臨淮崗復線船閘施工基坑變形監測方案研究

李浩軍

（安徽省臨淮崗洪水控制工程管理局,安徽 合肥 230088）

0 引言

水利工程多建于臨湖臨河位置，其主體建筑物主要是在圍堰內施工。圍堰內構筑物的安全穩定受周邊河湖水位的變化影響較大。此外，水利工程往往有防汛度汛的需求，汛期內根據洪水等級的不同，基坑監測在監測項目、頻次及預報上有更為嚴格的需求[1]。相比土建工程施工，修建水利工程需要考慮的因素較多，施工難度較大[2]。通過布置監測點，對工程重點部位進行實時監控，是掌握水利工程現場施工情況、保證工程施工安全的有效措施[3]。因此，為確保水利工程主體建筑物施工安全順利進行，根據水利工程的特點有針對性與系統性地對水利工程基坑進行安全監測是十分必要的[4]。本文制定的監控量測方案包括表層水平位移和豎向位移、鋼筋應力、深層水平位移等重要組成部分，通過分析現場監測數據，能夠準確了解工程現場施工狀況，確保工程整體施工質量。

1 工程概況及監測目的

臨淮崗洪水控制工程是控制淮河干流洪水、提高淮河中游防洪標準的戰略性工程，它為防洪保護區內1000 多萬畝耕地、700 多萬人口及沿淮的重要城市、工礦和交通干線的防洪安全提供了重要的保障，對促進流域內經濟社會發展有著十分重要的地位和作用。

原淮河臨淮崗船閘建成于2005 年，500t 級，隨著社會經濟的快速發展的需要，已經無法滿足現有需求。現淮河航道臨淮崗復線船閘為一座2000t 級（II級）船閘，船閘有效尺度為240m×23m×5.2m（閘室長×閘首凈寬×檻上水深）。上下游引航道長分別為832m、410m，寬65m，水深4.8m。主要的建設內容包括：上下閘首，閘室，上下游導航墻，上下游靠船墩，上下游護坦；跨閘交通橋及連接道路；退建城西湖蓄洪堤、復建（受開挖影響部分）主壩；下游局部護岸等。其中，閘首、閘室采用鋼筋砼整體式結構，閘首基坑擬采用放坡開挖、局部設置地連墻支護，基坑底部尺度約為310m×44m×23m（長×寬×深）；上下游導航墻擬采用扶壁式結構，靠船墩擬采用樁基墩臺式結構；引航道及護岸擬采用斜坡式護岸。圍堰擬采用土石圍堰，局部采用雙排地連墻圍堰；蓄洪堤、主壩擬采用均質土堤（壩）結構。本文以臨淮崗復線船閘一期基坑工程為例，介紹其監測點的布置方案。

通過現場巡視和儀器監測，可以及時了解在建工程深基坑及支護結構、圍堰、復建主壩、退建城西湖蓄洪堤、船閘主體結構、上下游引航道護坡及周圍環境在施工過程中動態變化，并對其未來的發展趨勢做出預判，用以指導現場施工[5]。其具體內容如下：

（1）將監測數據與預測值相比較。判斷前一步施工工藝和施工參數是否符合預期要求，以確定和優化下一步的施工參數，做到信息化施工。

（2）為優化設計提供依據，工程監測是驗證工程設計的重要方法。設計計算中未曾考慮或考慮不周的各種復雜因素，可以通過對現場監測結果的分析、研究，加以局部的修改、補充和完善，使設計達到優質安全、經濟合理、施工快捷的目的，確保工程的順利進行。

（3）及時了解基坑開挖施工過程中基坑周邊土體、邊坡的位移及支護結構的內力變化情況。發現異常及時采取措施，防止基坑邊坡失穩或滑坡等工程事故的發生，確保施工的安全性。

（4）為基坑周邊環境中的建筑、各種設施的保護提供依據。通過對基坑周邊進行監測，驗證基坑工程環境保護方案的正確性，及時分析出現的問題并采取有效措施，以保證周邊環境的安全。

2 監測點分布及布置原則

整體工程監測的范圍為船閘基坑（基坑周邊邊坡及基坑2 倍影響范圍內建（構）筑物）及支護結構、復建主壩與退建城西湖蓄洪堤、船閘主體及上下游引航道護坡。本文結合相關規范及設計圖紙，選取一期基坑工程的監測方案進行介紹。

依據規范及設計文件的規定，確定基坑邊坡按每隔50m 或在地基條件較差或地基突變的位置，在基坑邊坡的頂部及中間平臺設置水平、豎向位移觀測點，水平和豎向位移監測點為共用點。雙排樁結構每隔15m 在結構基坑側頂部布設水平、豎向位移觀測點。淮河航道臨淮崗一線船閘、附近建筑物布置變形觀測點，淮河航道臨淮崗一線船閘位于復線船閘左岸，兩船閘中心線距離120m，共布設7 個變形觀測點，其中一期基坑有3 個變形觀測點。另外，在下游雙排樁圍堰結構、上閘首排樁支護結構和下閘首排樁支護結構共選擇四個受力較大斷面，布置深層水平位移觀測點。

