南坪高架鄰鐵橋臺基坑施工監(jiān)測及安全性分析

伍峻

(1.深圳市啟泰建設(shè)集團有限公司,廣東 深圳 518000；2.廣東省建筑工程監(jiān)理有限公司,廣東 廣州 510000)

近年來,隨著城市地下空間及交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)越來越多,基坑開挖施工不可避免。由于城市地下空間綜合利用有限,基坑施工場地被限制在狹小空間,給基坑施工帶來極大不便。加上開挖深度日益加大,基坑開挖引起的基坑變形及對周邊建筑物等結(jié)構(gòu)設(shè)施的影響逐漸得到重視。馬明全等提出了一種分析基坑開挖對周邊建筑物影響的簡化方法；舒志樂等根據(jù)短期監(jiān)測數(shù)據(jù),采用指數(shù)平滑法預(yù)測了基坑安全指標(biāo)的變化趨勢；烏青松等將嵌巖式排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于深基坑支護(hù)；曹偉等運用三維有限元軟件,結(jié)合施工監(jiān)測數(shù)據(jù),分析了基坑受力與變形；于忠波等分析了深基坑開挖施工對地下管線的影響；李帥等建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,對不同工況下深基坑樁體的水平位移進(jìn)行了預(yù)測分析；陳致富等將三維激光技術(shù)應(yīng)用于基坑變形監(jiān)測。通過監(jiān)測,可提前預(yù)知基坑變形及對周邊環(huán)境的影響程度、基坑受力與變形變化趨勢,為基坑開挖施工提供安全保障,具有重要的工程意義。

1 工程概況

南坪快速路高架橋(K4＋947.7—K6＋934.8)全長2 012.309 m,其中延長線段K6＋791—K7＋403[含麒麟立交K7＋372.584—565.852,即跨廣深(廣州—深圳)高速公路的橋梁]總長804.11 m。南坪快速路高架橋騎跨在平南鐵路上方的長度約1 880 m,該段橋梁左右幅23＃～52＃墩柱均鄰近平南鐵路,橋梁承臺基坑開挖可能對鐵路路基變形及穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。為確保鐵路路基的安全穩(wěn)定,對37＃橋臺基坑開挖期間的變形進(jìn)行監(jiān)測。

37＃橋臺基坑所在場地平整,基坑開挖面積約30 m2,開挖深度4.45～5.65 m,采用鋼板樁支護(hù)。

2 施工監(jiān)測方案

為確保南坪快速路高架橋橋臺基坑鄰近鐵路及周邊建筑物和管線的安全,對基坑開挖過程中基坑圍護(hù)樁頂沉降及水平位移、周邊建筑物、鐵路路基和管線的沉降等進(jìn)行監(jiān)測,準(zhǔn)確采集支護(hù)結(jié)構(gòu)頂及周邊環(huán)境的變形數(shù)據(jù),分析判斷基坑的安全狀態(tài)。

2.1 監(jiān)測點布設(shè)

根據(jù)JGJ 120－2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》,結(jié)合工程現(xiàn)場情況布置監(jiān)測點：在37＃橋臺基坑沿邊線中點、角點各布置1個沉降及水平位移監(jiān)測點,共12個；在周邊建筑物分別沿平行、垂直于坑邊的方向布設(shè)沉降監(jiān)測點5個；在周邊管線正上方每隔10 m,并在管線節(jié)點加設(shè)沉降監(jiān)測點,共5個；在鄰近鐵路路基底布置5個沉降監(jiān)測點(見圖1)。

圖1 37#橋臺基坑監(jiān)測點平面布置

2.2 監(jiān)測周期及頻率

根據(jù)GB 50497－2009《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》,設(shè)定37＃橋臺基坑的監(jiān)測周期為從基坑開挖施工開始至基坑回填到地面標(biāo)高結(jié)束,共計50 d。監(jiān)測頻率見表1。

表1 基坑監(jiān)測頻率

2.3 控制值與預(yù)警值

(1)基坑樁頂最大水平位移、最大沉降允許值為0.01h(h為基坑深度)與80 mm中的較小值；位移警戒值按最大水平位移允許值的80%控制,該基坑的預(yù)警值為56 mm。

(2)周邊建筑物、管線及鄰近鐵路的沉降量按30 mm控制,警戒值按24 mm控制,確保基坑開挖期間周邊建筑物、管線及鄰近鐵路的安全和正常使用。

2.4 監(jiān)測控制網(wǎng)建設(shè)

2.4.1 沉降監(jiān)測控制網(wǎng)

沉降監(jiān)測控制網(wǎng)的基準(zhǔn)點設(shè)置在監(jiān)測點主體外,在便于觀測、穩(wěn)定的區(qū)域埋設(shè)沉降基準(zhǔn)點1個,埋設(shè)的標(biāo)石規(guī)格為水泥地螺栓或地面水泥樁加固。水準(zhǔn)測量采用Trimble DiNi電子水準(zhǔn)儀(標(biāo)稱精度為0.3 mm/km),配合2 m條形碼因瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺。高程控制(基準(zhǔn))網(wǎng)按《國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范》中三等水準(zhǔn)觀測方法布設(shè),水準(zhǔn)路線布設(shè)成閉合環(huán)線。首次觀測時,從城市等級水準(zhǔn)點出發(fā),聯(lián)測全部的工作點、基準(zhǔn)點形成閉合水準(zhǔn)路線(往返觀測)。水準(zhǔn)觀測閉合差為0.16 mm,其限差滿足規(guī)范要求,進(jìn)行整網(wǎng)平差計算得出各基準(zhǔn)點的高程。

