芒稻船閘擴(kuò)容改造工程基坑監(jiān)測方案研究

戴海華

(江蘇省揚(yáng)州市航道管理處 揚(yáng)州 225000)

船閘主體建筑物在施工建設(shè)過程中，由于基礎(chǔ)埋置較深，一般采用深基坑放坡開挖施工，為保障開挖期間邊坡穩(wěn)定性和周邊環(huán)境安全，須對(duì)該基坑、圍堰及周邊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。本文以芒稻船閘土建工程基坑施工為例，介紹了監(jiān)測方案的設(shè)計(jì)。

1 工程概況

新建芒稻船閘按III級(jí)船閘標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行擴(kuò)容改造，船閘尺度為180 m×23 m×4 m(閘室長×口門寬×檻上水深)。上、下游主輔導(dǎo)航墻直線投影長度分別為60，70 m，引航道護(hù)坦均為50 m，上游導(dǎo)航墩長為140 m。上、下游航道河底與現(xiàn)狀河底高程銜接。船閘水工建筑物設(shè)計(jì)級(jí)別如下：上、下閘首(含閘門)和閘室為2級(jí)水工建筑物；上、下游導(dǎo)航墻、靠船墩為3級(jí)水工建筑物；臨時(shí)工程為4級(jí)水工建筑物。

2 監(jiān)測目的

閘室基坑所處地貌位置較為特殊，處于芒稻河三岔口位置，東側(cè)陸地寬度不到100 m，毗鄰芒稻河，西側(cè)連接老河堤，河堤下面多為居民區(qū)，基坑開挖影響范圍內(nèi)建筑已拆遷到位。船閘上游接高水河，下游接長江，東鄰江都水利樞紐芒稻節(jié)制閘。擴(kuò)容改造工程采用在上、下游引航道處構(gòu)筑圍堰阻隔外地表水，沿基坑周圈設(shè)置防滲帷幕后進(jìn)行開挖以實(shí)現(xiàn)干地施工，同時(shí)對(duì)位于下閘首的新芒稻河大橋主墩處采取支護(hù)措施。

據(jù)施工圖設(shè)計(jì)圖紙，閘塘開挖深度較大，最高達(dá)到18.7 m，分3級(jí)放坡開挖，根據(jù)該項(xiàng)目地質(zhì)勘察報(bào)告，上游和閘室潛水水位為5.99～7.00 m；下游水位受長江水位影響較大，在0.85～2.13 m之間。下閘首開挖至-8.2 m，最大水位差10 m左右，施工時(shí)由于高程1.07 m～8.50 m為透、含水層，在水頭差作用下，可能發(fā)生流土現(xiàn)象，基坑施工時(shí)需采取必要的隔水、降水措施，并且對(duì)止水帷幕內(nèi)外地下水位進(jìn)行監(jiān)測。

根據(jù)場地的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及周邊環(huán)境條件，該基坑工程安全等級(jí)為一級(jí)。為保障開挖期間邊坡穩(wěn)定性和周邊環(huán)境安全，須對(duì)該基坑、圍堰及周邊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。

新芒稻河大橋橫跨下游導(dǎo)航墻，在下閘首施工時(shí)，應(yīng)對(duì)下閘首基坑兩側(cè)的大橋橋墩采取支護(hù)措施。在工程施工中，對(duì)影響范圍內(nèi)的橋墩及支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工監(jiān)測，掌握橋梁基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)變形，以及樁基周圍土體的變形趨勢，確保橋梁的安全。

場地西側(cè)為項(xiàng)目部辦公大樓，樓邊距基坑邊坡僅3.5 m，施工期間基坑變形易對(duì)該建筑物產(chǎn)生影響，施工期間需對(duì)臨近建筑進(jìn)行變形監(jiān)測。

