西安北郊市政台背回填气泡混合轻质土监测报告.docx

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1、西安北郊市政台背回填气泡混合轻质土监测报告气泡混合轻质土台背回填监测报告托付单位：西安市市政设计探讨院 检测项目：市政台背回填用气泡混合轻质土应用效果监测 陕西通宇马路探讨全部限公司 二一五年八月 地址：陕西 西安 长安区郭杜长安国际企业总部 27 号楼 电话：15938800831目录1.前言 . 1 2.工程概况 . 1 3.监测目的 . 2 4.监测方案及仪器设备 . 2 5.监测结果 . 8 6.监测结论 . 10陕西通宇马路探讨全部限公司监测报告 1 1. 前言 陕西通宇马路探讨全部限公司受西安市市政道路设计探讨院的托付，对阳光大道（东风路-尚稷路）-华蜜渠台背回填所采纳的气泡混合轻

2、质土实际应用效果进行监测。在业主单位、设计单位和施工单位的大力协作下，于 2014 年 12 月至 2015年 6 月胜利对台背回填用气泡混合轻质土应用效果进行了监测，现依据监测资料编写本监测报告。2. 工程概况 阳光大道（东风路-尚稷路）位于北三环以外，为南北向道路，担当城市主干道的交通功能。阳光大道为现状道路，道路沿线整体地势为南高北低，东西两侧较平坦。道路在 K2+147.531 处与华蜜渠相交，该处现状为一座 2×10m 简支预应力空心板梁桥，梁高 0.4m，桥宽 24m，桥梁中心线与华蜜渠中心线右前方夹角为 55 度。华蜜渠为两侧护砌水渠，在现状桥梁西侧为敞口水渠，东侧水

3、渠为有盖板的暗渠，盖板上面为绿化带。华蜜渠两侧为铺砌河堤道路。（见图 1、2、3、4） 图 1 现状华蜜渠桥图 2 桥梁西侧华蜜渠陕西通宇马路探讨全部限公司监测报告 2图 3 桥梁东侧华蜜渠图 4 桥梁东侧华蜜渠盖板一般桥梁设计中采纳台后搭板的形式来避开桥头跳车，对台后填土密实度要求高，施工困难，效果难以保证。为了解决此问题, 同时加大对新型材料的推广应用，西安市市政设计探讨院对此台背应用了气泡混合轻质土新型材料。气泡混合轻质土是以水泥为胶凝材料，浇筑时通过发泡系统引入大量气泡，经凝聚固化形成蜂窝状多孔轻质混凝土材料。本台背回填方案中设计的湿容重为6.0 kN/m3 ，强度为 0.6MPa。3

4、. 监测目的 气 泡 混 合 轻 质 土 是 一 种 新 型 的 水 泥 基 多 孔 材 料 ， 其 湿 容 重 可 在3.0kN/m3 -15.0kN/m 3 范围内调整，抗压强度范围为 0.3MPa-10.0MPa，具有质量轻、抗压强度高、凝聚独立性、施工性能好、采纳泵送施工，不需机械碾压振捣等特点。为了进一步监测气泡混合轻质土是否具有轻质高强、凝聚独立性以及是否对台背产生侧压力，我们对此台背回填用气泡混合轻质土进行了监测。通过对监测数据的分析与总结，探究气泡混合轻质土能否在台背回填、软基处理等路段得到大面积的推广应用，同时为气泡混合轻质土的推广应用供应参考依据。4. 监测方案 及仪器设备

5、 本监测主要是针对气泡混合轻质土对地基产生的土压力、台背的侧压力以及是否会产生路基沉降等问题进行监测。因此本监测方案主要从以下 3 个方面进行。陕西通宇马路探讨全部限公司监测报告 3 4.1 土压力监测方案及仪器设备 4.1.1 土压力监测所用仪器设备简介 土压力盒是一种埋入式通用土压力传感器，适用各种条件下土体内部应力的测量，适应长期监测和自动化测量，充分了解被测点的压力状态。典型应用有：马路、铁路、堤坝、矿山等行业的路基、抗滑桩、挡土墙、隧道等工程的土压力测量。本项目所采纳的土压力盒是江苏海岩工程材料仪器有限公司生产的TXR-2020 振弦式土压力盒(见图 5)，其详细参数见表 1 所示。

