水運工程軟土地基施工監(jiān)測檢測重難點研究

程祥

摘要：水運工程軟土地基施工監(jiān)測檢測是保證水運工程質量的重要環(huán)節(jié)，本文針對水運工程軟土地基監(jiān)測檢測所面臨的挑戰(zhàn)，提出了多方位、全方面的監(jiān)測檢測方案，同時以中國外運上合物流中心項目地基處理工程為例，對具體工程的重難點問題進行了針對性分析，并提出了解決方案。實踐表明，本文方案具有較高的可行性與可復制性，可為同類水運工程解決監(jiān)測檢測重難點問題提供支撐。

Abstract： The monitoring and testing of soft soil foundation construction for water transport projects is an important link to ensure the quality of water transport projects. This paper proposes a multi-faceted and comprehensive monitoring and testing program for the challenges faced by the monitoring and testing of soft soil foundations for water transport projects. The foundation treatment project of the logistics center project is taken as an example， and the important and difficult problems of the specific project are analyzed and the solutions are put forward. Practice shows that the scheme in this paper has high feasibility and reproducibility， and can provide support for solving the difficult problems of monitoring and detection for similar water transport projects.

關鍵詞：水運工程;監(jiān)測檢測;軟土地基

Key words： water transport engineering;monitoring and testing;soft soil foundation

中圖分類號：TU753 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）24-0143-04

0 ?引言

水運工程建設是航運事業(yè)的基石，隨著大規(guī)模港口行道的修建，其規(guī)范化監(jiān)管亦日益重要[1，2]。在水運工程施工中如何實現全過程的有效監(jiān)測監(jiān)測，對工程質量的評價有著舉足輕重的作用，這其中軟土地基的監(jiān)測監(jiān)測一直是一個難題[3-5]。

鑒于此，諸多學者對軟土地基監(jiān)測監(jiān)測技術進行了研究。沈珠江[6]總結了南京水利科學研究院在軟土地基方面部分研究成果，提出了建立軟土結構性模型的新思路，未對如何檢測監(jiān)測做出進一步論述。董志良等[7]認為軟基處理工程具有面積大，工期緊，施工難度高等特點，并基于這些特點對監(jiān)測檢測技術做了一定創(chuàng)新，但未能實現大范圍，無死角的全面監(jiān)測。張冬等[8]應用平板載荷試驗、靜力觸探試驗、鉆孔取土室內土工試驗等方法，對遼東灣地區(qū)的軟土處理地基承載力和對處理后地基的表層承載力和深層處理效果進行了檢測。該方法也僅僅局限于試驗方面，如何根據具體工程案例進行詳細化的監(jiān)測未提及。何雄剛[9]研究了軟土地基沉降觀測與數據處理內容，認為采用拋石擠淤和土工格柵相結合的處治方式可有效提高軟土地基的承載能力，控制路基不均勻沉降。曹豪榮等[10]針對周圍建筑分布情況及建筑物的特點，采用地表沉降、位移監(jiān)測、深層水平位移監(jiān)測方法進行處理。吳銘炳等[11]通過對測試資料的分析、研究，證明了設計的安全合理性，認為對于坑中坑支護研究和應用具有重要意義。綜上所述，目前對水運工程軟土地基基于實際工程的全面監(jiān)測檢測較少，如何應對水運工程中監(jiān)測檢測重難點不明確。

因此，本文針對水運工程軟土地基監(jiān)測檢測所面臨的挑戰(zhàn)，首先提出水運工程軟土地基全面監(jiān)測檢測方案。其次基于中國外運上合物流中心項目地基處理工程（場地回填、地基處理標段）施工監(jiān)測檢測項目，對具體工程中監(jiān)測檢測重難點進行了研究。

1 ?監(jiān)測檢測方案

為避免監(jiān)測檢測陷入片面化的誤區(qū)，克服水運工程軟土地基施工監(jiān)測檢測難題，本文提出全方位監(jiān)測檢測的概念，規(guī)避了因片面檢測而帶來的數據誤差，從而給水運工程質量控制提供更加完善的監(jiān)測檢測體系。

