軟土地基高程基準(zhǔn)建設(shè)研究范文

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摘要：在寧波市高程控制點(diǎn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過對(duì)各類別控制點(diǎn)不同沉降情況的研究分析，同時(shí)結(jié)合建設(shè)費(fèi)用、應(yīng)用范圍等多項(xiàng)綜合指標(biāo)，提出類似寧波軟土地基地區(qū)建設(shè)、維護(hù)、使用高程測(cè)繪基準(zhǔn)的一些建議和思路，為城市規(guī)劃、施工建設(shè)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有效可靠的測(cè)繪數(shù)據(jù)保障。

關(guān)鍵詞：軟土地基；沉降；高程測(cè)繪基準(zhǔn)

軟土地基主要指由淤泥、淤泥質(zhì)粘土、松軟沖填土與雜填土或其他高壓縮性軟弱土層構(gòu)成的地基，其具有高壓縮性、抗剪強(qiáng)度低、透水性小、觸變性、流變性、不均勻性等特點(diǎn)。在軟土地基地區(qū)，受軟土地基特性和多種應(yīng)力荷載影響，高程控制點(diǎn)標(biāo)志極易出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，導(dǎo)致其成果失真甚至點(diǎn)位破壞，給城市規(guī)劃、工程建設(shè)、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(cuò)誤與返工現(xiàn)象也屢見不鮮，一直以來都是困擾這些地區(qū)高程測(cè)繪基準(zhǔn)建立、維護(hù)、使用、更新的一大難題[1]。寧波屬于典型的軟土地基地區(qū)，城市建設(shè)速度快，對(duì)高程測(cè)繪成果的精度指標(biāo)、分布密度要求較高。本文在寧波市地面沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過對(duì)不同沉降現(xiàn)象的綜合分析，提出了軟土地基地區(qū)建設(shè)維持高程控制基準(zhǔn)的建議和思路，為現(xiàn)代化的城市規(guī)劃和建設(shè)提供了良好的保障。

1地理環(huán)境概況

1.1地質(zhì)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(tái)山脈及其支脈四明山向東北方向傾沒入海的地段。地質(zhì)構(gòu)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(qū)特有的網(wǎng)格狀構(gòu)造格局，其中，鎮(zhèn)海-寧海斷裂北段為活動(dòng)斷裂，其他均為不活動(dòng)斷裂。地震活動(dòng)強(qiáng)度弱、頻度低，且以弱震、微震為主，區(qū)域地殼穩(wěn)定性較好。寧波主城區(qū)位于濱海沖積平原地區(qū)內(nèi)，淺部存在廣泛的軟土層，底板標(biāo)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(xiàn)出中心薄、四周厚的變化趨勢(shì)，整體分布不均勻，天然含水量高、孔隙比大、抗剪強(qiáng)度低、滲透性弱、承載力小等力學(xué)特征和高壓縮性、低強(qiáng)度、易發(fā)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(yīng)力的情況下，極易出現(xiàn)不同程度的壓縮變形量，進(jìn)而演化為地面沉降現(xiàn)象，嚴(yán)重影響城市高程測(cè)繪基準(zhǔn)的維護(hù)和使用。

1.2高程基準(zhǔn)情況

1996年，寧波市以國家一等水準(zhǔn)點(diǎn)為起算點(diǎn)，在全市布設(shè)二等水準(zhǔn)網(wǎng)作為核心主框架，在各地區(qū)均勻布設(shè)三等水準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行加密，形成了覆蓋全市的高精度高程控制基準(zhǔn)，該高程控制網(wǎng)每5～6a復(fù)測(cè)一次。寧波市主城區(qū)自1999年起，利用2座基巖點(diǎn)，建立了一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)，按一、二等水準(zhǔn)要求觀測(cè)。該網(wǎng)每年觀測(cè)一次，通過比較監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量分析城區(qū)地面沉降情況。地面沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)通過與市基本高程控制網(wǎng)聯(lián)測(cè)，同時(shí)獲取一套基于1985國家高程基準(zhǔn)的高程成果，對(duì)于沉降量較為穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)也作為高程控制點(diǎn)使用。2009年，寧波市開始建設(shè)軌道交通工程，作為工程性項(xiàng)目，點(diǎn)位的相對(duì)穩(wěn)定性尤為重要，因此我院在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，使用埋設(shè)深樁點(diǎn)的方式解決點(diǎn)位穩(wěn)定問題。通過幾年多條線路的研究，積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)。

