軟土地基高程基準建設研究范文

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摘要：在寧波市高程控制點數據基礎上，通過對各類別控制點不同沉降情況的研究分析，同時結合建設費用、應用范圍等多項綜合指標，提出類似寧波軟土地基地區建設、維護、使用高程測繪基準的一些建議和思路，為城市規劃、施工建設、社會經濟發展提供有效可靠的測繪數據保障。

關鍵詞：軟土地基；沉降；高程測繪基準

軟土地基主要指由淤泥、淤泥質粘土、松軟沖填土與雜填土或其他高壓縮性軟弱土層構成的地基，其具有高壓縮性、抗剪強度低、透水性小、觸變性、流變性、不均勻性等特點。在軟土地基地區，受軟土地基特性和多種應力荷載影響，高程控制點標志極易出現沉降現象，導致其成果失真甚至點位破壞，給城市規劃、工程建設、道路改建、地下管線施工等工作帶來諸多不便，因高程成果不符帶來的錯誤與返工現象也屢見不鮮，一直以來都是困擾這些地區高程測繪基準建立、維護、使用、更新的一大難題[1]。寧波屬于典型的軟土地基地區，城市建設速度快，對高程測繪成果的精度指標、分布密度要求較高。本文在寧波市地面沉降監測數據基礎上，通過對不同沉降現象的綜合分析，提出了軟土地基地區建設維持高程控制基準的建議和思路，為現代化的城市規劃和建設提供了良好的保障。

1地理環境概況

1.1地質情況

寧波市位于浙江省東部，長江三角洲東南角，浙江寧紹平原東端。地處東海之濱，杭州灣南岸，地形上處在天臺山脈及其支脈四明山向東北方向傾沒入海的地段。地質構造以斷裂為主，褶皺次之，不同展布方向和不同切割深度的斷裂相互交織，形成了本區特有的網格狀構造格局，其中，鎮海-寧海斷裂北段為活動斷裂，其他均為不活動斷裂。地震活動強度弱、頻度低，且以弱震、微震為主，區域地殼穩定性較好。寧波主城區位于濱海沖積平原地區內，淺部存在廣泛的軟土層，底板標高范圍為-6～-48m，平均厚度約29m，軟土層底板埋深大、厚度大，呈現出中心薄、四周厚的變化趨勢，整體分布不均勻，天然含水量高、孔隙比大、抗剪強度低、滲透性弱、承載力小等力學特征和高壓縮性、低強度、易發生壓縮變形等工程特性，屬于典型的軟土地基城市。由于軟土層厚度分布不均，并具有高壓縮性，在外部附加應力的情況下，極易出現不同程度的壓縮變形量，進而演化為地面沉降現象，嚴重影響城市高程測繪基準的維護和使用。

1.2高程基準情況

1996年，寧波市以國家一等水準點為起算點，在全市布設二等水準網作為核心主框架，在各地區均勻布設三等水準網進行加密，形成了覆蓋全市的高精度高程控制基準，該高程控制網每5～6a復測一次。寧波市主城區自1999年起，利用2座基巖點，建立了一個相對獨立的沉降監測網，按一、二等水準要求觀測。該網每年觀測一次，通過比較監測點沉降量分析城區地面沉降情況。地面沉降監測網通過與市基本高程控制網聯測，同時獲取一套基于1985國家高程基準的高程成果，對于沉降量較為穩定的監測點也作為高程控制點使用。2009年，寧波市開始建設軌道交通工程，作為工程性項目，點位的相對穩定性尤為重要，因此我院在項目實施時，使用埋設深樁點的方式解決點位穩定問題。通過幾年多條線路的研究，積累了較為豐富的經驗。

2地面沉降成果分析

高程控制點雖然通常選建于地基穩定、具有地面高程代表性的地點，但其不可避免地會受到地面沉降現象的影響[2]。高程控制點標石的埋設地點、制作材料、埋石規格不同，決定著其受地面沉降影響的程度也會不同。寧波市地面沉降監測網在布設初期，就定下了一網多用、減少重復工作量的原則，因此在埋設監測點的同時，利用了很多基本高程控制網、軌道交通高程控制網、墻角水準點、道路水準點等高程點開展聯測。整個監測網以寧波市域范圍內穩定性最佳的2個深層基巖點（江東基巖點、保國寺基巖點）作為起算點，采用一、二等水準測量方法對所有點位進行聯網監測、整網平差，獲取了每年度的水準點位監測成果。本文結合這些點位2011～2016年的監測數據變化情況，對高程控制點的選建情況進行研究探討，分析了控制點選建與點位沉降失真之間的內在聯系，提出今后軟土地基地區高程點埋設的建議和思路。

2.1控制點選建

寧波市地面沉降監測網監測點標石埋設規格主要劃分為6大類：基巖水準標石、巖層水準標石、深樁水準標石、墻角水準標石、普通水準標石、道路水準標石，見圖1?；鶐r水準標石一般需通過開挖鉆探，埋設至地層內部穩定基巖體上；巖層水準標石通常直接埋設于裸露的淺層基巖表層；深樁水準標石多通過樁基埋設至持力層，寧波主城區持力層深度多在30～60m之間；墻角水準標石多埋設于自身已經過樁基處理的高層建筑或橋梁上；普通水準標石埋設于花 壇、農田等普通地面；道路水準標石埋設于城市道路表面。

