大面积堆载作用下软土地基变形监测研究

Study on Deformation Monitoring of Soft Soil Foundation under Large Area Loading

李晓进 LI Xiao-jin

大面积堆载作用下软土地基变形监测研究

(中冶集团武汉勘察研究院有限公司，武汉430080)

(Wuhan Sur^^eying-geotechnical Research Institute Co., Ltd. of MCC, Wuhan 430080, China )

摘要:地基变形问题严重的制约着项目的生产效率和质量，尤其在大面积堆载作用下所引起的地基变形问题更为强烈，所以，如 何有效的监测地基变形问题意义非常重大。那么，通过文章下文的分析与论述，从而为有关单位及工作人员在实际工作中提供一定理 论和技术帮助。

Abstract: The problem of foundation defor^nation is seriously restricting the production efficiency and quality of the project. Especially, the problem of foundation deformation caused by large area load is more intense. Therefore, it is very important to monitor the foundation deformation problem effectively. Then, through the analysis and discussion of the article below, so as to the relevant units and staff in the actual work to provide a certain theoretical and technical help.

关键词：大面积;堆载作用；地基变形；监测

Key words: large area; heaped load; foundation deformation; monitoring中图分类号:TU441+.6 文献标识码:A 文章编号= 1006-4311(2017)19-0133-03

〇引言近年来，我国各项工程施工建设速度不断加快，地基 是工程中非常重要的组成部分，而变形问题又是地基中一 种常见的现象。所以，在大面积堆载作用下进行地基变形 监测已经成为了一项重要工作。

i工程案例分析

文章以某工程为例，其基本的情况为：为运料贮料方 便，通过围海造地构成了该大面积堆载场区，长度约650 米，宽度约300m。场地属滨海沉积地貌，经施工单位对场 地进行回填整平后，地形平坦，地面标高在2.5m左右。场

形比较敏感，特别是料场周边的架空煤气管道，一旦管道

支架基础因为料条堆载而发生过大位移或变形，后果将不

堪设想。③堆载区域大，场地条件复杂。加载区长度较长， 有近600m。料条间有堆取料机轨道，各料条间不通视。数 据采集场地狭小，干扰大。④荷载复杂。各料条不是单纯加 载，是堆料、取料、加载、卸载循环变化的荷载，一些传统的 岩土工程监测方法不适用。⑤监测要求高。新增一次料场 堆载区域大，场地条件复杂，监测数据量大。如何获取料条 加料过程中以及风、暴、潮等灾害性天气发生期，即地基安 全风险最大时期完整的数据和最不利数据，如何保证监测

⑥监测时间将 地周边已有较多建（构）筑物，料场东侧有余能电厂，南侧 数据实时预警是保证工程安全的关键之一。

沉降变形量大（沉降可达数米）埋设的测试仪 有变电站，特别是一次料场10#料条南侧、西侧和北侧，有 持续数年，

必须满足耐久性、大量程的要求。需重点保护的架空燃气管道。场区为深厚软土区，分布有 器在满足精度基础上，

3具体的监测方法30多米厚的淤泥质粘土和20多米厚的粘土层。为防止在

该工程主要监测方法和监测情况如下：堆载过程中地基失稳或变形过大，影响正常生产、威胁周

3.1深层土体位移监测围建（构）筑物安全，须严格控制加载频率，对料场及周边

根据工程经验，在地基临近失稳、破坏的时候，侧向 建(构）筑物进行监测。

位移速率比沉降速率更敏感，因此地基土的侧向位移观 2工程的特点

地基堆载监测是岩土工程的一个重要环节，它与勘 测是堆载过程中最重要的监测项目之一，可直接反映地 察、设计、施工一起构成岩土工程不可分割的完整系统。岩 基的安全状况。同时通过测斜管观测可以清楚地了解深 土条件复杂多变，要在工程设计阶段准确无误地预测岩土 层土体在荷载作用下侧向变形的情况，及时发现临近破