2地面沉降成果分析

高程控制點(diǎn)雖然通常選建于地基穩(wěn)定、具有地面高程代表性的地點(diǎn)，但其不可避免地會(huì)受到地面沉降現(xiàn)象的影響[2]。高程控制點(diǎn)標(biāo)石的埋設(shè)地點(diǎn)、制作材料、埋石規(guī)格不同，決定著其受地面沉降影響的程度也會(huì)不同。寧波市地面沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)在布設(shè)初期，就定下了一網(wǎng)多用、減少重復(fù)工作量的原則，因此在埋設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的同時(shí)，利用了很多基本高程控制網(wǎng)、軌道交通高程控制網(wǎng)、墻角水準(zhǔn)點(diǎn)、道路水準(zhǔn)點(diǎn)等高程點(diǎn)開展聯(lián)測(cè)。整個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)以寧波市域范圍內(nèi)穩(wěn)定性最佳的2個(gè)深層基巖點(diǎn)（江東基巖點(diǎn)、保國寺基巖點(diǎn)）作為起算點(diǎn)，采用一、二等水準(zhǔn)測(cè)量方法對(duì)所有點(diǎn)位進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)、整網(wǎng)平差，獲取了每年度的水準(zhǔn)點(diǎn)位監(jiān)測(cè)成果。本文結(jié)合這些點(diǎn)位2011～2016年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化情況，對(duì)高程控制點(diǎn)的選建情況進(jìn)行研究探討，分析了控制點(diǎn)選建與點(diǎn)位沉降失真之間的內(nèi)在聯(lián)系，提出今后軟土地基地區(qū)高程點(diǎn)埋設(shè)的建議和思路。

2.1控制點(diǎn)選建

寧波市地面沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)石埋設(shè)規(guī)格主要?jiǎng)澐譃?大類：基巖水準(zhǔn)標(biāo)石、巖層水準(zhǔn)標(biāo)石、深樁水準(zhǔn)標(biāo)石、墻角水準(zhǔn)標(biāo)石、普通水準(zhǔn)標(biāo)石、道路水準(zhǔn)標(biāo)石，見圖1。基巖水準(zhǔn)標(biāo)石一般需通過開挖鉆探，埋設(shè)至地層內(nèi)部穩(wěn)定基巖體上；巖層水準(zhǔn)標(biāo)石通常直接埋設(shè)于裸露的淺層基巖表層；深樁水準(zhǔn)標(biāo)石多通過樁基埋設(shè)至持力層，寧波主城區(qū)持力層深度多在30～60m之間；墻角水準(zhǔn)標(biāo)石多埋設(shè)于自身已經(jīng)過樁基處理的高層建筑或橋梁上；普通水準(zhǔn)標(biāo)石埋設(shè)于花 壇、農(nóng)田等普通地面；道路水準(zhǔn)標(biāo)石埋設(shè)于城市道路表面。

2.2成果分析

本文針對(duì)不同的標(biāo)石規(guī)格及選建位置，分別選取若干研究樣本，計(jì)算其5a內(nèi)（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(zhǔn)標(biāo)石基本均埋設(shè)至基巖體或穩(wěn)定持力層，成果最為穩(wěn)定，在不考慮費(fèi)用、成本的情況下，宜作為高程測(cè)繪基準(zhǔn)建設(shè)的第一選擇[3]。普通水準(zhǔn)標(biāo)石、道路水準(zhǔn)標(biāo)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(zhì)粘土，在上部荷載附加應(yīng)力作用下，極易發(fā)生壓縮變形[4]，導(dǎo)致上部高程水準(zhǔn)點(diǎn)隨之產(chǎn)生較大沉降，在生產(chǎn)實(shí)踐中用于高程測(cè)繪基準(zhǔn)建設(shè)的局限性較大。

2.3埋設(shè)成本分析

不同選建位置、不同標(biāo)石規(guī)格的高程控制點(diǎn)，其受地面沉降影響大小也不同。從高程測(cè)繪基準(zhǔn)建設(shè)、維護(hù)和長期使用的角度考慮，應(yīng)盡可能將點(diǎn)位建設(shè)為穩(wěn)固、可靠、不易發(fā)生沉降變形，但在生產(chǎn)實(shí)際中通常還要考慮生產(chǎn)成本和建設(shè)費(fèi)用問題，需要在高程測(cè)繪基準(zhǔn)有效性和成本費(fèi)用之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)。本文根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)不同選埋情況的高程控制點(diǎn)建設(shè)費(fèi)用進(jìn)行研究探討，如表7。通過對(duì)不同規(guī)格高程控制點(diǎn)建設(shè)費(fèi)用的對(duì)比分析可知，不同類別的高程控制點(diǎn)所需的建設(shè)成本費(fèi)用也不同，在實(shí)際生產(chǎn)中宜根據(jù)需要區(qū)別對(duì)待。2.4初步結(jié)論通過對(duì)高程測(cè)繪基準(zhǔn)建設(shè)中高程控制點(diǎn)的建設(shè)規(guī)格、選建位置、分級(jí)建設(shè)、成本費(fèi)用等方面的綜合分析[6]，初步得出以下結(jié)論：1）穩(wěn)定性最好的基巖水準(zhǔn)點(diǎn)，其建設(shè)費(fèi)用也相對(duì)最高，宜作為區(qū)域高程測(cè)繪基準(zhǔn)起算點(diǎn)建設(shè)使用。基巖水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)不少于4座，平均間距為50～60km，且分布均勻。2）巖層水準(zhǔn)點(diǎn)、深樁水準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性較好，建設(shè)成本也較高，宜作為區(qū)域高程測(cè)繪基準(zhǔn)框架點(diǎn)建設(shè)使用，以平均間距20～30km為宜。3）墻角水準(zhǔn)點(diǎn)、橋梁水準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定可靠，受沉降變化影響不大，且建設(shè)費(fèi)用也較為低廉，宜作為城市高程測(cè)繪基準(zhǔn)主要高程控制點(diǎn)使用，以2～4km為間隔進(jìn)行建設(shè)。4）普通水準(zhǔn)點(diǎn)、道路水準(zhǔn)點(diǎn)雖然建設(shè)成本費(fèi)用不高，但其受沉降影響較大，在長時(shí)間未進(jìn)行復(fù)測(cè)檢核的情況下，其成果的可靠性、準(zhǔn)確性不足，宜作為農(nóng)村等地區(qū)特殊情況下的補(bǔ)充使用。

