天津港岸坡變形觀測標準

王洪剛，朱子平

（中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，天津 300222）

長期以來，在天津港地區(qū)的碼頭和防波堤（包括護岸）工程建設(shè)中，岸坡變形觀測一直是一個重要的內(nèi)容。而對于觀測的標準，相應(yīng)規(guī)范中沒有明確的條文規(guī)定，實踐中只能以經(jīng)驗來確定。本文試對此進行分析，提出一套觀測標準，并結(jié)合實際工程進行驗證。

1 相關(guān)規(guī)范及規(guī)定

1）JTS141—2011《水運工程設(shè)計通則》第2.3條中規(guī)定[1]：水運工程水工建筑物應(yīng)進行原型觀測設(shè)計，而且該條是強制性條文。

2）JTJ218—2005《水運工程水工建筑物原型觀測技術(shù)規(guī)范》第3條基本規(guī)定[2]中要求：對于高樁碼頭、斜坡式防波堤和護岸，必須要作水平位移和垂直位移的原型觀測，其觀測方法、觀測設(shè)備的選用和觀測點的布置應(yīng)根據(jù)觀測要求和建筑物結(jié)構(gòu)形式確定，并應(yīng)能全面反映建筑物的工作形態(tài)。在第4.2條水平位移觀測中要求，水平位移沿縱向觀測點的間距宜取20～50m，豎向測點間距可取0.5～1.0m，每個水平位移觀測斷面的觀測點位不應(yīng)少于2個，觀測點間距宜取6～50m。其觀測周期施工期可根據(jù)不同施工階段的需求確定，竣工初期可3～6個月觀測1次，使用期可1～2 a觀測1次，發(fā)生特殊情況時應(yīng)及時觀測。垂直位移觀測點的位置和數(shù)量應(yīng)按觀測目的和要求確定，每個觀測斷面不得少于2個觀測點。

3）TJT203—2001《水運工程測量規(guī)范》第10.5條滑坡觀測[3]中規(guī)定：滑坡觀測點應(yīng)設(shè)置在滑坡周界附近、滑動量較大和滑動速度較快的軸線方向和滑坡前沿區(qū)等部位，均勻布設(shè)滑坡面上的觀測點，滑動量較大和滑動速度較快的區(qū)域應(yīng)適當加密，滑坡周界外穩(wěn)定的區(qū)域也應(yīng)設(shè)置觀測點?；掠^測在雨季宜每半個月或1個月觀測1次，在旱季宜每個季度觀測1次，有特殊情況時應(yīng)加密觀測次數(shù)。在第10.6條沉降觀測中要求：沉降觀測點應(yīng)結(jié)合工程特點布置在沉降或伸縮縫兩側(cè)、不同結(jié)構(gòu)分界處、不同基礎(chǔ)和地基交結(jié)處、碼頭的前后沿、墩式結(jié)構(gòu)的四角。

4）JTS147-1—2010《港口工程地基規(guī)范》第3條基本規(guī)定[4]中說明：施工期和使用期應(yīng)對地基進行檢測及監(jiān)測，檢測及監(jiān)測的項目和方法等應(yīng)符合JTJ218—2005《水運工程水工建筑物原型觀測技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。在第8.3條堆載預壓法中說明：施工期應(yīng)檢測地基的水平位移和垂直位移，其控制標準為：水平位移每晝夜不應(yīng)大于5 mm，對于天然地基沉降每晝夜不應(yīng)大于10mm。

5）JTS167-1—2010《高樁碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》的第10.0.13條中說明[5]：設(shè)計應(yīng)對接岸結(jié)構(gòu)的施工提出檢測和監(jiān)測的技術(shù)要求。

6）JTJ300—2000《港口及航道護岸工程設(shè)計與施工規(guī)范》第3.0.15中[6]說明護岸工程應(yīng)設(shè)置永久觀測點。

7）JTJ298—98《防波堤設(shè)計與施工規(guī)范》第3.0.6中[7]規(guī)定沿防波堤軸線應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的永久觀測點。在施工和使用期間，對防波堤的沉降、位移和傾斜應(yīng)定期觀測。