通过对土体移动的发展趋势、移动方向及速率 体的性状及其在施工、运行过程中的变化是十分困难的。 坏的征兆，

能够综合判断地基的稳定情况。此项监测 安全监测是工程安全的重要保证手段之一，也是岩土工程 等资料的分析，

设计、施工、运行的重要组成部分。在施工、运行过程中，对 主要通过测斜仪器对垂直方向上地基土体不同深度的侧

当传感 工程的实际状况及其稳定性进行动态监测，将为保证工程 向位移情况进行监测。进行深层土体位移观测时，

器探头到达一定深度，由于地基土体挤压导致测斜管变 安全提供科学依据。

形，探头相对于铅垂线方向必定产生一个倾角兹，利用倾 该工程具有以下特点：

①地基条件差，淤泥质粘土具有天然含水量高、孔隙 角传感器，并通过灵敏度较高的微电子换能器把这个角

度转变为电信号，通过处理分析，将被测试点的水平位移

比大、抗剪强度低、压缩性高、渗透系数小等特点，在大面

量Ai直接显示出来，然后存入仪器中，利用串□向计算

积荷载作用下土体变形较大。②周围建(构）筑物对土体变

机送入并进行处理。

具体的测试原理图如图1所示。作者简介：李晓进（1980-)男，湖北麻城人，工程师，本科，研究方

向为测绘。根据测得的各深度测试点的水平位移量驻,，以底部固

•

134 •

图1测试原理图

f爾

图2测斜原理图

定端值为零点，自下而上将各区段的位移量驻,累加起来， 得出侧向位移曲线，如图2所示。即：啄=移L;sin0i3.2边桩位移监测通过水准仪和全站仪设备观测地表位移情况，依据常 规的水准测量、常规水平位移法进行检测。在1m左右控 制边桩高度，在lmx0.8m左右控制其底面积，将预制标安 设到其上部，并且安装标尺基点和棱镜固定点。为提高观测精度，减小测量误差，边桩水平位移测量 宜采用视准线法进行观测，并设置强制归心观测墩。还要 定期对工作基点进行检查。边桩垂直位移测量宜采用精密 水准测量方法进行观测，并定期对基准网进行复测。

3.3孔隙水压力监测

孔隙水压力的监测能帮助及时了解土体的实际应力 状态，为防止由于加载速率过快而导致的地基失稳提供指 导，及时停止堆料或者采取卸料措施。同时能够反映地基 的固结度和强度增长情况，为下一步堆载提供指导。

该项目孔隙水压力计测量原理是：当传感器固定在水 下某一点时，该测点以上水柱压力作用于水压敏感集成元 器件，使元器件电阻发生变化，从而导致电压变化，这样即 可间接测出该点的孔隙水压力。当料堆加载时，作用在土 体单元上的总压力发生变化导致孔隙水压力发生变化。由 于现场土体压缩性高、渗透系数小等特点，荷载增大孔隙 水压力增大，停止加荷后，孔隙水压力随之逐渐消散。当荷 载过大导致孔隙水压力急剧增大时，要及时采取警戒措 施。因此，该项监测建议采取自动化监测手段，实时监控， 及时报警。

3.4地表断面沉降观测要分析大面积堆载情况下地表的实际沉降情况，除了 场地周边的边桩沉降监测外，更重要的是堆载中心地基土 的沉降监测，即本文所讲的地表断面沉降监测。这是一个 特殊的工程，在工程中会经过加载和卸载的负荷循环变化 过程，同路基的沉降不同，这种场地的断面沉降是不断变

价值工程

化的。所以，可以通过遥测设备对地基表面不断变化的沉 降情况进行监测。采用国内组装，美国进□的沉降仪设备 进行监测，包括三通道储液罐，沉降仪传感器，四芯双胶屏 幕通气电缆及专用通液管。通过连通管原理对表面土体的 沉降问题进行测量，也就是利用液管把土体外固定位置和 土体沉降传感器连接到一起，并且，在同一个大气压中控 制二者中的液体。如果有沉降问题出现在表面土体中，电 缆会把储液罐和传感器的液面差转变成电子信号，并通过 专门的设备进行读取。

