合流污水箱涵保護(hù)性監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

谷 川，王敏華，劉云朋

（上海同濟(jì)建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)站，上海市 2 00092）

合流污水箱涵保護(hù)性監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

谷 川1，王敏華2，劉云朋3

（上海同濟(jì)建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)站，上海市 2 00092）

合流污水箱涵承擔(dān)著城市污水的外排任務(wù)，保證其安全運(yùn)行極其重要。城市化進(jìn)程中地下空間的開(kāi)發(fā)難免對(duì)既有城市基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生不利影響。如何在新建工程施工過(guò)程中對(duì)既有污水箱涵進(jìn)行保護(hù)性監(jiān)測(cè)，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行預(yù)警以確保不發(fā)生更大的損失是一個(gè)值得研究的課題。以一個(gè)比較典型的實(shí)際工程項(xiàng)目為例，說(shuō)明了鄰近項(xiàng)目地下工程施工過(guò)程中如何對(duì)既有合流污水干線箱涵進(jìn)行保護(hù)性監(jiān)測(cè)。有關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

保護(hù)性監(jiān)測(cè)；合流污水箱涵；監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置；報(bào)警值；監(jiān)測(cè)頻率

0 引 言

合流污水箱涵作為城市生命線工程的一部分，發(fā)揮著城市的污水輸送外排功能，與市民的日常生活息息相關(guān)，其重要程度不言而喻。干線箱涵更是承擔(dān)著市區(qū)大量污水的輸排任務(wù)，服務(wù)范圍很廣，其正常工作尤為重要，因此保證其安全運(yùn)行極其重要。

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市空間日益緊張，轉(zhuǎn)而開(kāi)發(fā)利用地下空間資源已經(jīng)成為一個(gè)理所當(dāng)然的選擇。21世紀(jì)是開(kāi)發(fā)利用地下空間的世紀(jì)早已成為共識(shí)，當(dāng)今地下空間的開(kāi)發(fā)利用正如火如荼。樁基工程、基坑工程等地下空間開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)性工程，對(duì)周邊環(huán)境的影響是難以避免的，如何在新建工程的過(guò)程中保護(hù)好鄰近既有建（構(gòu)）筑物就成為了十分重要的課題。在很多工程中，對(duì)周邊環(huán)境保護(hù)的重要性已經(jīng)超出了基坑本身的安全保護(hù)要求。這個(gè)課題，對(duì)于工程項(xiàng)目各參建方和城市管理者都是一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容。

上海作為我國(guó)東部沿海發(fā)達(dá)城市，其城市建設(shè)和地下空間的開(kāi)發(fā)均走在全國(guó)的前列。為了保護(hù)既有的城市基礎(chǔ)設(shè)施，保障城市的正常運(yùn)行，相關(guān)管理部門出臺(tái)了一系列管理要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，例如，《上海市軌道交通安全保護(hù)區(qū)暫行管理規(guī)定》[1]、《城市橋梁、隧道安全保護(hù)區(qū)域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[2]、《城市軌道交通結(jié)構(gòu)監(jiān)護(hù)測(cè)量規(guī)范》[3]。這些文件，對(duì)于鄰近地塊施工過(guò)程中的城市軌道交通和重要的市政橋梁、隧道保護(hù)起到了非常重要的保護(hù)作用。

針對(duì)合流污水管道保護(hù)也有相應(yīng)文件出臺(tái)，例如《上海市合流污水治理設(shè)施管理辦法細(xì)則》[4]，規(guī)定了在合流污水管道一定范圍內(nèi)的樁基和基坑工程等施工應(yīng)經(jīng)過(guò)許可后方可進(jìn)行。但是，還缺乏具體的、可操作性的技術(shù)要求和規(guī)定，類似的工程實(shí)施還缺乏參考依據(jù)。

本文以一個(gè)鄰近合流雨污干線箱涵的地下車庫(kù)工程為實(shí)際案例，說(shuō)明在箱涵鄰近地塊樁基施工、基坑開(kāi)挖過(guò)程中箱涵的保護(hù)性監(jiān)測(cè)技術(shù)要求和實(shí)施方法。對(duì)于類似的重要箱涵保護(hù)性監(jiān)測(cè)，以及其他類似工程，例如地道、隧道和綜合管廊等在運(yùn)營(yíng)期內(nèi)周邊地塊施工過(guò)程中的保護(hù)性監(jiān)測(cè)亦具有一定的參考價(jià)值。

1 項(xiàng)目概況

1.1 新建工程概況

某停車場(chǎng)項(xiàng)目由一棟4層綜合樓和其他一些配套工程組成，綜合樓地下一層為停車場(chǎng)。綜合樓地下一層車庫(kù)建筑面積1 837 m2，建筑物場(chǎng)邊長(zhǎng)約45 m，短邊約為40.25 m，基坑開(kāi)挖深度約4.95 m，集水井局部區(qū)域開(kāi)挖深度6.55 m。