8）在JTJ/T289—97《港口設(shè)施維護技術(shù)規(guī)程》第5.4條變形測量[8]中要求：新建碼頭、防波堤等水工設(shè)施在使用初期應(yīng)加密測量次數(shù)。當設(shè)施處于基本穩(wěn)定狀態(tài)后，可逐步減少變形測量的次數(shù)。在結(jié)構(gòu)或外形變化部位，應(yīng)加密設(shè)置變形觀測點。

2 變形觀測要求

按照上述相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合現(xiàn)有天津港碼頭、防波堤、護岸等工程的實際情況及已完成項目的現(xiàn)場檢測結(jié)果，得出通常情況下天津港岸坡變形觀測要求如下，對于有特殊要求的工程或臨時工程等可參考執(zhí)行。在天津港的觀測現(xiàn)場，一般岸坡坡頂處采用地面水準儀測量土體的沉降，深層的水平變形則采用測斜儀測量。

2.1 碼頭岸坡變形觀測

2.1.1 觀測點布置

通常可沿碼頭縱向均勻布置兩排測點，一排位于擋土墻軸線附近（陸側(cè)），另一排位于最不利圓弧滑動出坡點內(nèi)側(cè)。觀測點間距宜為100m左右，并且每排至少布置3個測點，盡量均勻布置。

2.1.2 觀測頻率

施工開始前觀測初始狀態(tài)時間間隔大于2 d，施工期間每天觀測1次，至全部工程施工結(jié)束后5 d左右變形穩(wěn)定為止。碼頭竣工后，結(jié)合天津港碼頭的春檢和秋檢，每年2次。觀測過程中若發(fā)現(xiàn)變形曲線變陡、變形速率加快等異?，F(xiàn)象，應(yīng)增加每天觀測的次數(shù)，且局部加密觀測點，并及時報警，立即停止施工，研究并采取工程措施。

2.1.3 變形控制參考值

水平位移值≤4.0mm/d（對于已經(jīng)過地基處理的岸坡建議適當減?。?，累積總位移值≤30mm；沉降值≤10mm/d。

2.1.4 資料整理

施工期間及時整理實測資料，每半月上報1次。如發(fā)現(xiàn)異常及時采取有關(guān)措施，確保施工安全。

2.1.5 天津港國際郵輪碼頭工程實例

天津港國際郵輪碼頭工程位于天津港東疆港區(qū)南端，碼頭岸線長800m。工程在南外堤前沿范圍內(nèi)進行挖泥作業(yè)，需對南外堤的位移進行觀測。本次觀測范圍從西向東為0+000～1+210m，共布置深層土體位移觀測點9個，埋設(shè)標高為-20.0m。儀器埋設(shè)后觀測3次確定初值，施工期間（打樁和挖泥）每天觀測1次、其他時間為每周觀測1次，若遇變形較大時加密觀測。共取得監(jiān)測數(shù)據(jù)206次。累計位移4.28～47.30mm，最大位移δmax=47.30mm；最大位移值發(fā)生在標高0.0～-1.0m處，即原泥面施工圍埝（半圓體）沉降后底部。各觀測點位移數(shù)據(jù)如表1。

表1 位移觀測數(shù)據(jù)

從監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出：國際郵輪碼頭施工區(qū)域CX2號、CX4號觀測點位移較大，觀測點累計位移值已超出設(shè)計給定的累計位移值≤30mm的控制標準值，但觀測期內(nèi)半圓體的位移速率值都處于設(shè)計給定的位移速率≤4mm/d標準值內(nèi)。在某一時間段內(nèi)位移變化量大的原因是該區(qū)域周邊施工工況多，后方荷載變化對位移影響較大。變形由一般變形（正常施工和土體蠕變影響）和特殊變形（瞬間超載和不利工況集中影響）組成，半圓體深層土體變形由兩種變形疊加而成，其中特殊變形是可控的。

