响,不能完全代表岩土的抗剪能力,所以高填方边坡稳定性分析所采样参数应结合现场条件、当地工程经验综合确定。西南某机场高填方边坡稳定性计算中主要采用室内试验和现场大剪试验参数,导致计算的安全系数过高,在高填方施工工程及处理后的填筑体中发生严重失稳,造成重大经济损失和不良社会影响。事后分析,主要原因之一就是稳定性分析所采用室内试验和现场大剪试验参数偏大,与当地经验参数及反分析获取参数偏差过大。
公路部门(JTG D30-2004)的研究表明,抗剪强度随含水量变化,并呈现峰值特征,峰值出现于小于最优含水量一侧,故其规定施工期路堤强度试验采用含水量按击实曲线上要求达到密度所对应的较大含水量试样。由于施工过程中诸多的不确定性,为确保安全,推荐对施工期高填方边坡稳定性分析采用击实曲线上要求压实度对应含水量制备的试样,所做的直接快剪和三轴不排水剪参数;
对于新建高填方边坡稳定性分析理论上宜采用原状土样直接固结快剪和三轴不排水固结剪参数,但考虑到沉降固结过程中影响因素的不确定性,从安全的角度考虑推荐采用直接快剪和三轴不排水剪参数。
7.2.4 引起边坡破坏的因素众多,总的来说分为两方面:一方面来自填筑体,由于土体重量以及渗透的影响引起土坡剪切破坏;另一方面来自填筑体下方的原地基,其本身的工程地质特性对边坡的稳定亦起到很大的影响作用,很多情况下滑裂面是通过原地基的。所以在山区工程中的高边坡要着重考虑这两方面的因素,在山区高填方边坡工程中采取了划分稳定影响区的设计方法。边坡稳定影响区范围内部的原地基和填筑体要进行特别的填筑夯实以及其他方法进行处理,以提高其本身的抗剪能力和承载能力。
7.2.6 近十余年来,我国新建了五十余个高填方机场,这些机场主要位于西部地区,其中西南地区占约60%,边坡稳定系数按表7.2.6控制。这些机场原地面涉及岩溶、高陡边坡、大型不稳定斜坡、地下水、采空区、高烈度区、断裂带、活动断裂等特殊地质条件及软弱土基、膨胀岩土、红粘土、黄土、冰碛土、冻土、盐渍土、全强风化玄武岩、花岗岩等特殊性岩土;填料除采用粉土、粘性土、碳酸盐岩块碎石、砂岩、碎石、河床堆积砂砾石、卵石等一般填料外,还应地制宜采用了泥岩、碳质泥岩、全强风化玄武岩、花岗岩、膨胀岩土、红粘土、黄土、冰碛土、砂土、冻土、盐渍土等特殊岩土或难以密实的岩土。除极个别机场由于特殊原因,出现过大的沉降和失稳外,这些机场在建设过程及建成后均处于稳定状态,且都满足工后沉降小于8cm和不均匀沉降小于5‰要求。同时四川的九寨黄龙机场(高烈度区,处于“5.12”地震中心区)、康定机场(高烈度区)、广元、绵阳等机场还经受住了“5.12”汶川特大地震、4.20芦山大地震的考验,高填方边坡安全。
《工程地质手册》(第四版)边坡的安全系数因所采用的方法不同而不同,通常圆弧法计算结果较平面滑动法和折线法偏低,并给出下表安全系数控制值。
表7.2.6 安全系数控制值
边坡类别 | 一级 | 二级 | 三级 |
平面滑动法和折线法 | 1.35 | 1.30 | 1.25 |
圆弧法 | 1.30 | 1.25 | 1.20 |
《岩土工程勘察规范》GB50021-2001(2009版)中边坡稳定系数Fs的取值:对于新设计的边坡、重要工程宜取1.3~1.50,一般工程宜取1.15~1.30,次要工程宜取1.05~1.15。采取峰值强度时取大值,采取残余强度时取小值。验算已有边坡稳定时Fs取1.10~1.25。
通过对上述机场高填方边坡的统计分析,并结合公路、铁路、水电、矿山等行业经验和规范,推荐表7.2.6的边坡稳定安全系数,并且作为最低控制值。
7 边坡工程
7.2 边坡稳定性分析
7.2.11 填方边坡的稳定性不仅与地形、岩土条件及填方高度有关,还与不同的边界条件、加载方式和过程有关,故应根据填方边坡的不同条件选择不同方法。设计过程中填方边坡稳定性计算一般包括以下过程:1)原始边坡稳定性;2)填筑过程中稳定性;3)填筑完成后的稳定性;4)不同坡比条件下稳定性;5)不同地基处理方式和坡比条件下稳定性(图7.2.1)。
图7.2.1 高填方边坡计算过程示意图