4变形分析

结合该项目监测的数据分析和解读的基本情况，需要 对各变形量和变形趋势等进行判断，为地基及周边建（构) 筑物的安全性和稳定性提供保障。以该项堆载变形监测为 例，科学地展开变形分析，得到如下结论：

① 深层侧向位移大部分具有向堆载区域外围变形的 趋势，通过数据分析和解读，得到深层侧向位移点的位移 情况存在差异，且不同深度位移量和位移速率也不相同。 深层侧向位移的差异与该点所处位置的地基情况、堆载量 和有效堆放时间有关。地基情况越差、堆载量越大、有效堆

放时间越长，其深层侧向位移变形就越大。② 边桩监测点水平位移大部分具有向堆载区域外围

位移的趋势。由于受到堆载挤压，地基土表面土体会向外 产生一定位移，其位移量与堆载量、有效堆放时间和外围 是否有挡墙有关。当料堆卸载后，位移变形会有部分回弹。 该项变形特征与深层侧向位移上部变形特征基本一致。③ 边桩及断面沉降均表现为往下沉降，料堆卸载后少 量点存在反弹。该项目沉降存在区域性，中间断面点受料

堆正面堆载压力，

沉降量和沉降速率均较大，两边边桩沉 降速率较小。地基薄弱处沉降量更大。④ 孔隙水压力主要表现为荷载增加压力增大。且不同 深度孔隙水压力变化幅度不同，深度越深，孔隙水压力变

化越大。加载停止后，孔隙水压力逐渐消散。料堆卸载后， 孔隙水压力迅速减小。

⑤ 变形趋势的判断，结合数据处理的情况，对观测点 的变形量进行分析，利用各项变形监测分析系统，对监测 点的数据展开分析和解读，并采用变形曲线图的形式，对 观测点的变形趋势进行判断，提高地基及周边建（构）筑物 的变形分析质量。

⑥ 地基稳定性的判断，该项目监测的目的是保障地基 及周边建（构）筑物的安全，避免安全问题的发生，根据数 据的分析和解读，分别对变形量和变形速率等指标进行计 算。在现场堆载的过程中，当地表、周边建(构）筑物的沉降 或位移速率连续3天超过3mm/d或者累计变形超过规范 容许值时，表明地基有失稳破坏的征兆，应立即通报相关 单位启动应急预案停止加载。如果停止加载后，失稳征兆 不减时，应及时通报加载管理单位进行卸载。

地基的稳定还与地基土质变化的参数有关，特别是土 质强度的变化。预测地基失稳破坏的征兆，可按图3所示 以测点水平位移与时间关系曲线的走向判定，同时，辅以 现场目视，观测其倾向。

5注意事项

大面积堆载作用下软土地基变形监测，需要科学分析

Value Engineering• 135 •

The Design and Analysis of Railway Transportation Cable Reconstruction Scheme

尤三伟 Y

OU

轨道交通电缆改造方案设计分析

San-wei

(中铁武汉电气化局集团有限公司西安分公司，西安710021)

(Wuhan Railw-ay Electrification Bureau Group Co.,Ltd. Xi'an Branch,Xi'an 710021, China)

摘要:分析了地铁电缆改造工程的重难点，阐述了既有车站线缆路径、现场状况分析、运营要求、材料运输存储等方面的情况，为 电缆改造方案设计铺垫了基础。提出了电缆改造的总体思路,从路径选择、0.4kV电缆更换、配电箱至末端设备电缆更换几个方面叙 述了电缆改造的具体细节，设计了较好的改造方案。

Abstract: This paper analyzes the difficulties of subway cable renovation project, expounds the existing station cable path, site condition analysis, operational requirements, material transport and storage and other aspects of the situation, so as to pave the way for the design of cable renovation plan. To put forward the general idea of the transformation, and from routing selection, 0.4kV cable replacement, cable replacement from distribution box to the end equipment, to describe the details of cable transformation, and design a better reform.

