某特大橋橋墩承臺施工監(jiān)測及安全性分析

邱 磊

（梁山縣交通運輸局，山東 濟寧 272600）

中國經(jīng)濟建設的快速騰飛，帶動了交通建設的迅猛發(fā)展，隨著國家交通線路的進一步拓展，橋梁建設也開始向著大跨徑、深基礎方向發(fā)展。在橋梁基礎建設中隨著基礎深度逐漸加大也導致施工過程中基坑的開挖深度也越來越大，基坑的安全施工也成為了重點問題［1］。本文以某特大橋基礎承臺施工為背景，對其基坑開挖過程以及開挖完畢進行橋梁承臺施工過程對基坑圍護擾動影響進行監(jiān)測，通過實時監(jiān)測獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)并對其進行分析得到的結(jié)果對承臺基坑施工進行指導。

1基坑施工概況

本文以某特大橋橋墩承臺施工開挖基坑為背景，基坑深度為9.40m，采取鋼板樁圍堰明挖基礎施工方法。鋼板樁使用拉森Ivw加強型樁，樁400cm×170cm，有效樁長21m，共242根。

提前施放鋼板樁外輪廓線，使用振動錘進行鋼板樁打設，基坑內(nèi)設置3道鋼支撐，第一、二道鋼支撐采用?609鋼管，第三道支撐采用普通熱軋雙拼工45b工字鋼，圍檁采用I45b型工字鋼［2］。基坑支護平面圖如圖1所示。

在鋼板樁插設施工完成后，安裝第一道鋼支撐，進行開挖工作，挖深至4m時安裝第二道鋼支撐，繼續(xù)開挖至7.50m安裝第三道鋼支撐，鋼支撐安裝完成采取防脫落措施作用于支撐頂面的荷載不大于0.5KN/m挖深到9.40m基坑挖土完成。

圖1 基坑支護平面圖

挖土工作完成后及時施工15cm素混凝土墊層，墊層養(yǎng)護完成后進行一級承臺施工，第三道鋼支撐不拆除，施做水泥滲透結(jié)晶防腐后埋入承臺混凝土，承臺施工完成后對一級承臺周圍與鋼板樁之間空隙采用C15素混凝土澆筑，再拆除第二道鋼支撐，施工二級承臺全部完成后進行土體回填。

2基坑監(jiān)測

2.1監(jiān)測內(nèi)容

為確?；影踩┕ねㄟ^儀器設備和監(jiān)測手段在基坑開挖施工整個過程進行監(jiān)測工作，具體監(jiān)測項目有基坑支護體系觀察、樁頂豎向位移、樁頂水平位移、基坑外地下水位、深層水平位移、周邊地表豎向位移、支撐軸力等項目［3］。具體監(jiān)測內(nèi)容及其布點如下：

（1）基坑支護體系觀察

掌握在施工開挖過程中土體頂部和圍護頂部變化；對開挖后的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)進行觀察記錄包含地層巖性、分布及含水情況；對支護裂隙觀察描述，裂縫測量；臨近建筑物及地面的變形、裂縫的觀察描述。對發(fā)現(xiàn)問題部位及時匯報。

（2）樁頂豎向位移、樁頂水平位移

觀測點設于樁頂冠梁上，觀測樁頂水平位移、垂直沉降，以判斷圍護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，基坑測點數(shù)量每邊不小于1個；基坑陽角處部位須設點。

（3）基坑外地下水位

基坑內(nèi)監(jiān)測點布置：基坑坑外監(jiān)測點距圍護樁2m設觀測孔；水位觀測管埋置深度應在最低設計水位以下3～5m。

（4）深層水平位移

基坑內(nèi)監(jiān)測點布置在基坑周邊中部、陽角處；每邊不少于一處。測斜管埋設在鋼板樁外側(cè)1m處，長度不小于基坑深度H的1.5H，并應大于鋼板樁的長度。

（5）周邊地表豎向位移

對施工過程中周圍土體變化進行觀測，基坑周邊沿線方向設置不少于2排監(jiān)測點，排距3～8m，監(jiān)測點間距10m，第一排監(jiān)測點距基坑邊緣不宜大于2m。在有代表性的部位應設置垂直于基坑邊線的監(jiān)測主斷面，每側(cè)監(jiān)測主斷面上的監(jiān)測點不宜少于4個。

（6）支撐軸力

隨著基坑開挖深度加深，對鋼支撐受力情況進行監(jiān)測，基坑內(nèi)監(jiān)測點布置在鋼支撐兩支點1/3位置及兩端頭位置；每層監(jiān)測點為3個。每個監(jiān)測點截面內(nèi)傳感器的設置數(shù)量及布置應滿足不同傳感器的測試要求。在承臺施工完成后進行拆除鋼支撐回填土體工作中，監(jiān)測保持連續(xù)穩(wěn)定工作。

具體監(jiān)測布點如圖2所示。

圖2 基坑監(jiān)測布點平面圖

2.2監(jiān)測頻率及其標準

本項目監(jiān)測控制值根據(jù)《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB50911-2013）［4］和設計文件等相關(guān)要求確定，項目主體結(jié)構(gòu)基坑環(huán)境保護控制等級為二級，監(jiān)測測量累計值達到控制值70%以及監(jiān)測項目變化速率達到規(guī)定值或連續(xù)3天超過該值50%時應進行報警處理。

各監(jiān)測項目頻率及控制值見表1。

3基坑安全性分析

監(jiān)測工作隨著施工過程發(fā)展進行監(jiān)測取得監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的安全性分析進行施工指導。