2 二维稳定性分析在地形复杂场地对边坡空间效应考虑不足,只能反映某个剖面的特性,不能反映三维特性,有时其计算结果与三维偏差较大。贵州荔波机场地形条件复杂,最大填方高度60余米,共有9个边坡涉及高填方,采用极限平衡法二维分析,有8个边坡稳定性不满足要求。运用三维稳定性计算程序,采用相同计算参数,9个边坡填方后均满足稳定性要求。该机场建成近十年,一直处于稳定状态。其原因是二维分析未考虑到坡体前缘存在一定范围的阻滑段(前缘收口),忽略了坡体稳定性空间效应。九黄机场填方高度最大的元山子沟(102m),其填方体坡脚正好处于两支沟汇合的锁口地形处,二维和三维稳定性计算,其安全系数差异在0.5以上。目前,工程上有许多边坡稳定性分析软件,能方便快捷地进行二维和三维稳定性计算,建议在条件许可时一般工程的原地面地基和填筑体整体稳定性进行二维和三维稳定性计算;复杂场地原地面地基和填筑体整体稳定性应进行边坡二维和三维稳定性计算分析。
7.2.2 岩土参数与环境条件、边界条件等密切相关,所以高填方边坡稳定性计算所采用的参数应尽可能接近现场情况。相似条件指与现场相同或接近的含水率、固结度、填筑体压力、边界条件、压实度、固体体积率等条件。高填方地基现场条件一般都比较复杂,无论是室内试验还是现场测试,获取的都是点的参数,同时受采样、运输、试验、气候、地形条件、开挖深度等影响,不能完全代表岩土的抗剪能力,所以高填方边坡稳定性分析所采样参数应结合现场条件、当地工程经验综合确定。西南某机场高填方边坡稳定性计算中主要采用室内试验和现场大剪试验参数,导致计算的安全系数过高,在高填方施工工程及处理后的填筑体中发生严重失稳,造成重大经济损失和不良社会影响。事后分析,主要原因之一就是稳定性分析所采用室内试验和现场大剪试验参数偏大,与当地经验参数及反分析获取参数偏差过大。
公路部门(JTG D30-2004)的研究表明,抗剪强度随含水量变化,并呈现峰值特征,峰值出现于小于最优含水量一侧,故其规定施工期路堤强度试验采用含水量按击实曲线上要求达到密度所对应的较大含水量试样。由于施工过程中诸多的不确定性,为确保安全,推荐对施工期高填方边坡稳定性分析采用击实曲线上要求压实度对应含水量制备的试样,所做的直接快剪和三轴不排水剪参数;
对于新建高填方边坡稳定性分析理论上宜采用原状土样直接固结快剪和三轴不排水固结剪参数,但考虑到沉降固结过程中影响因素的不确定性,从安全的角度考虑推荐采用直接快剪和三轴不排水剪参数。
7.2.4 引起边坡破坏的因素众多,总的来说分为两方面:一方面来自填筑体,由于土体重量以及渗透的影响引起土坡剪切破坏;另一方面来自填筑体下方的原地基,其本身的工程地质特性对边坡的稳定亦起到很大的影响作用,很多情况下滑裂面是通过原地基的。所以在山区工程中的高边坡要着重考虑这两方面的因素,在山区高填方边坡工程中采取了划分稳定影响区的设计方法。边坡稳定影响区范围内部的原地基和填筑体要进行特别的填筑夯实以及其他方法进行处理,以提高其本身的抗剪能力和承载能力。
7.2.6 近十余年来,我国新建了五十余个高填方机场,这些机场主要位于西部地区,其中西南地区占约60%,边坡稳定系数按表7.2.6控制。这些机场原地面涉及岩溶、高陡边坡、大型不稳定斜坡、地下水、采空区、高烈度区、断裂带、活动断裂等特殊地质条件及软弱土基、膨胀岩土、红粘土、黄土、冰碛土、冻土、盐渍土、全强风化玄武岩、花岗岩等特殊性岩土;填料除采用粉土、粘性土、碳酸盐岩块碎石、砂岩、碎石、河床堆积砂砾石、卵石等一般填料外,还应地制宜采用了泥岩、碳质泥岩、全强风化玄武岩、花岗岩、膨胀岩土、红粘土、黄土、冰碛土、砂土、冻土、盐渍土等特殊岩土或难以密实的岩土。除极个别机场由于特殊原因,出现过大的沉降和失稳外,这些机场在建设过程及建成后均处于稳定状态,且都满足工后沉降小于8cm和不均匀沉降小于5‰要求。同时四川的九寨黄龙机场(高烈度区,处于“5.12”地震中心区)、康定机场(高烈度区)、广元、绵阳等机场还经受住了“5.12”汶川特大地震、4.20芦山大地震的考验,高填方边坡安全。