关键词：轨道交通；电缆改造;方案设计

Key words: rail transit； cable reconstruction； scheme design中图分类号:TM751 文献标识码:A

文章编号：1006-4311( 2017 )19-0135-02

面积11459m2,其中车站主体建筑面积为8275m2。共设有四 1概述

冷水 近年来，我国的轨道交通建设规模不断扩大，全国各 个出入□，组风亭。混合降压变电所在车站的右端，

地的轨道交通建设项目日益增多，其中机电电缆需用量也 机房在车站的右端。丈八北路站本次涉及更换电缆的范围

火灾自动报警系统、环境与设备监控系统、 越来越多，而有些电缆的不合格导致已完成电缆需要更 包括动力照明、

共计 换。为了保证电缆更换不影响轨道交通的运营，需要设计 门禁系统等。丈八北路站400V馈出电缆回路44路，

6224m;二级配电箱至末端设备回路87路，共计11122m; 较为详细的施工方案。

环控配电及控制回路109路，共计4253.6m;设备接地回路 2工程概况

共计3575m;照明插座回路236路。西安地铁三号线的第二座车站为丈八北路站，本站位 58路，

3工程重难点 于丈八北路与科技路十字交叉路□东侧，沿科技路东西向

3.1工程重点路中布置。主体为地下两层12m岛式站台车站，车站总建筑

西安地铁三号线已开通运营，电缆改造施工组织难度

作者简介：尤三伟（1967-)男，河南孟津人，毕业于西安科技大

学，研究方向为通信、机电安装。

大、有效施工时间短、安全防护压力极大，更换电缆期间必 须要确保运营安全。电缆施工中，要确保既有线设备不受

加大，应加密监测，密切关注场地及周围建（构）筑物的变 形动态，及时预警。条件允许的情况下，部分监测项目宜采 用自动化设备直接读取和计算数据，采用相关软件自动分 析和报警，做到实时监控。

6结语

大面积堆载作用下，会严重地影响着地基变形程度， 图3地基稳定趋向判断图

通常会将常规荷载影响下的程度超出。所以，要求有关人

堆载单位对场地的需求情况，科学的展开变形监测工作，

员要引起足够的重视，在一定时间内，大面积堆载情况下

并对地基堆载变形监测中的注意事项进行控制，减小变形

的土体是趋于稳定的。但是，对比复合型地基，大面积堆载

监测的误差，保障地基堆载的安全。

地基形变问题要比其高出很多倍，所以，地基处理是一项

① 监测点要按照设计单位的要求布设，并符合相关规

非常重要的工作，必须要引起足够的重视，计算和分析研

范，布设在场地能反应变形情况的部位。

究大面积堆载作用下软土地基的变形问题，从而为项目的

② 深层侧向位移测斜管埋设时，应及时检查测斜管内

堆载安全及正常生产提供保障。

的一对导槽，其指向是否与欲测量的位移方向一致，并应

参考文献：

及时修正。测斜管埋设完成后，应用清水将测斜管内冲洗

[1] 孙晓东.大面积堆载作用下地基变形影响分析「J1.河北工程

干净，用测头模型放入测斜管内，沿导槽上下滑行一遍，以 大学学报（

自然科学版）：6-7.

检查导槽是否畅通无阻，滚轮是否有滑出导槽的现象。由 [2] 金宗川，顾国荣，韩黎明，郭春生，陈杰.大面积堆载作用下 于测斜仪的测头是贵重的仪器，在未确认测斜管导槽畅通 软土地基变形特性[J1.岩石力学与工程学报,2011(07): 962-963.时，不宜放入真实的测头。[3] 金宗川，顾国荣，韩黎明，郭春生，陈杰.大面积堆载作用下

③ 当遇到雨天和恶劣天气时，加载的矿料密度可能会软土地基变形特性[J1.岩石力学与工程学报,2005(06).