6、图 图 5 土压力传感器 图 图 6 BP 数据采集仪 表 1 土压力盒技术参数 型号 测量范围（MPa）辨别力(%F.S) TXR-2020 00.1 ≤0.08 土压力盒主要测试原理是用BP振弦频率读数仪(见图6)采集不同时期的数据,记录传感器的频率值、仪器编号、设计编号和测量时间。然后通过式 4.1 进行计算。振弦式土压力的计算公式：P= K(f i 2 -f 0 2 )式 4.1 式中：P被测土压力值（MPa）。 K土压力标定系数（MPa/Hz 2 ）。f 0 孔压计的初始频率值； f i 土压力盒工作频率值； 4.1.2 土压力监测方案陕西通宇马路探讨全部限公司监测报告 4 本

7、项目土压力盒安装在 K2+189.999 断面上,详细方案为在机动车道上距离底面 50cm 处布置一层压力传感器（共 3 个，编号为 4（初始采集数据为 959.0HZ）、5（初始采集数据为 1030.3HZ）、6（初始采集数据为 986.2HZ），间距为 200cm，距离底面高度 100cm 处再布置一层压力传感器（共 3 个，编号为 1（初始采集数据为 1010.3HZ）、2（初始采集数据为 1014.3HZ）、3（初始采集数据为 1021.6HZ），间距同样为 200cm(见图 6、图 7)。压力传感器编号及初始数据采集值见附表 1。监测时间节点为每月采集一次数据。K2+189.9991

8、（4）2（5）3（6）图 7 土压力监测平面布置图 1 2 34 5 6 图 8 土压力监测纵断面布置图陕西通宇马路探讨全部限公司监测报告 5图9气泡混合轻质土现场浇筑图10压力传感器的安装及初始数据采集 4.2. 台背压力监测方案 4.2.1 台背侧压力监测所用仪器设备简介 台背侧压力所采纳的压力盒及数据采集仪同 4.1.1。4.2.2 侧压力监测方案 本项目土压力盒安装在距离底面高度为 50cm 和 100cm 处，机动车道中间台背上（见图 11 和图 12）布置两个压力盒，编号分别为 7 （初始采集数据为 980.4HZ）和 8（初始采集数据为 1014.2HZ），详细编号及初始数据采集

9、见附表 2。监测时间节点为每月采集一次数据。7（8）B 图 11 台背侧压力监测平面布置图陕西通宇马路探讨全部限公司监测报告 6 78图 12 台背侧压力监测纵断面布置图 图 13 台背压力传感器安装 图 14 数据采集 4.3 地基沉降监测方案及仪器设备 4.3.1 沉降板及沉降观测仪器简介 （1）沉降板及沉降观测仪（水准仪）简介 地基沉降监测主要采纳沉降板（见图 15）和水准仪（见图 16）进行监测，沉降板采纳 500×500（mm），厚 10（mm）钢板，外接沉降管（直径 16mm 的圆钢管），并保证每节长不超过 50（cm）。沉降管外设直径 500mm 的 PVC 塑料爱护

10、管，随着气泡混合轻质土浇筑高度的增高，测杆与套管亦相应增高。水准仪采纳河北珠峰仪器仪表设备有限公司生产的 DSZ2 自动安平水准仪进行测试。（2）水准点设置 观测基础沉降首先要保证水准点本身不能发生沉降。为便利沉降观测应从全桥水准限制网向每个沉降监测处设置 23 个水准点，以相互校核。水准点距监测点的距离限制在 3050m。陕西通宇马路探讨全部限公司监测报告 7图 15 沉降板与沉降管 图 16 水准仪 4.3.2 地基沉降监测方案布置 为了对比气泡混合轻质土路基与一般土路基路基沉降之间的差异，我们分别在气泡混合轻质土路基（距台背中间 5000cm，机动车道中间位置）和一般土路基（机动车道中间

11、位置）中安装了沉降板（见图 18、19），编号为沉 1（气泡混合轻质土路基）、沉 2（一般土路基）。详细布置见图 17 所示，并对初始数据进行了采集。监测时间节点为每月采集一次数据。沉1沉2 图 17 沉降板布置平面图图 18 轻质土路基沉降仪安装 图 19 土路基沉降仪安装陕西通宇马路探讨全部限公司监测报告 8 5. 监测结果 5.1. 土压力盒监测结果 对安装在气泡混合轻质土路基上的压力传感器在浇筑完成且路面铺设完成测试 1 次，然后每个月对其测试 1 次。共测试了 7 次，详细测试数据见附表 3-4所示，从附表 3、4 中我们可以发觉：1）底层 4、5、6 初始测试为 24.46KPa、