《工程地质手册》(第四版)边坡的安全系数因所采用的方法不同而不同,通常圆弧法计算结果较平面滑动法和折线法偏低,并给出下表安全系数控制值。
表7.2.6 安全系数控制值
边坡类别 | 一级 | 二级 | 三级 |
平面滑动法和折线法 | 1.35 | 1.30 | 1.25 |
圆弧法 | 1.30 | 1.25 | 1.20 |
《岩土工程勘察规范》GB50021-2001(2009版)中边坡稳定系数Fs的取值:对于新设计的边坡、重要工程宜取1.3~1.50,一般工程宜取1.15~1.30,次要工程宜取1.05~1.15。采取峰值强度时取大值,采取残余强度时取小值。验算已有边坡稳定时Fs取1.10~1.25。
通过对上述机场高填方边坡的统计分析,并结合公路、铁路、水电、矿山等行业经验和规范,推荐表7.2.6的边坡稳定安全系数,并且作为最低控制值。
7.3 填筑边坡设计
7.3.3 填筑体与原地基斜坡接触面粗糙度是影响高填方边坡稳定性的重要因素,当接触面光滑或软弱时,可能在填筑体与原地基斜坡接触面(带)上形成潜在滑动面,降低高填方地基稳定性;相反,根据工程经验当受场地地形、填料等限制,不能通过放坡满足边坡稳定要求时,提高原场地地基承载力,增设不小于2:4抗滑平台,增加接触面足够粗糙,可极大地增大填筑地基稳定性,如中国建筑科学研究院地基所、清华大学土木工程系关于山区机场高填方地基稳定及变形控制关键技术研究(863计划)表明当在完整基岩上进行填筑时,如果填料与原地基接触界面处理良好,对于石灰岩碎石填筑的边坡,其安全系数的计算可以不考虑原地基坡度的影响;而对于碎屑岩风化料,斜坡上填筑的稳定性要好于平地上进行填筑。陈涛等在“山区机场高填方地基变形及稳定性研究”中采用有限元等模拟倾斜地基上高填方的塑性分布区,在未挖台阶时塑性区几乎分布在整个软弱层;挖台阶时,软弱层中塑性区主要分布在填筑体与台阶接触面。他们的研究同时也表明支档结构设置在边坡中部比设置在坡脚效果明显。工程实践中增大接触面粗糙度手段主要有开挖台阶、刻槽、设置阻滑键等。
7.3.6 《铁路路基设计规范》TB 10001-2005、《公路路基设计规范》JTJ 013均规定在填方高度20m,地基条件良好时,坡比1:1.3~1:1.75。《公路路基设计规范》JTG D30-2004规定填方高度大于20m时应进行特殊设计。周绍林等研究表明在北方公路高填方边坡1:1.5~1:2就可满足稳定性要求。《铁路路基设计规范》规定填方高度大于20m时,根据填料、边坡高度等加宽路基面,坡率为1:1.75。民航、军用机场考虑到山区地基复杂性和施工的不确定性,一般采用单级坡比1:1.8~1:2.5,综合坡比为1:2~1:3。综合考虑目前国内高填方地基多在山区,地基条件复杂以及勘察、设计及施工水平,建议高填方综合坡比为1:75~1:3,单级坡比1:1.50~1:2.5。
7.4 边坡排水设计
7.4.2 对透水性差的粘性土、泥岩填筑体内部,应适当多布排水设施。机场工程中,一般情况下,高填方边坡排水笼的长度为50~80m、水平间距为15~20m,竖向间距为5~7.5m,一般每个台阶设置两层,见图7.4.2。
图7.4.2 塑丝排水笼、塑料排水管设置示意图
7.4.3 填筑体内部水体对边坡破坏包括填筑体内部水体在流出过程中对边坡坡体的潜蚀和流出后对坡面冲刷。在坡面上设置完整的横向与纵向排水系统,目的使地表水和填筑体内部渗出来的水,顺坡漫流,流入马道上的纵向排水沟中,再经顺坡向的横向排水沟流出场外,既保证坡面上排水通畅,又不直接在坡面上形成径流而冲刷坡面。
7.5 坡面防护设计
7.5.3 边坡植被的效果,取决于植被时间、植被种类、边坡坡度、坡面土层和位置朝向等因素。在边坡坡面上植被,可以有效控制地表水和边坡内部向外渗流水对边坡的冲蚀,并对美化环境起到重要作用。植被对边坡稳定性的影响程度的评价尚无定量的方法。常用的边坡植被物种有花草、藤本植物、矮生的木本植物。在边坡坡度较陡或植物生长困难的坡面上,可以采用移植草皮的方法防护边坡,也能取得较好的效果。
8 排水工程
8.1 一般规定
