水运工程软土地基施工监测检测重难点分析

水运工程软土地基施工监测检测重难点分析

于洋

中诚国际海洋工程勘察设计有限公司  山东省青岛市 266000

摘要：当前。软土地基的基本特点一般是含水量、压缩性、孔隙率相对较高，土的层状结构分布复杂、不同层间的物理和力学属性差异很大。因此，在软土地基上进行工程建设，会面临较多的工程问题，必须采用相应的方法进行软土加固或处理。本文主要对水运工程软土地基施工监测检测重难点进行分析。

关键词：水运工程；软土地基；施工监测

引言

在众多水利工程中，河道堤防的施工频率最高，而堤防建设环境的地形往往较为复杂，导致软土地基处理问题，成为河道堤防施工中的关键环节。软土地基的有效处理，有利于控制地基的沉降，达到提升河岸堤防稳定性的目的。根据实际地形环境和施工要求，制定合理的加固方案，实现对软土地基的加固处理。

1软土地基沉降病害分析

针对软土地基含水率高、压缩性高以及强度低等工程特点，为克服软弱地基的不良影响，施工过程中往往会采取措施改善其承载力，使其承载能力得到一定程度的提升从而达到施工要求。但若实际施工过程中采取的处理方式不当，则可能导致结构物在使用期内出现沉降或倾斜等病害。在桥梁修筑过程中，往往会在桥墩附近进行大量堆载、基坑开挖以及临近打桩等，这些都极有可能导致桩周土体发生沉降；同时土体会产生横向位移与横向变形，进而导致桩基受到不容忽略的横向土压力作用，并在横向土压力作用下发生横向弯曲变形，而桩顶部位所承受的竖向荷载将会使基桩的横向弯曲变形得到较大程度的加剧。此外，软弱地基的沉降必将会导致上部结构滑移、开裂以及支座脱空等现象的出现。由此可见，软弱地基对于上部结构的不良影响是极其显著的，因此通过研究理清产生病害的缘由是十分重要的。

2水运工程软土地基施工监测检测重难点

2.1软土地基沉降预测方法

从组合预测入手，考虑双曲线法与GM建模机理，基于算数加权组合法将双曲线法与GM法进行组合，提出了修正优化综合预测模型，以实现对软土地基沉降量更加科学、准确的预测。其首先基于算术加权平均组合的方法进行预测，使得预测结果具有良好的精度，再在此基础上构建目标函数以表征沉降组合预测值与实际监测值之间总差异的大小，以目标函数最小值为初步组合权系数进行下一步计算。构建实时修正权系数，以利用实时修正值对综合预测值进行修正，以此来减小综合预测值与实际监测值之间的预测偏差，并最终建立修正优化综合预测模型。研究发现，由修正优化综合预测模型得到的沉降值与真实监测数据更为接近，相对于双曲线法和GM（1，1）2种方法，修正优化综合预测模型更能反映软土地基沉降量的变化规律，并且其预测结果误差更小，变化趋势更稳定、波动更小。其中，双曲线法和GM（1，1）这2种方法的预测相对误差均在11%以内，修正优化综合预测模型的预测准确性与基于单项指标的预测方法的预测准确性呈正相关，即基于单项指标预测方法精度的降低会导致修正优化综合预测模型的预测精度降低。通过对修正优化综合预测模型进行敏感度分析得知，修正优化综合预测模型、GM（1，1）、双曲线法3种方法的软土地基沉降预测值均近似呈线性关系。由于GM（1，1）和双曲线法都具有较高的预测稳定性，即可得知修正优化综合预测模型的预测结果也具有良好的稳定性，不会由于原始数据发生变化而导致模型的适用性变差，因此得知修正优化综合预测模型在软土地基的沉降预测中具有良好的适用性。

2.2柔性测斜仪在软土地基深基坑监测中的应用

柔性测斜仪又称阵列式位移计,灵活柔韧,属于标准的三维测量系统。系统使用一组精密的微电子机械系统(MEMS)加速度计阵列和经过验证的计算程序,测量对象的二维或三维变形,系统无优先轴,相邻测段间可以自由弯曲,可沿竖向及水平向进行安装,竖向安装时获取对象在不同深度的水平位移,水平安装时获取对象在不同里程处的竖向位移。MEMS加速度计是使用微电子机械系统技术制造的加速度计,通过测量由于重力引起的加速度,可以计算出各单节传感器相对于重力方向的倾斜角度。柔性测斜仪在制造时各单节均进行了校准,MEMS加速度计是对齐的,对每一个x、y和z形成一个连续的正交轴,根据重力场推算倾斜角度。柔性测斜仪安装于深基坑围护结构测斜管内后呈Z字形分布,以端部为起算点可计算出x、y方向各节点坐标,当围护结构在外荷作用下发生水平向位移后,传感器在水平向的位置发生变化,x或y方向的节点坐标发生变化,其变化量即为围护结构深层水平位移。由于软土地基围护结构底部通常不稳定,一般以管顶作为各节点坐标的起算点,管顶位移量通过全站仪进行观测,用于修正各深度处的深层水平位移。

2.3静力触探试验

静力触探试验不仅是监测、检测软土地基的重要手段，同样可以应用在黏性土、沙土的勘测中。水运工程建设中，静力触探试验可通过划分软土地基与其他土层的方式，有针对性地估算软土地基的物理力学指标，评估软土地基承载力，然后结合水运工程的基本需求，计算水运工程地基结构中单桩所需的承载力。静力触探仪是开展试验的主要设施，该仪器由传动系统、量测系统、贯入装置组成。仪器探头形式包括单桥、双桥探头两种，能够通过量测贯入阻力、孔隙水压力、锥尖阻力、侧壁摩阻力等参数，对水运软土地基进行全面检测。

2.4结合施工设计，明确软土地基监测检测要点

1）基于水运工程施工设计图纸，加强与各参建方的沟通交流，获取更完整的项目资料。随后结合水运施工建设需求，有针对性地制订软土地基监测计划。正式实施监测工作前，技术人员应详细分析方案的可行性，并与一线监测、检测人员进行技术交底，使其详细掌握软土地基施工中的勘测要点。2）水运工程软土地基施工中，建设单位会通过堆载预压、真空预压等方式初步加固地基。加固过程中要求相关人员监测软土地基区域的沉降值、孔隙水压力，用于评估软土地基施工后基础层的稳定性。在此过程中，监测人员应重点做好真空预压施工中的数据监测。先建立监测控制网，布设测点，施工过程中定期巡视测点，获取测点量测数据。观测每个测点的数值时，观测次数应多于2次。使用高精度仪器时，应做好仪器保养维护、校核工作，确保软土地基施工监测数据的准确性。最后根据实际情况，灵活调整水运工程软土地基施工现场的监测次数、监测力度，发现问题后及时上报。

结语

总之，水运工程软土地基质量问题常见的有桩身离析、断桩、夹泥、缩径和桩底沉渣等缺陷类型，类型较多，且属于隐蔽工程，对桩身质量缺陷不易发现和判定，如何准确判定缺陷位置及类型，对后期处理非常重要。由于工程具有特殊性、唯一性，每个工程的地质条件、建设环境等各有不同差异，不同桩身质量问题处理方法、施工成本、施工工期等均不同，因此选择经济合理、效果显著、影响较小的处理工艺就显得尤为重要。

参考文献

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