12、24.49 KPa 和 23.21 KPa，而过了一个月之后压力明显降低；距离底面100cm处1、2和3号压力盒初始测试为22.42 KPa、21.37 KPa 和 22.87 KPa，过了一个月之后压力也明显降低,并随着时间的延长渐渐趋于一个稳定值。这是由于气泡混合轻质土为水泥基材料，水化反应之后，多余（未参与水化反应）的水分挥发，导致自身重量减小，因而传递给压力传感器的力就会减小。2）4、5、6 三个压力盒的压力（平均为 24.05 KPa）明显比距离底面 100cm处的三个压力盒 1、2、3（平均为 22.22 KPa）处的压力大，这是由于轻质土本身有肯定的重量，因而底部的压力大。但是由

13、于气泡混合轻质土自身容重较小（6.0 kN/m3 ），仅为一般填土的 1/3,因此两层压力盒的平均压力只差 1.83 KPa。在不考虑路面外部动载荷的状况下,土压力盒上所受的压力等于气泡混合轻质土的重量与路面结构层的重量之和,因此土压力盒所受的理论压力计算公式可按式 5.1 进行计算。1 2 1 1 2 21 1 2 1/ (G +G )/S=( H S + H S )/S= H HP F S g gg gr rr r= = + 式 5.1 式中：F被测土压力（N）。 G1路面结构层重量（N）。G2轻质土结构层重量（N）S受力面积(m 2 )； 1r 路面结构层密度(kg/m 3 ) 2r 轻

14、质土结构层密度 (kg/m 3 ) 1H 路面层厚度（m）2H 轻质土路基厚度（m）g 重力加速度（N/kg ）；陕西通宇马路探讨全部限公司监测报告 9 我们将气泡混合轻质土的密度 600 kg/m 3 ，路面结构层的密度 2400 kg/m 3 （路面结构层厚度为 74cm），代入式 5.1，可以计算出 1、2、3 号压力盒（高度取值为50cm）的理论压强为 20.76Kpa，4、5、6 号压力盒（高度取值为 100cm）的理论压强为 23.76Kpa。理论计算数据与首次实际测试数据有肯定的差异，但是差异不大，因此我们认为实际测量值与理论计算值基本吻合。但是理论计算值与土压力盒稳定后的测量值

15、还是有肯定的差异，这是因为气泡混合轻质土一般水灰比较大，水化反应之后多余的水分挥发之后，容重就会降低。因此随着时间的延长，土压力有肯定的降低。同时通过理论计算我们发觉，土压力盒所受的压力基本上来自路面结构层的压力 17.76Kpa（1 1H g r ），而轻质土本身的重量较轻。因此可以考虑在一些地基比较薄弱的地带应用此新型材料。5.2 台背侧压力监测结果 对安装在台背上的土压力盒在浇筑完成且路面铺设完成之后测试 1 次，之后每个月对其测试一次，详细监测数据见附表 5。由附表 5 我们可以发觉:第一次测试的侧向土压力平均值为 2.66KPa（7 和 8 的侧向土压力为 2.9 KPa 和 2.4

16、2 KPa），但随着时间的延长，气泡混合轻质土的侧向土压力几乎变为 0KPa (2015.6 监测的7 和 8 的侧向土压力为 0.65 KPa 和-0.30 KPa)，这是因为气泡混合轻质土水化反应之后能够直立，不再产生对桥台的压力，因此侧压力几乎为 0KPa。5.3 路基沉降监测结果 我们对气泡混合轻质土路基与一般土路基所安装的沉降传感器进行了监测，成果见附表 6 所示。由附表 6 沉降观测成果表可以看出：气泡混合轻质土的累计沉降与一般路基的累计沉降波动范围没有肯定的规律，但累计沉降波动量都较小。气泡混合轻质土路基最终累计沉降为-0.6mm，一般土路基最终沉降数据平均值为-0.8mm，考虑

17、到测量误差，气泡混合轻质土路基与一般土路基在监测时间范围内均未发生明显沉降。陕西通宇马路探讨全部限公司监测报告 10 6. 监测结论 在业主单位、设计单位和施工单位的亲密协作下，结合气泡混合轻质土台背回填的施工过程，根据预定方案对气泡混合轻质土监测各个传感器进行安装并按安排对数据进行采集，通过对采集数据的整理及分析，得到的主要结论如下：1. 本桥台所采纳的气泡混合轻质土及一般路基在监测时间范围内均未出现地基沉降。即气泡混合轻质土与桥台刚性材料之间不存在差异沉降，可应用在台背回填工程中，明显改善桥头桥车问题； 2. 气泡混合轻质土完全固化后对台背的侧压力几乎为零，即气泡混合轻质土具有直立性； 3