8.1.1 排水工程设计一般要分为场内和场外排水;场内可根据填筑体性状和工程特点设计,以实现最优的排水设计;场外系根据地形地貌、地区气候条件、工程地质和水文地质条件、地下水的类型和补给来源、地下水的活动规律、工程排水范围、汇水面积、汇水流量等有关水文气象参数设计,目的是把场内排水安全、合理地分流、排泄到场外排水设施中。
8.1.3 排水工程是根据场地的地形地貌、地区气候条件、工程地质和水文地质条件设计,对于水文地质条件较复杂的地下水状况,要求进行较详细的调查、勘探和测定,取得较为可靠的设计依据。
8.1.4 填筑体边坡坡面应首先考虑采取坡面防护措施,以保障坡体稳定、减少冲刷(水土流失)和增加美观。表面排水设计应结合已采取的坡面防护措施,按所能提供的耐冲刷能力,选择适当的排水设施,避免由于考虑不当而使冲刷或失稳加剧。
8.1.5 排水设施主要由各种沟和管组成,分别承担一定汇水面积范围内地表水的排泄功能。排水设计的内容为,按排水的功能要求选择沟、管的类别,布置在合适的位置上,并将各项设施组合成一个将地表水顺畅地汇集拦截和排引到场外排水系统。地表水被汇集或拦截后集中排放,流量和流速都增大,这就增加了对沟渠和泄水口周围地面冲刷和侵蚀的可能性。因而,排水系统的设计,要考虑采取有效的措施,使之不会对填筑体、填筑体路面和填筑体界内外各项设施造成各种危害。
地表排水设施的断面形状和尺寸应满足排泄设计流量的要求,沟管内水流的最大和最小流速应控制在允许流速范围内。
8.1.6 地表排水的功能,除了把填方地基范围内的地表水排除到场外,还应通过合理的设计把周边地表水截流在填方地基范围以外。地表排水设计应研究周边的自然地形和建、构筑物的排水,结合既有排水设施,充分考虑工程运营期间一定周期内可能出现的最大降水量和周边工业与民用建、构筑物排水的综合作用下的影响,保证填筑体地表排水系统的设计达到安全、合理、经济。
8.1.7 地下排水系统应能够迅速排除积滞在填筑体表面结构内的自由水。因而,依据造成自由水在填筑体表面结构内部积滞的各方面影响因素。
以上规定了设置内部排水系统的条件。一方面是水的来源,包括降水、外侧滞水、填筑体地基冻融水等;而另一方面则是渗入水的排除条件,如填筑体土的透水性。同时,设置条件的规定还应考虑到水的危害对填筑体场地使用的影响程度,为此,限定了采用内部排水系统场地等级。
8.1.9 地下排水沟管较长时,为避免淤塞和便于清通,应在其间设置出水口,通过横向排水管将地下水引出地面,排入低地或水道。对于出水口的排水通道,应作妥善处理,防止出现坡面冲刷。
地下排水设施通过渗流汇集和排除含水层的地下水,因而容易受到淤塞。同时,由于都是埋在地下的暗沟管,不便清理疏通。因此,建议采用较大的纵坡,以加大流速,减少淤积。
8 排水工程
8.1 一般规定
8.1.1 排水工程设计一般要分为场内和场外排水;场内可根据填筑体性状和工程特点设计,以实现最优的排水设计;场外系根据地形地貌、地区气候条件、工程地质和水文地质条件、地下水的类型和补给来源、地下水的活动规律、工程排水范围、汇水面积、汇水流量等有关水文气象参数设计,目的是把场内排水安全、合理地分流、排泄到场外排水设施中。
8.1.3 排水工程是根据场地的地形地貌、地区气候条件、工程地质和水文地质条件设计,对于水文地质条件较复杂的地下水状况,要求进行较详细的调查、勘探和测定,取得较为可靠的设计依据。
8.1.4 填筑体边坡坡面应首先考虑采取坡面防护措施,以保障坡体稳定、减少冲刷(水土流失)和增加美观。表面排水设计应结合已采取的坡面防护措施,按所能提供的耐冲刷能力,选择适当的排水设施,避免由于考虑不当而使冲刷或失稳加剧。
8.1.5 排水设施主要由各种沟和管组成,分别承担一定汇水面积范围内地表水的排泄功能。排水设计的内容为,按排水的功能要求选择沟、管的类别,布置在合适的位置上,并将各项设施组合成一个将地表水顺畅地汇集拦截和排引到场外排水系统。地表水被汇集或拦截后集中排放,流量和流速都增大,这就增加了对沟渠和泄水口周围地面冲刷和侵蚀的可能性。因而,排水系统的设计,要考虑采取有效的措施,使之不会对填筑体、填筑体路面和填筑体界内外各项设施造成各种危害。