樁基礎(chǔ)均為鉆孔灌注樁，綜合樓主樓樁長(zhǎng)36 m，數(shù)量174根；綜合樓坡道樁長(zhǎng)23 m，共61根。基坑圍護(hù)采用SMW工法樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，即三軸攪拌樁內(nèi)插H型鋼圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，采用Φ650@450三軸攪拌樁，內(nèi)插H500×300×11×18型鋼，采用鋼筋混凝土圍檁，一道鋼支撐。

基坑北側(cè)為現(xiàn)狀道路，道路下方有一根合流雨污箱涵。基坑圍護(hù)平面布置以及和合流雨污箱涵相對(duì)位置見(jiàn)圖1。

圖1 基坑圍護(hù)以及和箱涵相對(duì)位置關(guān)系

1.2 鄰近雨污干線箱涵概況

合流雨污箱涵從基坑北側(cè)道路下方穿過(guò)，箱涵結(jié)構(gòu)外尺寸（寬×高為3.2 m×2.6 m），箱涵頂板頂距地面1.15 m。鉆孔灌注樁與干線污水箱涵最近距離為2.81 m。箱涵結(jié)構(gòu)外邊線于綜合樓地下車庫(kù)基坑北側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)外邊線最近距離為1.88 m，最遠(yuǎn)處2.73 m。由于距離太近，綜合樓的基坑及樁基施工不當(dāng)將會(huì)影響污水輸送干線的正常運(yùn)行。

編制方案前與建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工等參建單位一同走訪了箱涵運(yùn)營(yíng)管理單位，通過(guò)竣工圖查閱、專項(xiàng)補(bǔ)充物探、現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖樣洞等技術(shù)手段，弄清了污水箱涵的管位和標(biāo)高、沉降縫位置、混凝土強(qiáng)度以及箱涵的完好程度等，并了解了干線污水箱涵管的內(nèi)水壓力及其變化規(guī)律。

雨污合流管涵于上世紀(jì)80年代初建成，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。穿過(guò)本工程規(guī)劃用地，在本工程所在區(qū)域?yàn)闁|西走向。干線鋼筋混凝土箱涵經(jīng)過(guò)30 a的運(yùn)行，緩凝土的結(jié)構(gòu)腐蝕現(xiàn)象比較嚴(yán)重，現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)已相當(dāng)脆弱，而且埋深僅1 m多，近年來(lái)經(jīng)常出現(xiàn)污水冒溢需緊急搶修的情況，故其承受上部荷載和變形的能力極其有限。

考慮到雨污合流箱涵的重要性極高和現(xiàn)狀很差，環(huán)境保護(hù)等級(jí)明確為一級(jí)，相應(yīng)的箱涵保護(hù)性監(jiān)測(cè)等級(jí)確定為一級(jí)。

2 監(jiān)測(cè)方案制定

監(jiān)測(cè)范圍確定為合流雨污箱涵沿長(zhǎng)度方向從本工程向外延伸至左右兩側(cè)處于本工程影響范圍之外的第一條變形縫。考慮到箱涵深度較淺和長(zhǎng)期處于運(yùn)行狀態(tài)，按照每節(jié)長(zhǎng)度25 m的原則從鄰近的泵站推算變形縫位置并通過(guò)樣洞開(kāi)挖最終確認(rèn)。工程影響范圍取值為基坑開(kāi)挖影響范圍的2倍基坑開(kāi)挖深度（約10 m）。

2.1監(jiān)測(cè)項(xiàng)目確定

監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要有：（1）儀器監(jiān)測(cè)部分

a.箱涵結(jié)構(gòu)及鄰近土體地面垂直、水平位移

箱涵結(jié)構(gòu)及鄰近土體的垂直位移、水平位移可以比較直觀地反映新建工程施工對(duì)箱涵的影響，是非常重要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

b.土體深層水平位移（測(cè)斜）

基坑開(kāi)挖將引起坑外土體沿深度方向發(fā)生水平位移，土體的水平位移會(huì)引起箱涵的位移，監(jiān)測(cè)土體深層水平位移同樣可以起到提前預(yù)報(bào)、控制箱涵位移的目的。

c.地下潛水水位

周邊基坑開(kāi)挖過(guò)程的降水作業(yè)及基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏水都可能引起坑外地層水位的降低，地層水位降低是引起箱涵結(jié)構(gòu)沉降變形重要因素，因此水位監(jiān)測(cè)非常必要。

d.土體分層垂直位移

由于沉樁、基坑開(kāi)挖等作業(yè)，引起坑外土體產(chǎn)生豎向和水平向的位移，加之地下水位變化，使坑外土體在不同深度位置產(chǎn)生垂直位移，通過(guò)監(jiān)測(cè)土體分層垂直位移，可以直接了解管涵埋設(shè)深度土體的垂直位移狀況。