18、. 气泡混合轻质土对地基的土压力随填筑深度的不同，有所不同，但相差较小。且地基所承受的土压力较小。因此气泡混合轻质土对地基的承载力要求较低，可以在一些软基路段应用，大大降低软基处理的费用。陕西通宇马路探讨全部限公司监测报告 11 附表 1 土压力盒编号及初始数据采集值 工程名称 气泡混合轻质土台背回填 安装位置 传感器编号 传感器序列号 线长 系数(10-8 ) 零点应变（HZ）(米) Mpa/HZ2（1）（2）（3）平均值 底面 4 01548 14 7.92 1010.2 1010.3 1010.4 1010.3 5 01512 14 8.40 1014.3 1014.3 1014.3 1

19、014.3 6 01536 14 8.32 1021.6 1021.7 1021.6 1021.6 顶面 1 01509 14 7.72 959.0 959.0 958.9 959 2 01519 14 8.17 1030.3 1030.3 1030.2 1030.3 3 01489 14 7.79 986.1 986.2 986.2 986.2 附表 2 台背土压力盒编号及初始数据采集值 工程名称 气泡混合轻质土台背回填 路段名称 传感器编号 传感器序列号 线长 系数(10-8 ) 零点应变（HZ）(米) Mpa/HZ2（1）（2）（3）平均值 底面 8 01410 14 8.33 1014

20、.2 1014.2 1014.2 1014.2 顶面 7 01454 14 7.41 980.3 980.4 980.4 980.4陕西通宇马路探讨全部限公司监测报告 12 附表 34、5、6 号土压力盒监测数据 压力盒编号 测试时间 系数(10-8 ) 零点应变（HZ）测试频值（HZ）压力（KPa）Mpa/HZ2平均值 (1) (2) (3) 平均值 4 2014.12 7.92 1010.3 1153.1 1153 1153.1 1153.0724.462015.01 7.92 1010.3 1144.9 1144.9 1144.9 1144.9022.982015.02 7.92 101

21、0.3 1133.5 1133.4 1133.4 1133.4320.912015.03 7.92 1010.3 1131.3 1131.3 1131.2 1131.2720.522015.04 7.92 1010.3 1139.8 1139.8 1139.9 1139.8322.062015.05 7.92 1010.3 1132.8 1132.8 1133.7 1133.1020.852015.06 7.92 1010.3 1131.5 1132.7 1132.7 1132.3020.705 2014.12 8.4 1014.3 1149.1 1149 1149.1 1149.0724.4

22、92015.01 8.4 1014.3 1129.9 1129.9 1129.9 1129.9020.822015.02 8.4 1014.3 1121.5 1121.4 1121.4 1121.4319.222015.03 8.4 1014.3 1124.3 1124.3 1124.2 1124.2719.752015.04 8.4 1014.3 1122.8 1122.8 1122.9 1122.8319.482015.05 8.4 1014.3 1125.8 1125.8 1125.7 1125.7720.042015.06 8.4 1014.3 1122.5 1122.7 1122.7

23、 1122.6319.456 2014.12 8.32 1021.6 1150.1 1150 1150.1 1150.0723.212015.01 8.32 1021.6 1139.9 1139.9 1139.9 1139.9021.272015.02 8.32 1021.6 1137.5 1137.4 1137.4 1137.4320.812015.03 8.32 1021.6 1138.3 1138.3 1138.2 1138.2720.972015.04 8.32 1021.6 1135.8 1135.8 1135.9 1135.8320.502015.05 8.32 1021.6 11

24、33.8 1133.8 1133.7 1133.7720.112015.06 8.32 1021.6 1134.5 1134.7 1134.7 1134.6320.28陕西通宇马路探讨全部限公司监测报告 13 附表 41、2、3 号土压力盒监测数据 压力盒编号 测试时间 系数(10-8 ) 零点应变（HZ）测试频值（HZ）压力（KPa）Mpa/HZ2平均值 (1) (2) (3) 平均值 1 2014.12 7.72 959 1100.1 1100 1100.1 1100.0722.422015.01 7.72 959 1078.1 1078.2 1078.1 1078.1318.742015