在上閘首排樁支護結構和下閘首排樁支護結構各選擇一個受力較大斷面布置鋼筋應力觀測點，鋼筋應力觀測點沿高度方向每隔3m 布置一個。在下游雙排樁圍堰結構立墻外側鋼筋按3m 間距布設監測點，共布設8 個監測點；底板底層鋼筋按3m 間距布設監測點，共布設4 個監測點；雙排樁樁基自樁頂以下按3m 間距布設監測點，樁基單側布設9 個監測點，共布設36 個監測點。具體的一期基坑的監測點布置方案如表1。

表1 一期基坑中監測點布置方案匯總表

臨淮崗復線船閘基坑工程的基坑安全等級為一級。基底標高+4.84～+8.84m，實際基坑開挖深度為現狀自然地面下18.6～26.2m，基坑開挖、降水存在引發如周邊房屋沉降開裂、道路下沉、地面沉降、通訊、電力等管線破裂及地基變形的可能，對周邊重要管線、建（構）筑物以及道路交通有潛在的風險。施工中加強對周圍環境的監測，采取信息化施工，并制定各種搶險應急預案。基坑工程制定的詳細監測方案，主要包括支護結構與坑壁的位移、變形監測、基坑回彈觀測、地下水位觀測、基坑周圍地面及相鄰建筑物變形觀測等，發現問題及時解決，有效地指導基坑施工。基坑南北兩側建筑物結構敏感，在其墻、柱上，分別沿平行、垂直于坑邊的方向上布置沉降監測點。

3 監測頻率與預警

3.1 監測頻率

對于船閘基坑及支護結構，依據規范的要求，在基坑圍護施工、基坑開挖及支護結構施工期間，根據設計要求和現場具體施工工況及監測變形情況，合理安排好各施工工況下的監測頻率，以更合理地為工程施工提供有力的信息支持。船閘基坑及支護結構監測頻率見表2 所示，其中h 表示基坑開挖深度，H 表示基坑設計深度。在施工過程中，根據工程情況和規范的要求適時調整監測頻率。

在施工過程中，如果當監測數據達到預警值、監測數據變化較大或者速率加快、存在勘察未發現的不良地質、超深、超長開挖或未及時加支撐等違反設計工況施工、基坑及周邊大量積水、長時間連續降雨、市政管道出現泄漏、基坑附近地面荷載突然增大或超過設計限值、支護結構出現開裂、周邊地面突發較大沉降或出現嚴重開裂、鄰近建筑突發較大沉降、不均勻沉降或出現嚴重開裂、基坑底部、側壁出現管涌、滲漏或流沙等現象、基坑工程發生事故后重新組織施工、出現其他影響基坑及周邊環境安全的異常情況時，應提高監測頻率。

3.2 監測預警

監測預警值應包括監測項目的累計變化預警值和變化速率預警值。結合本工程特點，依據規范的要求，土質基坑及支護結構監測預警值見表3 所示。當監測數據達到或超過控制標準時，應該立即停止施工，查明原因，經論證分析后方能繼續施工，各項預警值見表3，累計值取絕對值和相對基坑深度（h）控制值兩者的小值；當監測項目的變化速率達到表中規定值或連續3d 超過該值的70%，應予預警；另外底板完成后，監測項目的位移變化速率不宜超過表中速率預警值的70%。其中，H 表示基坑設計開挖深度，f 表示構件承載能力設計值。

當出現監測數據達到監測預警值的累計值、基坑周邊土體的位移值突然明顯增大或基坑出現流沙、管涌、隆起、陷落或較嚴重的滲漏等、周邊建筑的結構部分、周邊地面出現較嚴重的突發裂縫或危害結構的變形裂縫或根據當地工程經驗判斷，出現其他必須進行危險報警的情況時必須立即進行危險報警，并應對基坑支護結構和周邊環境中的保護對象采取應急措施。

4 監測點保護及補救措施

4.1 保護措施

對于水平位移、豎向位移監測點，在觀測墩上用油漆噴射出黑黃相間的條狀警示標志；設置監測點位保護牌。對于深層水平位移監測點，設置監測點位保護牌，測斜管使用保護蓋，防止掉入異物堵塞；制作保護墩；在傳輸線上用標貼紙，標示傳感器編號。對于排樁上的監測點，使用紅漆噴射醒目編號；將傳輸線引至施工影響范圍外的區域，并將傳輸線捆綁放置于邊坡坡頂；在傳輸線上用標貼紙，標示傳感器編號；對作業班組人員進行技術交底，增強其對測點保護重要性的認識。

4.2 補救措施

對于水平位移、豎向位移監測點，在開挖過程中監測點被意外破壞，若在土質結構處需在原點位旁重新挖坑，放置觀測墩；若在混凝土結構需用電鉆進行鉆孔，然后將沉降釘放在孔內。對于深層水平位移監測點，如發生測斜管損壞、堵塞、報廢的情況下，應及時在原孔位處補設土體測斜孔，以保證基坑在開挖過程中的安全。

5 結語

基坑開挖后進行支護是一項復雜的工程問題，進行基坑監測獲取基坑變形位移數據，可為基坑預警提供數據，可以預防基坑出現大變形事故的發生，減少人民群眾的生命財產損失。臨淮崗復線船閘深基坑的開挖深度大，屬于一類基坑，結合基坑支護方案以及工程的實際情況，在觀測點布置監控基坑表面水平位移、數值位移、深層水平位移以及鋼筋應力等多項監測指標。此外，在施工完成后，工程進入到運行期內，也要對工程重點部位進行監測，嚴格保證工程的安全穩定運行■