（2）視檢查

巡查內(nèi)容包括：環(huán)衛(wèi)停車場(chǎng)基坑北側(cè)圍護(hù)墻后地面裂縫、圍護(hù)滲漏水情況；環(huán)衛(wèi)停車場(chǎng)北側(cè)地下管線位移和公路地面裂縫情況等；合流雨污箱涵有無(wú)污水滲漏，觀察有滲水、冒泡并注意有無(wú)污水異味，檢查監(jiān)測(cè)設(shè)施是否完好等。

2.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)

（1）箱涵結(jié)構(gòu)及鄰近土體位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)

測(cè)點(diǎn)埋設(shè)方法：管涵位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)擬布設(shè)直接監(jiān)測(cè)點(diǎn)，直接反映管涵結(jié)構(gòu)的位移情況，通過(guò)混凝土澆筑埋設(shè)至箱涵頂部，用PVC管保護(hù)并接至上方，上方做好保護(hù)工作；鄰近土體中位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)深度埋設(shè)至箱涵深度的一半，采用鉆孔埋設(shè)，同樣用PVC管保護(hù)，上方做好保護(hù)工作。

位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)位置與箱涵、基坑圍護(hù)關(guān)系示意見(jiàn)圖2。

（2）土體深層水平位移（測(cè)斜）

土體深層水平位移監(jiān)測(cè)孔布設(shè)在箱涵臨近基坑一側(cè)，并與箱涵變形縫兩側(cè)和每段箱涵的中間部位相對(duì)應(yīng)。

（3）地下潛水水位

潛水水位監(jiān)測(cè)孔布設(shè)在箱涵臨近基坑一側(cè)，并與箱涵變形縫兩側(cè)部位相對(duì)應(yīng)。

圖2 位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)與箱涵相對(duì)位置示意圖

（4）土體分層垂直位移

土體分層垂直位移監(jiān)測(cè)孔布設(shè)在箱涵臨近基坑一側(cè)，并與箱涵變形縫兩側(cè)和每段箱涵的中間部位相對(duì)應(yīng)，見(jiàn)圖3。

圖3 土體分層沉降測(cè)孔布置示意圖

監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置見(jiàn)圖4。

2.3 監(jiān)測(cè)報(bào)警值

圖4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置示意圖

監(jiān)測(cè)報(bào)警值由變化速率與累計(jì)變化值控制，本工程監(jiān)測(cè)報(bào)警值指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 箱涵保護(hù)性監(jiān)測(cè)報(bào)警值

2.4 監(jiān)測(cè)頻率

本工程從樁基施工開(kāi)始，持續(xù)到工程地上結(jié)構(gòu)封頂以后6個(gè)月為止。監(jiān)測(cè)頻率的確定以準(zhǔn)確反映工程結(jié)構(gòu)本身和周邊環(huán)境動(dòng)態(tài)變化為前提，采用定時(shí)和跟蹤監(jiān)測(cè)。本工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)頻率見(jiàn)表3。

表3 箱涵保護(hù)性監(jiān)測(cè)頻率

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果

合流雨污箱涵保護(hù)專項(xiàng)監(jiān)測(cè)工作總歷時(shí)約1年零2個(gè)月，累計(jì)報(bào)送監(jiān)測(cè)報(bào)表88期。監(jiān)測(cè)期間箱涵結(jié)構(gòu)及鄰近土體地面垂直和水平位移、土體深層水平位移（測(cè)斜）、地下潛水水位、土體分層垂直位移均未出現(xiàn)報(bào)警情況，現(xiàn)場(chǎng)巡視亦未發(fā)現(xiàn)明顯異常情況。

樁基和圍護(hù)施工過(guò)程中受現(xiàn)場(chǎng)施工條件限制，來(lái)往重型工程車輛對(duì)箱涵上方道路造成碾壓，大部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)被破壞。箱涵結(jié)構(gòu)和鄰近土體地面部分位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直位移數(shù)據(jù)明顯過(guò)大。鑒于此，我們對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了合理性分析，保留其合理部分并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)專家會(huì)議通過(guò)后重新布點(diǎn)并嚴(yán)格實(shí)施箱涵上方道路交通管制后進(jìn)行基坑開(kāi)挖作業(yè)。

截至監(jiān)測(cè)結(jié)束，各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目最大值累計(jì)匯總見(jiàn)表4。