25、.02 7.72 959 1079.7 1079.6 1079.5 1079.6018.982015.03 7.72 959 1072.1 1072.2 1071.1 1071.8017.682015.04 7.72 959 1075.8 1075.2 1075.4 1075.4718.292015.05 7.72 959 1077.1 1077.4 1077.3 1077.2718.592015.06 7.72 959 1076.4 1076.3 1076.9 1076.5318.472 2014.12 8.17 1030.3 1150.2 1150.4 1150.1 1150.2321.3

26、72015.01 8.17 1030.3 1135.2 1135.4 1135.1 1135.2318.572015.02 8.17 1030.3 1136.2 1136.4 1136.2 1136.2718.762015.03 8.17 1030.3 1138.4 1138.4 1138.4 1138.4019.152015.04 8.17 1030.3 1137.2 1137.2 1137.2 1137.2018.932015.05 8.17 1030.3 1135.3 1135.3 1135.3 1135.3018.582015.06 8.17 1030.3 1136.1 1136.1

27、1136.2 1136.1318.733 2014.12 7.79 986.2 1125.2 1125.4 1125.1 1125.2322.872015.01 7.79 986.2 1106.2 1106.3 1106.2 1106.2319.572015.02 7.79 986.2 1105.3 1105.4 1105.1 1105.2719.402015.03 7.79 986.2 1103.2 1103.3 1103.3 1103.2719.052015.04 7.79 986.2 1104 1104 1104 1104.0019.182015.05 7.79 986.2 1103.9

28、 1103.8 1103.9 1103.8719.162015.06 7.79 986.2 1103.6 1103.6 1103.6 1103.6019.11陕西通宇马路探讨全部限公司监测报告 14 附表 57、8 号台背土压力盒监测数据 压力盒编号 测试时间 系数(10-8 ) 零点应变（HZ）测试频值（HZ）压力（KPa）Mpa/HZ2平均值 (1) (2) (3) 平均值 7 2014.12 8.33 1014.2 1031.3 1031.2 1031.2 1031.23 2.90 2015.01 8.33 1014.2 1028.7 1028.7 1028.6 1028.67 2.46

29、 2015.02 8.33 1014.2 1027.2 1027.1 1027.1 1027.13 2.20 2015.03 8.33 1014.2 1024.2 1024.2 1024.1 1024.17 1.69 2015.04 8.33 1014.2 1025.2 1025.3 1024.9 1025.13 1.86 2015.05 8.33 1014.2 1021.7 1021.6 1021.6 1021.63 1.26 2015.06 8.33 1014.2 1018.1 1018 1018.1 1018.07 0.65 8 2014.12 7.41 980.4 996.9 996.

30、9 996.9 996.902.42 2015.01 7.41 980.4 986.2 986.2 986.2 986.200.85 2015.02 7.41 980.4 985.5 985.5 985.5 985.500.74 2015.03 7.41 980.4 984.3 984.1 984.1 984.170.55 2015.04 7.41 980.4 981.2 981.2 981.2 981.200.12 2015.05 7.41 980.4 976.1 976.2 976 976.10-0.62 2015.06 7.41 980.4 978.5 978.2 978.2 978.3

31、0-0.30陕西通宇马路探讨全部限公司监测报告 15 附表 6 气泡混合轻质土路基与一般路基累计沉降观测成果表 日期 高程比较 监测点 一般土路基 轻质土路基 2014.12.12 初始标高（m）370.3482 372.4521 2014.12.20 高程 370.3481 372.4525 阶段沉降（mm）-0.1 0.4 2015.0108 高程（m）370.3479 372.4519 阶段沉降（mm）-0.2 -0.6 累计沉降（mm）-0.3 -0.2 2015.0208 高程（m）370.3485 372.4521 阶段沉降（mm）0.6 0.2 累计沉降（mm）0.3 0 2015.0308 高程（m）370.3481 372.4518 阶段沉降（mm）-0.4 -0.3 累计沉降（mm）-0.1 -0.3 2015.0408 高程（m）370.3478 372.4517 阶段沉降（mm）-0.3 -0.1 累计沉降（mm）-0.4 -0.4 2015.0508 高程（m）370.3472 372.4519 阶段沉降（mm）-0.6 0.2 累计沉降（mm）-1.0 -0.2 2015.0608 高程（m）370.3476 372.4513 阶段沉降（mm）0.4 -0.6 累计沉降（mm）-0.6 -0.8