基坑侵入橋梁安全控制區(qū)對(duì)橋梁的監(jiān)測(cè)研究與分析

劉書文

（武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖北武漢 430058）

1 工程概況

某道排工程下穿軌道交通1號(hào)線A站—B站高架橋梁，侵入軌道交通1號(hào)線高架橋梁安全控制保護(hù)區(qū)。

某道排工程溝槽基坑范圍的軌道交通里程為左K5+315.0～EK5+355.0，軌道交通為高架橋梁結(jié)構(gòu)，為25 m+40 m+25 m三跨連續(xù)梁，大、小里程端均銜接單跨25 m簡(jiǎn)支梁。溝槽基坑兩側(cè)高架橋梁基礎(chǔ)形式為直徑1.5 m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)49～50 m，樁身進(jìn)入巖層，橋樁為摩擦端承樁，承臺(tái)埋深約3.5 m。

臨近軌道交通高架橋范圍，某道排工程溝槽基坑開挖深度為4.3～5.2 m，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用FSP-Ⅳ型拉森鋼板樁+內(nèi)支撐形式，樁長(zhǎng)9 m或12 m。

某道排工程基坑與1號(hào)線高架平面關(guān)系如圖1所示。

圖1 某道排工程基坑與1號(hào)線高架平面關(guān)系

基坑距離軌道交通高架橋樁最小水平凈距約6.42 m，距離軌道交通橋墩最小水平凈距約8.4 m，基坑側(cè)壁土層依次為1-1雜填土、1-2素填土、3-1黏土、3-2淤泥質(zhì)黏土、3-4黏土，基底基本坐落于3-2淤泥質(zhì)黏土、3-4黏土層。

基坑與軌道交通1號(hào)線高架橋樁剖面關(guān)系如圖2所示。

圖2 基坑與軌道交通1號(hào)線高架橋樁剖面關(guān)系

2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及監(jiān)測(cè)控制值

2.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

為保證基坑施工期間軌道交通的安全運(yùn)行，在項(xiàng)目監(jiān)測(cè)前做好初始值調(diào)查及影像采集工作，隨時(shí)掌握開挖及支護(hù)施工整個(gè)過程中輕軌橋墩的動(dòng)態(tài)變化，進(jìn)行信息化施工，在輕軌橋墩及輕軌高架道床設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)[1]。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括輕軌橋墩豎向位移監(jiān)測(cè)、輕軌橋墩水平位移監(jiān)測(cè)、輕軌橋墩傾斜監(jiān)測(cè)、道床豎向位移監(jiān)測(cè)、道床水平位移監(jiān)測(cè)。

輕軌道床及輕軌橋墩監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示。

圖3 輕軌道床及輕軌橋墩監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

2.2 監(jiān)測(cè)報(bào)警控制值

本項(xiàng)目橋墩的豎向位移、橋道床豎向位移控制值不超過5 mm（預(yù)警值4 mm）、橋墩水平位移控制值不超過4 mm（預(yù)警值3 mm），橋墩沉降控制值不超過5 mm（預(yù)警值4 mm），橋墩傾斜控制值不超過2‰（預(yù)警值1.6‰）

3 監(jiān)測(cè)方法

3.1 輕軌道床及橋墩豎向位移監(jiān)測(cè)方法

輕軌道床及輕軌橋墩豎向位移沉降監(jiān)測(cè)使用DNA03電子水準(zhǔn)儀，配合2 m銦鋼條碼尺，外業(yè)觀測(cè)嚴(yán)格按規(guī)范要求的二等精密水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)執(zhí)行。隨現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量得到的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)站平差，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)上，利用統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行粗差探測(cè)檢驗(yàn)，確認(rèn)不含粗差后進(jìn)行整體平差。

3.2 輕軌道床及橋墩水平位移監(jiān)測(cè)方法

輕軌道床及橋墩水平位移監(jiān)測(cè)方法采用徠卡全站儀后方交會(huì)法。采用邊角后方交會(huì)法對(duì)工作基點(diǎn)進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè)，使用新的測(cè)量坐標(biāo)設(shè)站，對(duì)基坑周圍的水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量方法采用極坐標(biāo)法，采用獨(dú)立坐標(biāo)系，距離依據(jù)氣象條件改正，測(cè)得監(jiān)測(cè)點(diǎn)盤左、盤右的坐標(biāo)，計(jì)算監(jiān)測(cè)點(diǎn)盤左、盤右的平均坐標(biāo)，作為變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)測(cè)量值。