2.2 防波堤、圍埝變形觀測

2.2.1 觀測點布置

通?？裳剌S線布置一排觀測點，觀測點間距為200～300m，并且每排至少布置3個測點，盡量均勻布置。

2.2.2 觀測要求

施工開始前觀測初始狀態(tài)時間間隔大于2 d，施工期間每周觀測3～4次，至全部工程施工結(jié)束后5 d左右變形穩(wěn)定為止。若周圍需要挖泥或造陸，則在挖泥或造陸結(jié)束后0～3個月，每月觀測2次，4～12個月每月觀測1次。工程竣工后，可結(jié)合天津港碼頭的春檢和秋檢，每年1～2次。觀測過程中若發(fā)現(xiàn)變形曲線變陡、變形速率加快等異?，F(xiàn)象，應(yīng)增加每天觀測的次數(shù)，且局部加密觀測點，并及時報警，立即停止施工，研究并采取工程措施。

2.2.3 變形控制參考值

水平位移值≤4.0mm/d，累積總位移值≤50mm；沉降值≤10mm/d（重要程度不高的或臨時結(jié)構(gòu)可取20mm/d）。

2.2.4 資料整理

施工期間及時整理實測資料，每半月上報1次。如發(fā)現(xiàn)異常及時采取有關(guān)措施，確保施工安全。

2.2.5 孔隙水壓力觀測

對于防波堤和護岸，在條件允許的前提下應(yīng)做孔隙水壓力觀測。其觀測方法為采用孔壓計，用探頭觀測。

1）觀測點布置：通?？裳剌S線布置1排觀測點，間距為200～300m，盡量均勻布置。按照JTJ218—2005《水運工程水工建筑物原型觀測技術(shù)規(guī)范》第5.4條要求，其觀測點的布置應(yīng)根據(jù)土層厚度確定，當土層厚度大于3m時，每層土測點的總數(shù)不應(yīng)小于3個，同一觀測斷面的測點間距不宜超過2m，應(yīng)力變化較大的土層測點應(yīng)加密。

2）觀測要求：加載初期每天觀測1～2次，滿載后可逐步調(diào)整至每周觀測1～2次。有特殊要求時應(yīng)適當加密。

3）資料整理內(nèi)容同2.2.4條。

2.2.6 天津港南疆港區(qū)神華煤炭碼頭二期工程配套陸域軟基加固工程實例

本工程位于天津港南疆北圍埝以南、南側(cè)緊鄰規(guī)劃的神華碼頭二期堆場，東側(cè)為南疆臨時隔埝，西側(cè)為南疆東部港區(qū)臨時道路。根據(jù)設(shè)計要求，須在場區(qū)四周修建臨時擋埝，然后吹填砂性土至標高6.2m后，采用真空聯(lián)合堆載和堆載預壓方式對該區(qū)域進行地基加固。為保證擋埝施工及吹砂施工期間的穩(wěn)定及半圓體北圍埝和東側(cè)擋埝的穩(wěn)定，需對擋埝Q1～Q6段及半圓體圍埝和東側(cè)擋埝進行監(jiān)測。

經(jīng)過近半年的觀測，取得的監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2～表3。各監(jiān)測點在吹砂期間均出現(xiàn)了海側(cè)位移，其中最大位移出現(xiàn)在埝體下表層淤泥質(zhì)土層處（標高-1.0～-2.0m），深層土體位移相比較小，圍埝及岸坡處于安全受控狀態(tài)。

表2 各測斜位移數(shù)據(jù)統(tǒng)計

表3 沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計 mm

從監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，吹砂期間埝體及新建圍埝的沉降速率均處于設(shè)計控制標準之內(nèi)，岸坡及圍埝均處于受控狀態(tài)。

2.3 原有碼頭岸坡削坡變形觀測

2.3.1 觀測點布置

通?？裳卮a頭縱向均勻布置三排測點，第一排位于碼頭前沿線后1～3m左右位置，第二排位于淤積最高點位置，或前后方承臺交接處，約距碼頭前沿線15～20m左右，第三排位于擋土墻軸線附近（陸側(cè)），可結(jié)合原有觀測點。觀測點間距宜為30～50m，并且每個結(jié)構(gòu)段盡量布置2個測點，均勻布置。