表4 各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目最大值累計(jì)匯總表

文章篇幅限制，僅繪制出箱涵結(jié)構(gòu)垂直、水平位移時(shí)程曲線圖供參考，見(jiàn)圖5、圖6。

圖5、圖6中可看出，基坑開(kāi)挖施工對(duì)污水箱涵有明顯影響，其垂直和水平位移均比較明顯，基坑底板澆筑完成后，箱涵位移速率明顯減緩并基本趨于穩(wěn)定。這與我們平時(shí)的工程經(jīng)驗(yàn)也是基本一致的。

圖5 箱涵結(jié)構(gòu)垂直位移時(shí)程曲線圖

圖6 箱涵結(jié)構(gòu)水平位移時(shí)程曲線圖

4 總結(jié)和建議

項(xiàng)目開(kāi)工前，本項(xiàng)目的箱涵專項(xiàng)保護(hù)方案和應(yīng)急措施、監(jiān)測(cè)方案通過(guò)市水務(wù)局科技委專家評(píng)審，在吸取多方意見(jiàn)的基礎(chǔ)上形成了本文的監(jiān)測(cè)技術(shù)方案。在該項(xiàng)目的開(kāi)展過(guò)程中，由于該合流雨污干線箱涵極其重要，運(yùn)營(yíng)管理單位領(lǐng)導(dǎo)和專家多次到現(xiàn)場(chǎng)督察，管養(yǎng)單位每天安排技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡視。

通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際操作，對(duì)類似城市基礎(chǔ)設(shè)施工程在鄰近地塊地下工程施工過(guò)程中的保護(hù)性監(jiān)測(cè)，提出如下的建議供參考。

（1）著手編制監(jiān)測(cè)技術(shù)方案前，應(yīng)與運(yùn)行管理單位和維護(hù)單位進(jìn)行工作對(duì)接和深入交流，搜集竣工圖和當(dāng)前狀態(tài)等資料，并配合物探、開(kāi)樣洞等現(xiàn)場(chǎng)手段，摸清箱涵位置、標(biāo)高、沉降縫位置、混凝土強(qiáng)度、箱涵完好程度等重要相關(guān)信息。

（2）切實(shí)分析清楚各工況下的重大風(fēng)險(xiǎn)源并做好監(jiān)測(cè)上的應(yīng)對(duì)措施，樁基、圍護(hù)施工過(guò)程中應(yīng)注意擠土效應(yīng)和坍孔（槽）風(fēng)險(xiǎn)，降水施工應(yīng)注意止水帷幕漏水，開(kāi)挖過(guò)程中要注意防范基坑圍護(hù)墻變形過(guò)大引起箱涵位移過(guò)大等。

（3）監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)時(shí)箱涵位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)布設(shè)直接測(cè)點(diǎn)，并在監(jiān)測(cè)過(guò)程中加強(qiáng)保護(hù)。箱涵保護(hù)監(jiān)測(cè)要和基坑施工監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)要有對(duì)應(yīng)關(guān)系，數(shù)據(jù)之間相互驗(yàn)證和補(bǔ)充，數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)分析，有異常情況應(yīng)進(jìn)行深入的分析，與現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行對(duì)照。以得到更加科學(xué)、準(zhǔn)確的結(jié)論。

（4）檢測(cè)過(guò)程中要加強(qiáng)巡視，重點(diǎn)關(guān)注對(duì)箱涵安全有影響的施工行為，例如箱涵上方堆載、重車通行等，并且注意觀察箱涵有無(wú)滲漏、冒氣泡、異味滲漏出等異常情況。

（5）建立好聯(lián)絡(luò)機(jī)制和報(bào)警機(jī)制，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和巡視情況要及時(shí)反饋給新建工程各相關(guān)單位和箱涵運(yùn)行管理、養(yǎng)護(hù)單位。異常情況下應(yīng)第一時(shí)間通知各方并提示啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，爭(zhēng)取把損失控制在最低限度。

城市生命線工程關(guān)系到千家萬(wàn)戶，其安全運(yùn)行不容有失，本文的內(nèi)容希望能對(duì)城市生命線工程的保護(hù)和安全運(yùn)行起到一定的積極作用。

[1]上海市軌道交通安全保護(hù)區(qū)暫行管理規(guī)定（2013年修訂版）[Z]. 2013.

[2]上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會(huì).城市橋梁、隧道安全保護(hù)區(qū)域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].2010.

[3]DG/TJ08-2170-2015,上海市工程建設(shè)規(guī)范.城市軌道交通結(jié)構(gòu)監(jiān)護(hù)測(cè)量規(guī)范[S].

[4]上海市合流污水治理設(shè)施管理辦法細(xì)則（2001年修訂版）[Z]. 2001.

U449

A

1009-7716（2017）01-0145-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.01.042

2016-10-21

谷川（1983-），男，山東嘉祥人，高級(jí)工程師，從事建設(shè)工程檢測(cè)、監(jiān)測(cè)工作。