利用水平度盤的盤左、盤右測(cè)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平角β，求得監(jiān)測(cè)點(diǎn)方向的方位角α，利用豎直度盤的盤左、盤右測(cè)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的豎直角τ，斜距S需要依據(jù)氣象條件改正，計(jì)算水平距離D，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)X與Y為變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值。

式中：D——水平距離；X、Y——監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)值。

3.3 輕軌橋墩傾斜監(jiān)測(cè)方法

輕軌橋墩傾斜監(jiān)測(cè)采用全站儀坐標(biāo)法，在被測(cè)構(gòu)筑物所在工業(yè)場(chǎng)地建立獨(dú)立坐標(biāo)系，通過高精度全站儀直接觀測(cè)構(gòu)筑物的傾斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)，獲取構(gòu)筑物頂部和底部各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的X方向和Y方向的偏移量，計(jì)算建筑物整體傾斜和位移。歷次傾斜偏移量的變化值與上、下點(diǎn)高差的比值為傾斜率變化值。上、下觀測(cè)標(biāo)志的連線與結(jié)構(gòu)的豎向軸線平行時(shí)，傾斜量與高差的比值為結(jié)構(gòu)的傾斜率。

式中：α——墩柱傾斜率；s——墩柱頂部中心和底部中心的差值（mm）；h——墩柱頂部中心和底部中心的高差（mm）。

4 監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

軌道交通高架橋梁的第三方監(jiān)測(cè)于2021年7月15日進(jìn)行初始狀態(tài)調(diào)查取證，基坑施工前于2021年8月31日進(jìn)行初始值監(jiān)測(cè)，2021年12月15日—2022年2月15日，共進(jìn)行40次軌道交通高架橋梁監(jiān)測(cè)及巡視檢查。

4.1 高架道床的水平位移及沉降監(jiān)測(cè)

高架橋梁道床變形量如圖4所示。

圖4 高架橋梁道床變形量

軌道交通1號(hào)線A站～B站區(qū)間，高架橋梁道床共布置水平位移及沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)各48個(gè)。道床監(jiān)測(cè)期間，巡視未發(fā)現(xiàn)異常，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移量及沉降變化量均未出現(xiàn)明顯變形趨勢(shì)，變形值基本為0，波動(dòng)微小，考慮測(cè)量誤差，可以認(rèn)為高架橋梁道床的水平位移及沉降監(jiān)測(cè)變形處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2 高架橋墩的水平位移、沉降及傾斜監(jiān)測(cè)

高架橋梁橋墩變形量如圖5所示。

圖5 高架橋梁橋墩變形量

軌道交通1號(hào)線A站～B站區(qū)間，高架橋墩共布置水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)及沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)各8個(gè)，布設(shè)橋墩傾斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)位4個(gè)。橋墩監(jiān)測(cè)期間，巡視未發(fā)現(xiàn)異常，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移量、沉降變化量及傾斜變化量均未出現(xiàn)明顯變形趨勢(shì)，變形值基本為0，波動(dòng)微小，考慮測(cè)量誤差影響，表明高架橋梁橋墩變形處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié)語

通過監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，基坑開挖引起的軌道交通高架結(jié)構(gòu)道床最大沉降值為-1.1 mm，最大水平位移為0.9 mm，高架結(jié)構(gòu)橋墩最大沉降值為-0.3 mm，最大水平位移為0.6 mm，橋墩最大傾斜變化率為0.01‰，監(jiān)測(cè)結(jié)果在安全控制標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)，基坑施工對(duì)橋梁影響可控。

通過監(jiān)測(cè)可以了解高架結(jié)構(gòu)的實(shí)際變形情況，為施工提供有價(jià)值的指導(dǎo)性意見。基坑施工過程中應(yīng)充分考慮對(duì)軌道交通高架結(jié)構(gòu)的保護(hù)，施工機(jī)械及施工場(chǎng)地需合理避開軌道交通結(jié)構(gòu)，且橋樁上設(shè)置防撞措施，避免對(duì)軌道交通結(jié)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)造成影響。施工過程需要進(jìn)行全面的監(jiān)控量測(cè)，隨時(shí)反饋信息，指導(dǎo)施工生產(chǎn)，發(fā)生既有高架結(jié)構(gòu)變形速率超過規(guī)定值時(shí)，應(yīng)立即停止施工，啟動(dòng)搶險(xiǎn)預(yù)案。