2.2成果分析

本文針對不同的標石規格及選建位置，分別選取若干研究樣本，計算其5a內（2011～2016）平均沉降速率，表征其受沉降影響程度，具體見表1～6。從表中可以看出，表1～4類水準標石基本均埋設至基巖體或穩定持力層，成果最為穩定，在不考慮費用、成本的情況下，宜作為高程測繪基準建設的第一選擇[3]。普通水準標石、道路水準標石大都選埋于普通空地、城市道路等位置，埋深多在0.2～1m之間，下部土體多為淤泥質粘土，在上部荷載附加應力作用下，極易發生壓縮變形[4]，導致上部高程水準點隨之產生較大沉降，在生產實踐中用于高程測繪基準建設的局限性較大。

2.3埋設成本分析

不同選建位置、不同標石規格的高程控制點，其受地面沉降影響大小也不同。從高程測繪基準建設、維護和長期使用的角度考慮，應盡可能將點位建設為穩固、可靠、不易發生沉降變形，但在生產實際中通常還要考慮生產成本和建設費用問題，需要在高程測繪基準有效性和成本費用之間找到一個平衡點。本文根據生產實際，對不同選埋情況的高程控制點建設費用進行研究探討，如表7。通過對不同規格高程控制點建設費用的對比分析可知，不同類別的高程控制點所需的建設成本費用也不同，在實際生產中宜根據需要區別對待。2.4初步結論通過對高程測繪基準建設中高程控制點的建設規格、選建位置、分級建設、成本費用等方面的綜合分析[6]，初步得出以下結論：1）穩定性最好的基巖水準點，其建設費用也相對最高，宜作為區域高程測繪基準起算點建設使用?；鶐r水準點應不少于4座，平均間距為50～60km，且分布均勻。2）巖層水準點、深樁水準點穩定性較好，建設成本也較高，宜作為區域高程測繪基準框架點建設使用，以平均間距20～30km為宜。3）墻角水準點、橋梁水準點穩定可靠，受沉降變化影響不大，且建設費用也較為低廉，宜作為城市高程測繪基準主要高程控制點使用，以2～4km為間隔進行建設。4）普通水準點、道路水準點雖然建設成本費用不高，但其受沉降影響較大，在長時間未進行復測檢核的情況下，其成果的可靠性、準確性不足，宜作為農村等地區特殊情況下的補充使用。

3軟土地區高程控制網建、管、用的建議

根據以上分析，建議軟土地基地區高程測繪基準點位選擇應因地制宜，控制網應分級建設、定期復測并評估網的使用期[7]。

3.1點位埋設因地制宜、分級建網

軟土地基地區高程測繪基準建設應盡量統一建網，避免分區建網。宜利用穩定性最好的基巖水準點、巖層水準點、深樁水準點先建立統一的框架網，為整個地區提供高程基準框架；在框架網基礎上，采用墻角水準點、橋梁水準點進行加密，滿足城市規劃、建設中對高程控制點的使用需求；普通水準點、道路水準點穩定性稍差，建議在高程測繪基準建設中作為補充使用。

3.2定期復測

軟土地基地區通常土質條件較差，受工程和環境變化影響較大，區域內的高程控制點易出現較大的沉降變化，導致高程控制成果失真，影響正常使用。宜根據區域沉降情況，分析各點位環境分別處理，使用變形分析方法（如平均間隙法）找出相對穩定點組，再以穩定點組為起算點進行定期復測，對高程控制成果進行修正，保持高程成果的現勢性和穩定性。復測時，聯測方法應盡量與原測方法一致。

3.3網使用期

網使用期是指控制網可有效使用的期限，沉降嚴重區域，網使用期較短；沉降輕微區域，網使用期較長。不同的網使用期，決定了控制網定期復測的周期和頻率[8]。

4結語

本文結合寧波地區高程測繪基準建設的工作經驗，通過對軟土地基地區高程控制點標石規格、選建位置、分級布設、建設費用等多項因素的綜合研究分析，提出了分級建網、確定網使用期、根據網使用期進行定期復測的工作思路，為軟土地基地區特別是城市高程測繪基準建設工作提供了借鑒和參考。

參考文獻

[1]蘇衍坤,李新國,朱緒偉,等.軟土海岸地區測量控制點標志的設立[J].海洋測繪,2007,27(3):43-47

[2]蘇衍坤,孫現申,王歷進,等.基于GIS的黃河三角洲地區控制點沉降初步分析[J].海洋測繪,2010,30(5):32-35

[3]陳遠新,黃小明.溫州城市新高程基準建立的實踐與思考[J].現代測繪,2007,30(1):24-26

[4]陳俊勇,張全德,張鵬.對中國高程控制網現代化工作的思考[J].武漢大學學報(信息科學版),2007,32(11):941-944

[5]張全德,梁振英.國家高程控制網更新模式的探討[J].測繪通報,2001(3):4-6

[6]姜雁飛,馬全明,唐紅軍,等.地裂縫和地面沉降條件下的城市軌道交通工程高程控制測量探討[J].測繪通報,2011(3):48-51

[7]劉永強,韓紅新.海河流域高程控制網復測必要性研究[J].水利水電工程設計,2008,27(3):40-42

[8]程劍剛,田.獨立高程控制網在沉降區長周期工程建設中的應用[J].測繪與空間地理信息,2015,38(1):212-214

作者：符華年 韓紅超 單位：寧波測繪設計研究院