地表排水设施的断面形状和尺寸应满足排泄设计流量的要求,沟管内水流的最大和最小流速应控制在允许流速范围内。
8.1.6 地表排水的功能,除了把填方地基范围内的地表水排除到场外,还应通过合理的设计把周边地表水截流在填方地基范围以外。地表排水设计应研究周边的自然地形和建、构筑物的排水,结合既有排水设施,充分考虑工程运营期间一定周期内可能出现的最大降水量和周边工业与民用建、构筑物排水的综合作用下的影响,保证填筑体地表排水系统的设计达到安全、合理、经济。
8.1.7 地下排水系统应能够迅速排除积滞在填筑体表面结构内的自由水。因而,依据造成自由水在填筑体表面结构内部积滞的各方面影响因素。
以上规定了设置内部排水系统的条件。一方面是水的来源,包括降水、外侧滞水、填筑体地基冻融水等;而另一方面则是渗入水的排除条件,如填筑体土的透水性。同时,设置条件的规定还应考虑到水的危害对填筑体场地使用的影响程度,为此,限定了采用内部排水系统场地等级。
8.1.9 地下排水沟管较长时,为避免淤塞和便于清通,应在其间设置出水口,通过横向排水管将地下水引出地面,排入低地或水道。对于出水口的排水通道,应作妥善处理,防止出现坡面冲刷。
地下排水设施通过渗流汇集和排除含水层的地下水,因而容易受到淤塞。同时,由于都是埋在地下的暗沟管,不便清理疏通。因此,建议采用较大的纵坡,以加大流速,减少淤积。
8.2 场外排水
8.2.2~8.2.3 排水设施主要由各种沟和管组成,它们分别承担一定汇水面积范围内地表水的汇集和排泄功能。排水设计的内容为,按排水的功能要求选择沟、管的类别,布置在合适的位置上,并将各项设施组合成一个将地表水顺畅地汇集拦截和排引到路界外的系统。地表水被汇集或拦截后集中排放,流量和流速都增大,这就增加了对沟渠和泄水口周围地面冲刷和侵蚀的可能性。因而,排水系统的设计,要考虑采取有效的措施,使之不会对填筑体、填筑体路面和填筑体界内外各项设施造成各种危害。
排水沟起联接各种排水设施,将水引排到附近自然水道或场地排水系统,从而形成完善的排水系统的作用。排水沟与水道衔接,应做到汇流处水流顺畅,有良好的流向和交角。当填筑体采用边坡平台排水沟时,由于平台较窄(宽度为1m~3m),排水量有限,且需加强冲刷防护,因而适宜于采用水泥混凝土预制的或现浇的刚性排水沟。
8.2.4 截水沟用于拦截和排除填筑体上方自然斜坡的地表径流,防止水流冲刷和侵蚀挖方边坡和填筑体坡脚。但在一些已建工程上,常出现因截水沟设置不合理而不发挥作用,应该设置但未设置而造成坡面冲刷,设计时未重视防冲或防渗处理而导致边坡坡体坍塌,或者出水口处理不当而冲刷填挖交界处的填筑体边坡等现象。因此,设计前应进行实地调查,了解地形、地质、水文、植被等条件,对截水沟的适宜位置和排水出口的引伸范围作出合理的布局。
8.3 场内地表排水
8.3.2 地表排水的主要任务是迅速把降落在填筑体表面的降水排走,以免造成填筑体浸水破坏或影响使用功能。首先考虑采取的是通过水文计算设置排水沟及阻水设施,通过排水设施将填筑体表面的积水迅速排至填筑体以外,通过拦水设施将可能进入填筑体的地表水拦截在外。可采用两种方式排除表面积水:一种是让地表水以横向漫流形式向填筑体坡面分散排放;另一种方式是在填筑体外侧边缘处设置拦水带,将地表水汇集在拦水带填筑体周边的排水设施内,然后通过隔一定间距设置的泄水口和急流槽集中排放到填筑体坡脚外。两种排水方式的选择,主要依据表面水可能对填筑体坡面造成的冲刷危害。在汇水量不大,坡面耐冲刷能力强(坡面采用防护措施或坡体为岩质填料)的情况下,应优先采用横向漫流分散排放的方式。而在地表水有可能冲刷填筑体坡面的情况下,则采用将地表水汇集在拦水带内,通过泄水口和急流槽集中排放的方式。由于修筑拦水带和急流槽需增加工程投资,因而,须对投资的经济性进行分析和比较:采用有效的坡面防护措施而不设拦水带和急流槽经济,还是修筑拦水带和急流槽而降低对坡面防护工程的要求合算。当然,这种经济分析和比较还要同填筑体的重要性相结合。在填筑体较高且上有重要的建筑物时,坡面虽已采取植草防护,但土质仍较疏松的情况下,通常选用设拦水带和急流槽的排水方式;反之,除了遇到多雨地区、通常都采用漫流分散排水的方式。