1.1 監(jiān)測方案設計

1.1.1 豎向監(jiān)測基準網的建立

建議采用北京54坐標系建立水運工程軟土地基豎向位移監(jiān)測控制網?；鶞庶c、工作基點應選在地基穩(wěn)固、便于監(jiān)測和不受影響的地點，擬選取在測區(qū)附近穩(wěn)定的建筑上，具體點位結合現場實際情況確定，且測區(qū)的基準點不應少于3個。且監(jiān)測控制網應只是每1個月復測一次。豎向位移監(jiān)測控制網測量采用電子水準儀以二等水準測量的要求為例，具體技術要求如表1、表2。

1.1.2 表層沉降監(jiān)測

首先在真空膜鋪設后或者堆載施工前，使用GPS-RTK對測點進行放樣，并做好標記。其次在預埋位置放置沉降板，沉降桿高度為2m。埋設時先用砂找平，確保沉降板底部水平（沉降桿垂直偏位不大于2%）;沉降板放置完畢后，用砂袋將底板壓實，確保沉降板穩(wěn)定;堆載施工區(qū)，沉降桿根據堆載高度增加順接。真空膜上布設的沉降板底盤需用土工布包裹，避免對真空膜產生破壞。沉降板結構示意圖如圖1所示。

式中，Hi、Hi-1—第i次、第i-1次觀測到的沉降板觀測耳高程（m）;H0—初始觀測耳高程（m）;Wi—沉降板本次沉降量（m）;W—沉降板累計沉降量（m）。

1.1.3 深層分層沉降及空隙水壓力監(jiān)測

以圖2為例，布置分層沉降磁環(huán)及孔隙水壓力計，共計13組分層沉降及水壓力監(jiān)測點，每組測點自上向下設置7個磁環(huán)及孔隙水壓力計，磁環(huán)分別設在標高2m、0m、-3m、-6m、-9m、-12m、-15m處。且日常監(jiān)測過程中，分層沉降使用高精度電子水準儀、分層沉降儀等設備進行觀測，測量精度為±1mm?？紫端畨毫刹捎脽o暇計算公式計算：

1.1.4 深層水平位移（測斜）監(jiān)測

本工程深層水平位移監(jiān)測點主要分布在處理區(qū)外圍，具體點位按照設計圖紙要求布設，共計布設8組測斜監(jiān)測點，測斜管進入④層粉質黏土層不小于2m，每0.5m采集一組位移數據。通過埋設測斜儀觀測施工過程中已建路堤地基土的水平位移和位移速率。具體位置見附件1監(jiān)測點位示意圖。

測斜儀安裝好后，將導輪沿導槽滑動，由于測斜儀能反應出測管與重力線之間的傾角，因而能測出測斜儀所在位置測管在外力作用下的傾斜度θi，換算成該位置測斜儀上下導輪間（或分段長度）的位置偏差Δd：

1.2 檢測方案設計

1.2.1 加固前后鉆孔取土檢測

每個分區(qū)在加固區(qū)內（具體位置以設計圖為準）可布設一組取土孔，工前、工后在同一點分別進行一次，工前、工后取樣孔間距1-2m，孔深度穿透淤泥層至粘土層1m，并將土樣送試驗時進行土工試驗。原狀孔做常規(guī)土工試驗（包括壓縮試驗）。

根據設計圖紙在預定位置放樣檢測點，并做標記;根據規(guī)范要求鉆孔取原狀土，取樣間距滿足設計要求，試驗開始前及結束后及時進行簽證;將取出的原狀土樣密封好后及時送交試驗室;試樣搬運時應輕拿輕放，切勿倒置、碰撞和振動;試驗室對收取的土樣應按編號順序平穩(wěn)存放于樣品室，樣品室應采取防曬、防凍措施，室溫控制在4～30℃之間;對樣品室內的土樣應盡快制定試驗作業(yè)計劃，組織試驗，原狀土儲存時間一般不超過半個月;各室內試驗項目嚴格按照《土工試驗方法標準》（GB/T50123-1999）中要求的操作步驟和注意事項進行;認真、及時填寫室內試驗記錄，并由實驗者親筆簽名;試驗后所剩土樣，應按原編號妥善存儲，以備審核試驗成果時，復查、檢驗和補充原有成果數據。