3 監(jiān)測原則

1) 連續(xù)性。監(jiān)測項(xiàng)目應(yīng)與設(shè)計(jì)要求有機(jī)地結(jié)合，保持資料的系統(tǒng)性、完整性和準(zhǔn)確性，制定監(jiān)測數(shù)據(jù)檢核、驗(yàn)收制度；按照工程施工進(jìn)度和工況制定監(jiān)測計(jì)劃，確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性。

2) 可靠性。采用新技術(shù)、新方法采集監(jiān)測數(shù)據(jù)和分析、處理監(jiān)測成果，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，監(jiān)測中使用的監(jiān)測儀器、設(shè)備均通過計(jì)量檢定合格且在有效使用期內(nèi)。

3) 關(guān)鍵部位優(yōu)先、兼顧全面。對(duì)圍堰及基坑邊坡中敏感區(qū)域增加測點(diǎn)數(shù)和項(xiàng)目，重點(diǎn)監(jiān)測。

對(duì)地質(zhì)變化起伏較大的位置，施工過程中有異常的部位進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測；除關(guān)鍵部位優(yōu)先布設(shè)測點(diǎn)外，在系統(tǒng)性的基礎(chǔ)上均勻布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)。

將邊坡土體深層水平位移作為監(jiān)測的重點(diǎn)，該部分監(jiān)測指標(biāo)能夠反映邊坡土體的變形和受力情況，直接反映基坑邊坡的穩(wěn)定情況。

4)與施工相結(jié)合。結(jié)合施工實(shí)際確定測試方法、監(jiān)測傳感器的種類、監(jiān)測點(diǎn)的保護(hù)措施；調(diào)整監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)位置，并確定監(jiān)測頻率。

5) 經(jīng)濟(jì)合理。監(jiān)測方法的選擇，在安全、可靠的前提下，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)盡可能采用直觀、簡單、有效的方法；監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)量，在確保安全的前提下，合理利用監(jiān)測點(diǎn)之間的聯(lián)系，減少測點(diǎn)數(shù)量，提高工作效率，降低成本。

4 監(jiān)測內(nèi)容

1) 基坑邊坡、圍堰表面變形監(jiān)測。(深層水平位移監(jiān)測)

2) 防滲帷幕內(nèi)外地下水位監(jiān)測。

3) 橋墩及支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測。

4) 芒稻節(jié)制閘及鄰近建筑物監(jiān)測。

5 測點(diǎn)布設(shè)

5.1 監(jiān)測控制網(wǎng)的布設(shè)

利用已有施工控制網(wǎng)中的5個(gè)高程控制點(diǎn)，為方便周邊建筑沉降監(jiān)測，具體實(shí)施時(shí)可根據(jù)基坑周邊現(xiàn)場條件，在滿足強(qiáng)制性要求及監(jiān)測精度的前提下適當(dāng)加密基準(zhǔn)點(diǎn)，監(jiān)測布點(diǎn)示意略。

5.2 監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)匯總

監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)匯總見表1。

表1 監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)匯總

6 監(jiān)測周期與頻率

監(jiān)測周期應(yīng)以能系統(tǒng)反映所觀測量的變化過程且不遺漏其變化時(shí)刻為原則，根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)觀測量的變化大小及外界影響因素確定。觀測次數(shù)一般可以按荷載的變化或變形的速率，以及受影響的區(qū)域段落等來確定。在邊坡施工期，變形速度較快，觀測次數(shù)應(yīng)加密；隨著邊坡施工的完成進(jìn)入主體結(jié)構(gòu)施工期，應(yīng)保持監(jiān)測頻率；待主體施工完成并進(jìn)行墻后回填后，可以減少觀測次數(shù)，但仍應(yīng)堅(jiān)持長期觀測，以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常[1]。

開始監(jiān)測的第1年，表面變形監(jiān)測測次不少于10次/月，其它監(jiān)測內(nèi)容測次不少于1次/d。1年后根據(jù)可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整次數(shù)，見表2。

表2 監(jiān)測周期計(jì)劃表

7 監(jiān)測控制指標(biāo)