8.3.2 一般情况下,为便于施工和维护,尽可能提高过流能力,应优先选择矩形、梯形断面排水沟,但在具体设计中,应充分考虑地形、工程地质条件、排水沟底坡及地表水的物质组成情况综合进行选择。
8.3.4~8.3.5 排水沟起联接各种排水设施,将水引排到附近自然水道或场地排水系统,从而形成完善的排水系统的作用。排水沟与水道衔接,应做到汇流处水流顺畅,有良好的流向和交角。当填筑体采用边坡平台排水沟时,由于平台较窄(宽1m~3m),排水量有限,且需加强冲刷防护,因而适宜于采用水泥混凝土预制的或现浇的刚性排水沟。
8.3.6 排水沟的安全超高取值参考国家现行标准《水电站引水渠道及前池设计规范》SL/T 2005-97条文说明中的第3.0.8条中的规定而提出的,此数值应为最高水位以上的加高值,其目的是为了提高排水设施的安全运行能力。
8.5 填筑地基内排水
8.5.6 填筑体场地表面需设置各种接缝,同时场地在使用期间会出现各种裂缝、松散、坑槽等病害。降落在场地表面的水,会通过表面接缝或裂缝、松散等病害处或者面层孔隙下渗到填筑体结构内部。此外,填筑体两侧有滞水时,水分也有可能侧向渗人填筑体结构内部。
进入填筑体面结构内的自由水,可通过向填筑场地地基下部渗流而逐渐排走。渗流的速度随填筑体土料的渗透性和地下水位的高度而异,可以利用达西渗流定律,对不同渗透性的填筑体土的排水时间进行计算分析。
当填筑体土石料为低透水性土(渗透系数不大于10-5cm/s),而外侧边坡也由这种土填筑时,填筑体结构便类似于被安置在封闭的槽式 “浴盆”内,进入填筑体结构内的水分,无法向下或向外侧迅速渗漏,而被长时间积滞在填筑体结构内部。特别是位于填筑体最低底部、低洼河谷地、,由于地表径流或地下水汇集,进入结构内的自由水不仅数量大,而且停滞时间久。
被围封在填筑体结构内的水分,会浸湿各结构层材料和填筑体结构,使其强度下降,变形增加,从而使填筑体结构的承载力降低,使用寿命缩短甚至无法使用。设置填筑体内部排水系统,将积滞在填筑体结构内的水分迅速排除到结构外,有利于改善填筑体的使用性能,大大提高其使用寿命。
8.5.7 采用小直径的排水管在斜坡坡体内排除深层地下水的一种有效方法,它可以减少对岩(土)体的开挖,从而加快工程进度和降低造价,因而在许多国家得到广泛的应用。近年来在广东省深汕高速公路和四川省二郎山隧道工程中应用,取得良好效果。
8.6 质量检验
8.6.2 应按照设计要求检验排水设施的符合性,其中纵、横断面形状、材料强度和渗透性是对排水设施有显著影响的项目,直接决定排水设施能否安全有效地发挥作用,从而对排水设施有关建筑物的安全。排水设施有其特殊性,正常情况下应该边施工边检验,特别是随主体工程同步施工的地下排水设施,应该同步检验。
排水设施是根据填方地基及其主体工程的排水需要系统设计的,必须严格执照设计要求进行施工,因此对排水设施各部分的外观、断面尺寸、高程、坡度和材料的物理力学特性等指标都应进行严格检测。
8.6.3 排水工程的设计与施工均与填方地基同步开展,因此应在填方地基和排水设施施工的同时即进行监测,以同步监测到填方地基的沉降及其对排水设施的影响,及时采取工程措施。
9 工程监测
9.1 一般规定
9.1.1 高填方工程一般具有土石方量大、施工周期紧、建设环境复杂、相互影响因素多等特点,现有的土力学理论尚不能完全解决高填方设计中遇到的变形与稳定性问题。要在时间、空间上对高填方的变形与稳定性问题做出准确判断必须依赖高填方施工过程和竣工后的现场监测成果。每个高填方工程都有其自身特点,影响因素和复杂性各不相同,为了确保工程安全,做到技术先进、经济合理和质量可靠,开展高填方工程监测工作前,应制定专门的监测方案,并经专家评审后实施。
9.1.2 监测方案编制应充分收集勘察、设计、施工、管理等各方面的资料,明确设计单位对工程监测提出的技术要求,在全面了解高填方的工程特点和设计关心的问题后,才能有针对性地编制监测方案。