1.2.2 十字板剪切試驗

每個分區(qū)在加固區(qū)中間位置（具體位置以設計圖為準）布設一組十字板剪切試驗，工前、工后在同一點分別進行一次，工前、工后測試孔間距1-2m。檢測深度穿透淤泥層至粘土層1m，淤泥質軟土中每豎向間隔1m試驗一次，分別采取原狀土和重塑土的Cu指標。

十字板剪切試驗操作步驟嚴格按照規(guī)范要求進行，地基處理后表層土無法貫入時，可采用鉆機進行開孔;測試由原地面以下1m處開始，每1m進行一次原狀土和重塑土剪切試驗;測試開始，先將板頭壓入原地面以下1m處，停待5分鐘，然后順時針轉動搖把，十字板轉動速度為6°/min，每轉1°測記量表讀數一次;當測到峰值或穩(wěn)定值后，仍須繼續(xù)測讀1分鐘;在完成上述試驗后，用搖把將軸桿連續(xù)轉6圈，使十字板頭周圍土體充分擾動，然后重復測試重塑土剪切強度;繼續(xù)下壓板頭，重復以上操作，當測試至原地面下20m或實測土的不排水抗剪強度大于100kPa時，即可停止試驗;二者以較早出現者為準。

1.2.3 靜力觸探試驗檢測

每個分區(qū)在加固區(qū)中間位置（具體位置以設計圖為準）布設一組靜力觸探試驗，工前、工后在同一點分別進行一次，工前、工后取樣孔間距1-2m，檢測深度穿透淤泥層至粘土層1m。對于下列情況，土層觸探參數值應根據具體情況作必要取舍：

①在曲線中，遇個別峰值，可不參與平均值計算。②厚度小于1m的土夾層，若貫入阻力較上、下土層為高（或低）時，應取其較大（或最?。┲禐閷悠骄?。這里所謂的較大值是指峰值點上、下各20cm以內的大值平均值。③土層由若干厚度在30cm以內的粉土（砂）和粘性土交互層沉積而成，且不宜進一步細分時，則應分別計算該套組合土層的峰值平均值和谷值平均值。

1.2.4 載荷板試驗檢測

如圖4所示，每個分區(qū)在加固區(qū)中間位置（具體位置以設計圖為準）布設一個載荷板試驗試驗，地基處理后進行。

加荷標準：荷載按等量分級施加，加荷等級不應少于8級，加荷等級為10-15級，最大加荷量為2倍設計荷載。穩(wěn)定標準：每加一級荷載，第一小時可按10、10、10、15、15min觀測沉降，以后時間每隔30min觀測一次沉降。直到連續(xù)兩小時內，沉降量小于0.1mm/h時，認為變形穩(wěn)定，可施加下一級荷載。終止試驗（下列任一種情形的出現皆可）：①承壓板周圍土明顯側向擠出、隆起或產生裂縫;②本級荷載的沉降量大于前級荷載的沉降量的5倍，荷載與沉降曲線出現明顯陡降;③在某一級荷載下，24h內沉降速率不能達到穩(wěn)定標準;④總沉降量超過承壓板寬度或直徑的1/12;⑤總加荷量已達到設計要求值的2倍以上。

2 ?工程案例

中國外運上合物流中心項目地基處理工程（場地回填、地基處理標段），位于連云港市東部中云臺山區(qū)域，四至范圍為：東至保稅一路，南至燒香河路，西至海豐路，北至中云臺大道。

2.1 監(jiān)測重難點分析及對應措施

2.1.1 監(jiān)測重點分析及對應措施

①本工程施工工藝較復雜，詳細掌握施工組織方案，不僅有助于監(jiān)測方案的編制，還有助于對現場日常監(jiān)測質量及進度的控制，因此對施工組織方案的詳細掌握是本工程監(jiān)測工作的一大重點。