2.4.2 水平位移監(jiān)測控制網(wǎng)

水平位移監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)(點)全部設(shè)置在基坑外,并保證任何一點與其他兩點通視,以便每次變形觀測前對基準(zhǔn)網(wǎng)點相互校核。在便于觀測,穩(wěn)定的區(qū)域建立水平位移基準(zhǔn)網(wǎng)點1個,埋設(shè)的標(biāo)石規(guī)格為水泥地螺栓。水平位移監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)聯(lián)測原有國土資源局的等級控制點。水平位移監(jiān)測采用高精度全站儀,觀測限差等嚴(yán)格按規(guī)范執(zhí)行,整網(wǎng)觀測并平差,最大點位中誤差為±0.24 mm。

2.4.3 監(jiān)測控制網(wǎng)的周期性復(fù)測

控制網(wǎng)在使用期間,間隔一定時間進(jìn)行周期性復(fù)測,水準(zhǔn)網(wǎng)復(fù)測閉合差為＋0.12 mm,平面網(wǎng)最大點位中誤差為±0.2 mm,復(fù)測精度滿足規(guī)范要求。

3 監(jiān)測數(shù)據(jù)及分析

3.1 橋臺基坑圍護(hù)樁頂沉降

37＃橋臺基坑圍護(hù)樁頂沉降監(jiān)測結(jié)果見圖2。

圖2 37#橋臺基坑圍護(hù)樁頂沉降與時間的關(guān)系

由圖2可知：隨基坑開挖深度的增加,基坑圍護(hù)樁頂?shù)某两翟龃?總體上呈先快后慢的變化規(guī)律。其中CJ4點的累計沉降最大(為－4.08 mm),CJ2點的沉降最小(為－3.71 mm),均小于預(yù)警值56 mm。基坑回填后,樁頂沉降趨于平緩,沉降速率幾乎為零,可認(rèn)為樁頂沉降已趨于穩(wěn)定。

3.2 橋臺基坑圍護(hù)樁頂水平位移

37＃橋臺基坑圍護(hù)樁頂水平位移監(jiān)測結(jié)果見圖3。

由圖3可知：基坑開挖深度增大,基坑圍護(hù)樁頂?shù)乃轿灰埔苍龃?其中WY8觀測點的累計水平位移為4 mm,WY3觀測點的累計水平位移為3.7 mm,水平位移變化速率及累計量均小于預(yù)警值。基坑回填后,圍護(hù)樁頂?shù)乃轿灰茙缀醪辉僮兓?可認(rèn)為圍護(hù)樁頂水平位移已趨于穩(wěn)定。

圖3 37#橋臺基坑樁頂水平位移與時間的關(guān)系

3.3 周邊建筑物沉降

37＃橋臺基坑周邊鄰近建筑物一側(cè)的5個監(jiān)測點的沉降監(jiān)測結(jié)果見圖4。

由圖4可知：隨著基坑的開挖,各監(jiān)測點的沉降增大。F1與F5監(jiān)測點的沉降速率比其他監(jiān)測點的小,主要原因是這2個監(jiān)測點布置在距離基坑較遠(yuǎn)的建筑物一側(cè),受基坑開挖的影響較小。F4的累計沉降量最大(為－1.25 mm),F5的累計沉降量最小(為－1.09 mm),且周邊建筑物監(jiān)測點整體沉降速率很小,沉降均在可控范圍內(nèi),建筑物表面未出現(xiàn)裂縫,基坑開挖對鄰近建筑物無明顯影響。

圖4 37#橋臺基坑周邊建筑物沉降與時間的關(guān)系

3.4 管線沉降

37＃橋臺基坑周邊管線沉降監(jiān)測結(jié)果見如圖5。

圖5 37#橋臺基坑周邊管線沉降與時間的關(guān)系

由圖5可知：基坑開挖期間,GL4監(jiān)測點的沉降量最大(為－1.54 mm),GL5的沉降量最小(為－1.37 mm),均遠(yuǎn)低于預(yù)警值。管線沉降總體穩(wěn)定,基坑開挖對周邊管線的影響很小。

3.5 鄰近鐵路沉降

37＃橋臺基坑鄰近鐵路沉降監(jiān)測結(jié)果見圖6。

圖6 37#橋臺基坑鄰近鐵路沉降與時間的關(guān)系

由圖6可知：基坑開挖過程中,鐵路路基沉降有所增大,主要由施工車輛荷載所引起(出土車輛從鐵路一側(cè)行駛)。其中G1和G5監(jiān)測點距離基坑較遠(yuǎn),其沉降較小；G2監(jiān)測點的沉降最大,為－1.3 mm；G5的沉降最小,為－1.21 mm。隨著基坑回填的完成,日沉降速率趨于穩(wěn)定。基坑開挖對鄰近鐵路的影響基本可忽略。

4 結(jié)論

根據(jù)南坪快速路高架橋37＃橋臺基坑開挖施工監(jiān)測數(shù)據(jù),從基坑開挖施工開始至回填完成期間,基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊建筑物和鄰近鐵路等設(shè)施的變形均小于預(yù)警值,變形較穩(wěn)定,基坑及周邊環(huán)境均處于安全可控狀態(tài)。監(jiān)測點的全面布置能很好地對基坑及周邊設(shè)施實施動態(tài)監(jiān)測,準(zhǔn)確提供基坑變形及周邊建筑等設(shè)施的沉降變化狀況,確保基坑開挖及周邊設(shè)施的安全。