9.1.3 工程监测采用与设计、施工相同的高程和坐标控制网,便于监测数据的使用和的反馈。由于高填方改变了地表形态,使得地应力在大范围内重新调整和分配,沉降影响范围可能较大,监测基准点设置不合理,就会受到影响,因此,应定期对基准点进行复测,以保证监测数据的准确性。
9.1.4~9.1.6 监测点布设应根据工程特点,选择有代表性的地段布置。不同监测项目尽可能布置在同一断面或相近位置,有助于相互印证和满足数值分析的需要,监测点的布置还应考虑同一条件下有一定的互补或验证的数据,不至于因为某一个监测元件发生故障而缺失某种情况的数据,使得监测数据不完整。监测元件采购时也应考虑一定的富余,以便及时更换受损件或重新布设监测元件。
监测元件、仪器的选择既要考虑精度要求,还要考虑耐久性要求,有的监测元件可能单次精度比较高,但其抗干扰、抗腐蚀等耐久性较差,不能满足长期监测的要求。
监测所用的电子水准仪、高精度全站仪等计量仪器,应按照计量法的要求定期到技术监督局授权的计量检定机构进行检定,以保证所测数据准确性和有效性。不能检定的专有仪器设备可定期进行校准。每次测量前还应对各类仪器设备进行校验和检查,确保仪器状态正常。
监测周期和频次总体上应该能反应物理量的变化过程及规律,变化较大时应加密观测,变化平缓时观测间隔时间可放宽。
9.1.7 施工过程中参建各方人员很多,较为容易发现异常情况,填筑施工完成后,更应重视巡查工作。对边坡工程巡查内容还应包括排水系统是否通畅;护面或护坡是否损坏;支挡结构有无开裂、错断、倾斜等情况;护坡植被是否完好等。巡视检查中发现异常现象时,应按应急预案采取相应措施。
9.1.8 高填方工程一般工程量都很大,工程监测的项目众多,整个建设周期内各类监测数据信息量非常大,施工过程中还要记录填方施工信息,因此应建立完备的监测信息管理系统,实现对各类监测数据的有效管理,以保证监测信息的准确和完整,以便为工程提供必要的依据。当发现异常情况时,应及时进行上报。
9 工程监测
9.1 一般规定
9.1.1 高填方工程一般具有土石方量大、施工周期紧、建设环境复杂、相互影响因素多等特点,现有的土力学理论尚不能完全解决高填方设计中遇到的变形与稳定性问题。要在时间、空间上对高填方的变形与稳定性问题做出准确判断必须依赖高填方施工过程和竣工后的现场监测成果。每个高填方工程都有其自身特点,影响因素和复杂性各不相同,为了确保工程安全,做到技术先进、经济合理和质量可靠,开展高填方工程监测工作前,应制定专门的监测方案,并经专家评审后实施。
9.1.2 监测方案编制应充分收集勘察、设计、施工、管理等各方面的资料,明确设计单位对工程监测提出的技术要求,在全面了解高填方的工程特点和设计关心的问题后,才能有针对性地编制监测方案。
9.1.3 工程监测采用与设计、施工相同的高程和坐标控制网,便于监测数据的使用和的反馈。由于高填方改变了地表形态,使得地应力在大范围内重新调整和分配,沉降影响范围可能较大,监测基准点设置不合理,就会受到影响,因此,应定期对基准点进行复测,以保证监测数据的准确性。
9.1.4~9.1.6 监测点布设应根据工程特点,选择有代表性的地段布置。不同监测项目尽可能布置在同一断面或相近位置,有助于相互印证和满足数值分析的需要,监测点的布置还应考虑同一条件下有一定的互补或验证的数据,不至于因为某一个监测元件发生故障而缺失某种情况的数据,使得监测数据不完整。监测元件采购时也应考虑一定的富余,以便及时更换受损件或重新布设监测元件。
监测元件、仪器的选择既要考虑精度要求,还要考虑耐久性要求,有的监测元件可能单次精度比较高,但其抗干扰、抗腐蚀等耐久性较差,不能满足长期监测的要求。
监测所用的电子水准仪、高精度全站仪等计量仪器,应按照计量法的要求定期到技术监督局授权的计量检定机构进行检定,以保证所测数据准确性和有效性。不能检定的专有仪器设备可定期进行校准。每次测量前还应对各类仪器设备进行校验和检查,确保仪器状态正常。
监测周期和频次总体上应该能反应物理量的变化过程及规律,变化较大时应加密观测,变化平缓时观测间隔时间可放宽。