應對措施：

1）施工設計圖出圖后，及時同施工單位溝通，獲取本工程施工組織方案等相關資料，并制定詳細的監(jiān)測實施計劃，確保監(jiān)測工作順利實施。

2）監(jiān)測實施前，由技術負責人對施工組織方案進行詳細閱讀，編制相關監(jiān)測技術材料并交底，各監(jiān)測人員需做到詳細掌握。

②本工程采用真空預壓法、堆載預壓法等對地基進行加固，加固期間面層沉降、分層沉降、孔隙水壓力等監(jiān)測數據將作為地基加固施工控制及加固效果評價的重要依據，也將作為軟基平均固結度計算及工后沉降推算的重要數據支撐，因此真空預壓期監(jiān)測是本工程監(jiān)測工作的另一大重點。

應對措施：1）監(jiān)測實施前，及時建立監(jiān)測控制網，控制點設置要符合規(guī)范要求;監(jiān)測實施過程中，按1次/月的頻率對控制點高程、坐標進行復核，并定期對控制點進行巡視，確保控制點穩(wěn)定、可靠。2）依據設計文件及相關國家規(guī)范或規(guī)程要求對測點進行埋設，測點埋設且測孔收縮穩(wěn)定后，對測點初始值進行觀測，觀測次數不應少于2次，當兩次觀測數據相差較小時取兩者平均值作為測點初始值。3）采用高精度監(jiān)測儀器設備對測點進行觀測，并定期對監(jiān)測設備進行保養(yǎng)及送至計量院進行檢定或校核;監(jiān)測實施時，保持人員、儀器設備、線路的“三固定”，減小偶然誤差，提高監(jiān)測精度。4）監(jiān)測服務周期內，每日對現場進行巡視，做好監(jiān)測點保護及警示作用，保證監(jiān)測點可靠、有效;發(fā)現質量問題及時上報相關單位，并適當增大現場監(jiān)測力度或頻率。

2.1.2 監(jiān)測難點分析及對應措施

①本工程測點埋設種類較多，質量控制難度較大;此外，監(jiān)測材料或元件生產質量參差不齊，導致埋設質量更加難以控制，故監(jiān)測點埋設質量控制是本工程監(jiān)測工作實施的一大難點。

應對措施：1）監(jiān)測實施前，項目部應購買質量合格、穩(wěn)定可靠且經相關質監(jiān)部門標定的的監(jiān)測元件，嚴禁以次充好;此外，項目部應配足易損壞監(jiān)測元器件，若發(fā)現測點破壞，應及時替換并重新采集初值。2）沉降板埋設時，首先應鋪設土工布并用砂找平，然后用砂包袋將底板壓實，確保沉降板穩(wěn)定;分層磁環(huán)埋設過程中，應確保磁環(huán)鋼爪插入土層內部，使其固定牢固;孔隙水壓力計埋設前，應煮沸透水石30-60min，埋設過程要一直保證其處于水密封狀態(tài)，測點放置至預定深度后，應用粘土球封孔超1m的深度，避免測點失效;測斜、位移邊樁埋設也應滿足設計要求。3）測點埋設時，應用經驗豐富的機長進行鉆孔，并由專業(yè)監(jiān)測人員進行管線拼接和監(jiān)測元件的埋設，切實保證監(jiān)測點埋設質量。

②軟基加固過程中，施工現場交叉作業(yè)較多，且往往現場施工人員或大型機械的使用人員對監(jiān)測點的保護意識不強，測點容易遭受破壞，進而造成監(jiān)測數據不連續(xù)，故如何保證各監(jiān)測點完好性是本工程監(jiān)測工作開展的另一大難點。