3軟土地區(qū)高程控制網(wǎng)建、管、用的建議

根據(jù)以上分析，建議軟土地基地區(qū)高程測(cè)繪基準(zhǔn)點(diǎn)位選擇應(yīng)因地制宜，控制網(wǎng)應(yīng)分級(jí)建設(shè)、定期復(fù)測(cè)并評(píng)估網(wǎng)的使用期[7]。

3.1點(diǎn)位埋設(shè)因地制宜、分級(jí)建網(wǎng)

軟土地基地區(qū)高程測(cè)繪基準(zhǔn)建設(shè)應(yīng)盡量統(tǒng)一建網(wǎng)，避免分區(qū)建網(wǎng)。宜利用穩(wěn)定性最好的基巖水準(zhǔn)點(diǎn)、巖層水準(zhǔn)點(diǎn)、深樁水準(zhǔn)點(diǎn)先建立統(tǒng)一的框架網(wǎng)，為整個(gè)地區(qū)提供高程基準(zhǔn)框架；在框架網(wǎng)基礎(chǔ)上，采用墻角水準(zhǔn)點(diǎn)、橋梁水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行加密，滿足城市規(guī)劃、建設(shè)中對(duì)高程控制點(diǎn)的使用需求；普通水準(zhǔn)點(diǎn)、道路水準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性稍差，建議在高程測(cè)繪基準(zhǔn)建設(shè)中作為補(bǔ)充使用。

3.2定期復(fù)測(cè)

軟土地基地區(qū)通常土質(zhì)條件較差，受工程和環(huán)境變化影響較大，區(qū)域內(nèi)的高程控制點(diǎn)易出現(xiàn)較大的沉降變化，導(dǎo)致高程控制成果失真，影響正常使用。宜根據(jù)區(qū)域沉降情況，分析各點(diǎn)位環(huán)境分別處理，使用變形分析方法（如平均間隙法）找出相對(duì)穩(wěn)定點(diǎn)組，再以穩(wěn)定點(diǎn)組為起算點(diǎn)進(jìn)行定期復(fù)測(cè)，對(duì)高程控制成果進(jìn)行修正，保持高程成果的現(xiàn)勢(shì)性和穩(wěn)定性。復(fù)測(cè)時(shí)，聯(lián)測(cè)方法應(yīng)盡量與原測(cè)方法一致。

3.3網(wǎng)使用期

網(wǎng)使用期是指控制網(wǎng)可有效使用的期限，沉降嚴(yán)重區(qū)域，網(wǎng)使用期較短；沉降輕微區(qū)域，網(wǎng)使用期較長。不同的網(wǎng)使用期，決定了控制網(wǎng)定期復(fù)測(cè)的周期和頻率[8]。

4結(jié)語

本文結(jié)合寧波地區(qū)高程測(cè)繪基準(zhǔn)建設(shè)的工作經(jīng)驗(yàn)，通過對(duì)軟土地基地區(qū)高程控制點(diǎn)標(biāo)石規(guī)格、選建位置、分級(jí)布設(shè)、建設(shè)費(fèi)用等多項(xiàng)因素的綜合研究分析，提出了分級(jí)建網(wǎng)、確定網(wǎng)使用期、根據(jù)網(wǎng)使用期進(jìn)行定期復(fù)測(cè)的工作思路，為軟土地基地區(qū)特別是城市高程測(cè)繪基準(zhǔn)建設(shè)工作提供了借鑒和參考。

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作者：符華年 韓紅超 單位：寧波測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院