9.1.7 施工过程中参建各方人员很多,较为容易发现异常情况,填筑施工完成后,更应重视巡查工作。对边坡工程巡查内容还应包括排水系统是否通畅;护面或护坡是否损坏;支挡结构有无开裂、错断、倾斜等情况;护坡植被是否完好等。巡视检查中发现异常现象时,应按应急预案采取相应措施。
9.1.8 高填方工程一般工程量都很大,工程监测的项目众多,整个建设周期内各类监测数据信息量非常大,施工过程中还要记录填方施工信息,因此应建立完备的监测信息管理系统,实现对各类监测数据的有效管理,以保证监测信息的准确和完整,以便为工程提供必要的依据。当发现异常情况时,应及时进行上报。
9.2 地基监测
9.2.2 地表变形监测一般可按网格布置,网格的方向宜顺主沟方向和垂直主沟方向,在斜坡地带、挖填交接面附近、地形较陡等部位,宜适当加密观测点。对地形地貌突变部位、地质条件复杂部位、使用期间可能发生问题部位和施工薄弱段等处也应增设监测点。
水平位移监测一般设置在地形变化大、可能发生水平位移的地段,可选择代表性断面进行监测。内部分层沉降监测点的间距一般根据原地基的地基条件、填筑体的均匀性综合考虑。分层沉降断面的选择要考虑沉降计算和反演分析的需要。由于原始地形、地貌和地质条件的复杂性,高填方工程通常会出现地表裂缝,在原地基存在软弱土、陡坎地形的部位容易出现明显裂缝,明显裂缝一般指裂缝宽度超过5mm,裂缝平面长度超过5m的裂缝。
9.2.3 土压力监测一般根据数值计算的需要设置,可布置在最大填方高度、受力情况复杂、工程地质条件差或结构薄弱等部位。可在地形条件复杂时设置1~2个观测横断面,土压力观测断面上的测点,竖向间隔一般为5~10m,一般不少于3~4个监测高程,必要时可酌情增加。土压力观测断面的位置,应同高填方内孔隙水压力、变形观测断面相结合,同一测点区内各观测仪器之间的距离不宜超过1m。
埋设时,一般应在埋设点附近适当取样,进行土的干密度、级配等物理性质试验,必要时尚应适当取样进行有关土的力学性质试验。孔隙水压力观测的同时应测计地下水位变化,用以校验孔隙水压力计观测数据。
9.2.5 盲沟出水口不但要观测水量排除是否正常,还要观测水质是否浑浊,一旦水中泥沙含量变大,则意味着地下水排出过程中携带了地基土中的细颗粒,严重时将形成空洞、坍塌,影响地基稳定。用于观测盲沟出水量的所有集水和量水设施均应避免客水干扰,观测工作应在相对固定出口或堰口进行。盲沟出水量的观测方法可参照现行河流流量测验规范和水文普通测量规范的有关规定。根据盲沟出水量的大小和汇集条件,宜采用如下方法和设备:
1)当流量小于1L/s 时,宜采用容积法。
2)当流量在1~30L/s 之间时,宜采用量水堰法。
3)当流量大于300L/s 或难以设置水堰时,应将盲沟出水引入排水沟中,采用测流速法。
9.2.6 各类监测点埋设应确保稳固,与监测体紧密接触,以保证监测的准确性。另外还要采取必要的保护和警示措施,以免监测标志受损或毁坏。
9.2.7 不同地质条件下的高填方工程,由于填料性质的不同、原地基地质条件的不同,其变形稳定所需要的时间会有差异,监测频率的确定应考虑其固结稳定规律,监测周期的确定应满足变形预测的需要。监测工作应保证监测数据的连续性和完整性,根据监测量的变化情况,适当增减观测频次和间隔时间。
9.3 边坡工程监测
9.3.2 边坡工程地表变形监测点的布置以能控制整个边坡范围及位移规律为准,因此应沿顺坡方向布置断面,横向可结合放坡台阶布置。对于主滑动方向和范围明确的边坡,可采用十字型和方格网布置;对主滑动方向和范围不明确的边坡,宜采用放射型布置。当边坡的范围大,且复杂时,断面及测点可酌情增加。
9.3.3 内部变形监测以水平位移监测为主,需要时布置分层变形监测,宜结合地表变形点设置内部变形监测点位置,便于分析计算。
9.3.5 孔隙水压力和土压力监测根据需要设置。孔隙水压力监测点主要在原地基中设置,当地下水可能上升至填筑体时,也可在填筑体中可能受地下水上升影响范围能增设。
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