結(jié)合本工程的特點(diǎn)，根據(jù)GB 50497-2009 《建筑基坑監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》[2]關(guān)于一級(jí)基坑監(jiān)測報(bào)警值的規(guī)定及設(shè)計(jì)單位提出的要求，確定各監(jiān)測項(xiàng)目的報(bào)警值如下。

以控制標(biāo)準(zhǔn)的60%為警戒值，控制標(biāo)準(zhǔn)的80%為報(bào)警值，加強(qiáng)監(jiān)測頻率。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到或超過控制標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，應(yīng)立即停止施工，修正參數(shù)后方能繼續(xù)施工，各項(xiàng)參數(shù)報(bào)警值見表3。

注：H為基坑開挖深度。

8 監(jiān)測工作的重難點(diǎn)分析

本工程施工工期為2014年12月1日-2017年5月31日，共30個(gè)月。項(xiàng)目監(jiān)控服務(wù)期為24個(gè)月，周期時(shí)間跨度長。其中防滲帷幕施工計(jì)劃90 d，基坑土方開挖計(jì)劃130 d；基坑開挖后，坑底面應(yīng)盡量避免擾動(dòng)，盡快澆注，防止土體回彈。因此，基坑開挖至船閘主體澆筑的過程中，監(jiān)測工作尤為重要。船閘主體澆筑計(jì)劃340 d。下閘首及下游導(dǎo)航墻施工時(shí)，對(duì)新芒稻河大橋進(jìn)行了橋墩圍護(hù)并對(duì)其圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測，以保證工程建設(shè)滿足功能需要，同時(shí)又能達(dá)到保護(hù)已建橋梁安全的要求。

監(jiān)測工作的重難點(diǎn)：

1) 監(jiān)測重點(diǎn)。本項(xiàng)目周邊建筑物有芒稻節(jié)制閘和原辦公大樓，故本監(jiān)測重點(diǎn)在于基坑邊坡、圍堰、新芒稻河大橋圍護(hù)結(jié)構(gòu)等。

2) 控制網(wǎng)的維護(hù)與管理。本船閘兩側(cè)臨近河道、工程施工周期較長、地下水位升降等，對(duì)地面控制網(wǎng)的穩(wěn)定性有一定影響。為了確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性和準(zhǔn)確性，對(duì)地面控制網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)與管理尤為重要，需要定期對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測并評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性測。

3) 測點(diǎn)保護(hù)。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，由于現(xiàn)場交叉施工較多，現(xiàn)場施工人員對(duì)監(jiān)測點(diǎn)的保護(hù)意識(shí)不強(qiáng)，測點(diǎn)易破壞，造成監(jiān)測數(shù)據(jù)不連續(xù)。因此，項(xiàng)目參建方需加大技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)管理，重視測點(diǎn)保護(hù)、重視施工監(jiān)測在項(xiàng)目施工過程中的指導(dǎo)作用。

4) 現(xiàn)場溝通和信息反饋。監(jiān)測工作的開展與施工、設(shè)計(jì)、監(jiān)理的溝通協(xié)調(diào)密不可分，相關(guān)監(jiān)測情況須及時(shí)與相關(guān)方進(jìn)行溝通，以便各單位對(duì)可能出現(xiàn)的險(xiǎn)情及時(shí)采取有效的措施。因此建立及時(shí)、有效的信息溝通機(jī)制是監(jiān)測項(xiàng)目的重要工作。

9 結(jié)語

監(jiān)測成果的分析是指導(dǎo)安全施工的重要依據(jù)，通過結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)及現(xiàn)場施工工況、施工工藝、降水情況等進(jìn)行科學(xué)有效地分析，使基坑安全處于受控狀態(tài)是監(jiān)測工作的目標(biāo)所在。本項(xiàng)目的成功完成，對(duì)監(jiān)測成果進(jìn)行變形預(yù)測、提前對(duì)風(fēng)險(xiǎn)做出規(guī)避，確保了工程安全。為同類工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工等提供了科學(xué)依據(jù)，可提高同類工程設(shè)計(jì)、施工管理技術(shù)水平。