2.3.2 觀測頻率

施工開始前觀測初始狀態(tài)時間間隔大于2 d，施工期間每天觀測1次，至全部工程施工結(jié)束后5 d左右變形穩(wěn)定為止。碼頭竣工后，結(jié)合天津港碼頭的春檢和秋檢，每年2次。當挖泥至碼頭前沿時，應(yīng)先挖一長約50m的試驗段，并觀察前三排樁的樁身是否有開裂和變形，若有碼頭結(jié)構(gòu)施工（如打樁等），施工后再對其進行觀察1次，否則應(yīng)立即停止挖泥并研究工程措施。觀測過程中若發(fā)現(xiàn)水平位移或沉降達到要求的限制值等異常現(xiàn)象時，應(yīng)增加每天觀測的次數(shù)，且局部加密觀測點，并及時報警，立即停止施工，待原因查明確無危險后再恢復施工。

2.3.3 變形控制參考值

水平位移值≤±2.0mm/d，累積總變形值≤±10.0mm；沉降值≤2.0mm/d，累積總沉降值≤±6.0mm。

接岸結(jié)構(gòu)：水平位移值≤2.0mm/d（擋土墻處根據(jù)情況可適當加大），累積總變形值≤±20.0mm；沉降值≤2.0 mm/d，累積總沉降值≤±15.0mm。

2.3.4 天津港第二港埠有限公司7、8號泊位碼頭結(jié)構(gòu)加固改造工程實例

天津港第二港埠有限公司7、8號泊位碼頭結(jié)構(gòu)加固改造工程位于天津港北疆港區(qū)，碼頭前沿設(shè)計水深-11.5 m。本次觀測范圍從西向東為0+000～0+360m（以現(xiàn)有碼頭東端為起始點）。儀器埋設(shè)后觀測3次確定初值，施工期間挖泥每天觀測1次、其他時間為每周觀測1次。共監(jiān)測100 d（平均天數(shù)），取得監(jiān)測數(shù)據(jù)56次，累計位移在11.72～24.73mm，最大位移δmax=24.73mm；最大位移值發(fā)生在標高-2.5～-4.0m處，即回淤泥面底部。見表4～表5。

表4 深層土體側(cè)向位移

表5 沉降監(jiān)測數(shù)據(jù) mm

從以上數(shù)據(jù)可以看出：CX1、CX3觀測點累計位移值已超出設(shè)計給定的累計位移值≤20mm的控制標準值，但觀測期內(nèi)位移速率值都處于設(shè)計給定的位移速率≤2mm/d標準值內(nèi)，且未發(fā)現(xiàn)變形曲線變陡、變形速率加快等異?，F(xiàn)象，岸坡處于受控狀態(tài)。對于是否將累計位移值≤20 mm的控制標準適當放寬，目前收集的工程資料樣本數(shù)量還不充分，今后可結(jié)合工程實踐再論證。

3 結(jié)語

通過以上工程實踐證明，前述這套標準是可行的。既保證了岸坡的安全，又具有一定的可操作性，可以推廣應(yīng)用并進一步完善。需要指出，以上觀測標準為作者在總結(jié)天津港地區(qū)的大量工程資料的基礎(chǔ)上得出的結(jié)論，在實踐中還需結(jié)合特定工程的特點具體分析，靈活應(yīng)用。

[1] JTS141―2011，水運工程設(shè)計通則[S].

[2] JTJ218―2005，水運工程水工建筑物原型觀測技術(shù)規(guī)范[S].

[3] TJT203―2001，水運工程測量規(guī)范[S].

[4] JTS147-1―2010，港口工程地基規(guī)范[S].

[5] JTS167-1―2010，高樁碼頭設(shè)計與施工規(guī)范[S].

[6] JTJ300―2000，港口及航道護岸工程設(shè)計與施工規(guī)范[S].

[7] JTJ298―98，防波堤設(shè)計與施工規(guī)范[S].

[8] JTJ/T289―97，港口設(shè)施維護技術(shù)規(guī)程[S].