（1）樁頂豎向位移監(jiān)測工作從基坑開挖開始進行到承臺施工完畢開始土體回填結(jié)束，監(jiān)測過程中共觀測24期數(shù)據(jù)，對樁頂豎向位移數(shù)據(jù)進行處理得到樁頂豎向位移變化速率曲線圖，如圖3所示。

圖3 變化速率曲線圖

通過變化速率曲線圖得出：從基坑開挖作業(yè)第1次觀測記錄到第9次觀測記錄基坑圍護各樁頂豎向位移變化速率開始增加且變化速率在0.2mm/d左右波動；當基坑挖掘作業(yè)完成進入基坑內(nèi)承臺施工作業(yè)到承臺澆筑完成及第10次到第15次觀測期間，樁頂豎向位移變化速率波動頻繁且變化速率值達到最大值0.48mm/d；承臺施工完成到基坑回填結(jié)束監(jiān)測工作中，樁頂豎向位移變化速率開始降低且速率波動減小穩(wěn)定在0.1mm/d左右。

（2）樁頂水平位移監(jiān)測工作從基坑開挖開始進行到承臺施工完畢開始土體回填結(jié)束，監(jiān)測過程中共觀測24期數(shù)據(jù)，對樁頂水平位移數(shù)據(jù)進行處理得到樁頂水平位移累計變化曲線圖，如圖4所示。

圖4 累計變化曲線圖

通過位移累計變化曲線得出：對基坑圍護結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測過程中，樁頂水平位移整體隨著基坑開挖深度增加，土體壓力加大對圍護樁施加壓力，圍護樁表現(xiàn)出向坑內(nèi)方向位移狀態(tài)，第1次觀測開始到第9次觀測過程中各個樁頂水平位移累計變化在3mm左右；隨著工程進度進入坑內(nèi)施工第10次觀測到第15次觀測記錄樁頂水平位移變化值開始呈現(xiàn)速率增快趨勢；坑內(nèi)施工完成到土體回填過程中觀測記錄數(shù)據(jù)變化趨勢開始放緩，整體基坑圍護結(jié)構(gòu)變形穩(wěn)定。整個監(jiān)測過程中累計位移變化量最大值出現(xiàn)在ZQS1-4點值為12.687mm，數(shù)據(jù)處于監(jiān)控量測控制標準累計值范圍內(nèi)符合要求。

監(jiān)測結(jié)果安全性分析：通過對基坑圍護結(jié)構(gòu)的豎向位移和水平位移數(shù)據(jù)變化分析，在基坑作業(yè)過程中樁頂豎向位移變化速率和水平位移累計變化值都能反映出基坑整體穩(wěn)定性，通過兩者監(jiān)測數(shù)據(jù)分析出在基坑挖掘期間隨著挖掘深度逐步加深對圍護結(jié)構(gòu)擾動加大導致變化增加，當基坑挖掘作業(yè)完成進入基坑內(nèi)承臺施工作業(yè)到承臺澆筑完成期間連續(xù)作業(yè)對基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)擾動頻繁，這段期間圍護變形加大容易出現(xiàn)垮塌事故［5］，應加強監(jiān)測工作且應通知施工方在施工過程中應注意減少對基坑圍護結(jié)構(gòu)的擾動頻率保證其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；承臺施工結(jié)束后開始對坑內(nèi)回填土體，圍護樁位移變化速率開始降低其變化穩(wěn)定。

4監(jiān)測工作總結(jié)

監(jiān)測工作的主要目的是為了在承臺基坑開挖過程中掌握基坑結(jié)構(gòu)以及周圍土體的穩(wěn)定情況，及時對其安全情況進行確認向施工方提供精確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，所以能夠保證準確及時的進行監(jiān)測并對其準確分析數(shù)據(jù)得到結(jié)構(gòu)變形情況十分重要。為提高監(jiān)測工作質(zhì)量提出以下幾點對監(jiān)測工作作出要求：

基坑位移變形監(jiān)測主要是在開挖土方后進行工作，基坑土方挖走后由于土壓力突然變化導致側(cè)壁位移會向基坑內(nèi)變化，在開挖期間監(jiān)測工作要時刻注意基坑內(nèi)壁變化速率情況，在施工過程中側(cè)壁經(jīng)常會受到各種情況的擾動，如挖土機在進行作業(yè)時以及在開挖一定深度進行支護結(jié)構(gòu)安裝等情況都會對基坑側(cè)壁位移變化產(chǎn)生影響。監(jiān)測人員在施工過程應注意這些問題對監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響。

在監(jiān)測過程中要加強對監(jiān)測點以及監(jiān)測設備的保護工作，在承臺施工過程中施工車輛以及施工材料都會進入監(jiān)測場地，對于監(jiān)測工作會造成一定程度的影響工作人員要及時與施工方溝通盡快將影響降低，保證監(jiān)測工作和監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性穩(wěn)定性。

5結(jié)語

（1）通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)信息處理精確掌握基坑變形情況，樁頂豎向位移變化速率值達到最大值0.48mm/d以及樁頂水平位移累計變化量最大值為12.687mm，二者數(shù)據(jù)均在監(jiān)控量測控制標準累計值范圍內(nèi)基坑在施工過程中處于安全穩(wěn)定狀態(tài)。

（2）對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行安全性分析，得出在基坑施工過程中圍護結(jié)構(gòu)處于向下沉降且向坑內(nèi)方向位移狀態(tài)?？觾?nèi)施工時期對基坑內(nèi)部圍護結(jié)構(gòu)擾動嚴重，應及時向施工方反映減小對圍護的擾動。