應對措施：1）監(jiān)測點埋設完畢后，應立即做好現場標識和警示工作;標識牌、警示物破損時，應及時更換，確保監(jiān)測點處于醒目狀態(tài)。2）安排監(jiān)測人員定期對各監(jiān)測點進行現場巡視，對于已被破壞的監(jiān)測點，應及時修復并采集初始值。3）堆載期間，沉降桿應采用鍍鋅鋼管進行保護，分層沉降管應采用三角撐固定，孔隙水壓力計電纜應集中放置并采用套管保護。4）加強對現場施工人員的技術交底工作，做好同施工單位的溝通與協(xié)商，共同做好監(jiān)測點的保護工作。

2.2 檢測重難點分析及對應措施

2.2.1 檢測重點分析及對應措施

本工程軟基處理效果檢測主要包含加固前、后取樣檢測，加固前、后十字板剪切試驗及軟基處理后的載荷板試驗等內容，各檢測項的檢測數據將作為地基處理效果評價的重要依據，因此規(guī)范的對軟基處理效果進行檢測是本工程檢測工作的一大重點。

應對措施：①檢測實施前，項目部應對擬投入的所有檢測儀器設備進行標定，確保儀器設備運行正常且穩(wěn)定可靠。②項目部應配屬擁有豐富經驗的檢測人員來進行現場檢測工作;對于淤泥層必須采用薄壁取土器進行取樣，保證試樣不被擾動，取樣完畢后應及時密封保存并及時送至試驗室進行土工測試，測試步驟應符合規(guī)范要求;十字板剪切試驗、載荷板試驗現場操作應滿足規(guī)范及設計要求;現場檢測完畢后，應做好異常檢測數據的鑒別工作，對于檢測成果應根據當地經驗或規(guī)范要求進行修正，切實保證檢測數據的合理性、準確性。③外業(yè)檢測時，應做好檢測原始資料的記錄工作，嚴禁隨意涂改，若有修改應注明修改原因、修改人等信息;此外，檢測工作應保留必要的照片、視頻等資料，以便后期審核。

2.2.2 檢測難點分析及對應措施

本工程現場檢測工作主要為地基處理效果檢測，其中常規(guī)土工試驗檢測內容又包含了很多細部檢測項，且各檢測項的測試方法又各不相同，檢測工作量相對較多，如何在規(guī)定時間內高質量完成檢測工作是本工程檢測工作實施的難點。

應對措施：①檢測實施前，項目部應配足經驗豐富的檢測及試驗人員，對于擬投入的所有檢測儀器設備需定期檢定，并報監(jiān)理、業(yè)主單位審批;檢測實施過程中，應及時組織對檢測人員進行培訓，保證檢測質量。②項目部投入的檢測儀器設備要盡可能的先進，檢測數據的采集應最大程度采用自動化采集系統(tǒng)，提高檢測精度，避免人為誤差。③外業(yè)檢測工作、室內土工測試的實施必須按照設計文件、規(guī)范要求進行，并做好檢測記錄工作，保留必要的檢測照片或視頻等資料，并做好檢測數據的歸檔工作。④現場檢測前，應做好詳細的進度計劃;檢測實施過程中，當計劃不能滿足施工要求時，要適當調整檢測進程并適當增加對檢測人員、儀器設備的投入量，切實保證施工進度。⑤項目部要做好檢測數據的自審工作，公司總工或技術負責人應定期對項目進行指導，定期對檢測資料進行審查并不定期對檢測資料進行抽查;發(fā)現質量問題時應做好數據分析工作，必要時需重新對檢測項進行測試。⑥項目部領導應保持與各參建單位的密切溝通，做好檢測實施的外部協(xié)調工作，確保檢測工作順利實施。

3 ?結語

本文針對水運工程軟土地基監(jiān)測檢測所面臨的重難點問題，提出了多方位、全方面的監(jiān)測檢測方案，同時基于具體水運工程案例，對其重難點問題進行了針對性分析，并提出了解決方案。結果表明，本文具有如下特點：①針對水運工程軟土地基的復雜性，提供了4類監(jiān)測方案，4類檢測方案，具有較高的實用性與可復制性。②對具體工程案例中的重難點問題進行了剖析，同時提出了解決措施，可為其他工程提供參考。

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