貴港蘇灣大橋深基坑變形監(jiān)測(cè)研究

黎 平

（廣西貴港市交通投資發(fā)展集團(tuán)有限責(zé)任公司，廣西 貴港 537000）

0 引言

深基坑工程有助于充分利用日益稀缺的土地資源，但其穩(wěn)定性常常難以保證，甚至可能會(huì)對(duì)周圍的建筑物造成影響。深基坑施工過程中，需要對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、基坑周圍的土體和相鄰的建筑物進(jìn)行全面和系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，才能對(duì)深基坑的安全性以及基坑施工對(duì)周圍建筑物的影響程度進(jìn)行實(shí)時(shí)掌控，以確保深基坑施工的順利開展[1-4]。深基坑施工過程中，如果出現(xiàn)異常情況需要及時(shí)反饋，采取相應(yīng)的工程應(yīng)急措施，必要時(shí)甚至可以調(diào)整施工工藝或修改設(shè)計(jì)參數(shù)[5-7]。

基于此，根據(jù)貴港蘇灣大橋深基坑工程的地質(zhì)條件和施工情況，采用符合工程實(shí)際的監(jiān)測(cè)方法，對(duì)3#和4#墩的深基坑進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置和監(jiān)測(cè)。本文對(duì)測(cè)點(diǎn)布置和監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行介紹，并分析監(jiān)測(cè)結(jié)果，判斷施工方案的合理性和施工過程的規(guī)范性，為類似深基坑工程監(jiān)測(cè)提供參考。

1 工程概況與工程地質(zhì)條件

1.1 工程概況

貴港蘇灣大橋設(shè)計(jì)里程為K1+908.153～K2+588.153，大橋全長(zhǎng)680m，位于半徑4500m的豎曲線上，兩側(cè)橋面縱坡1.2%，橋面寬34.0m，設(shè)2.0%雙向橫坡。大橋?yàn)?跨連續(xù)結(jié)構(gòu)，跨徑組成為（42+131+334+131+42）m。主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土邊主梁結(jié)構(gòu)，橋梁中心線處梁高3.0m，全寬34.0m；斜拉索采用Φ7高強(qiáng)鍍鋅鋼絲束斜拉索，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1860MPa；主塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，自承臺(tái)頂面以上塔高111.0m，橋面以上塔高90.184m；基礎(chǔ)采用鉆孔灌注群樁基礎(chǔ)。3#和4#主塔基礎(chǔ)采用分離式承臺(tái)，承臺(tái)平面尺寸16.8m×16.8m，承臺(tái)厚5.0m；承臺(tái)頂設(shè)厚1.5m塔座，塔座底平面尺寸為11.5m×11.5m、頂平面尺寸為8.5m×8.5m。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和開挖深度判斷，3#墩深基坑為二級(jí)安全防護(hù)（對(duì)應(yīng)排樁支護(hù)），4#墩深基坑為三級(jí)安全防護(hù)，3#墩和4#墩承臺(tái)平面示意圖如圖1所示。

圖1 3#和4#墩承臺(tái)平面示意圖

1.2 工區(qū)建筑物與管線

3#墩位于港北區(qū)木必村，3#承臺(tái)邊距離16.5m處為4層磚混結(jié)構(gòu)建筑物。4#墩位于港南區(qū)蘇灣村，4#承臺(tái)左幅距離4m處有一座水泵房、右幅10m處有一個(gè)鋼筋加工場(chǎng)。地下管線：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，北岸3#承臺(tái)兩側(cè)16.5m范圍外存在木必村廠房區(qū)、居民區(qū)供電、引水、供水及通訊管線；南岸4#主墩旁邊有鐵路水泵房水管。

1.3 工區(qū)地層巖性

（1）第四系人工堆積層

紅褐色、黃褐色素填土，由粉質(zhì)黏土和砂礫組成，砂礫含量約40%～45%，結(jié)構(gòu)松散～緊密，土體結(jié)構(gòu)變化較大。該堆積層主要分布于山體處，欠固結(jié)，堆積年限大于3年，揭示最大厚度約33m。

（2）第四系沖洪積土

黃色、黃褐色粉質(zhì)黏土，可塑～硬塑狀，土質(zhì)不勻，土體含砂礫局部夾強(qiáng)風(fēng)化砂巖碎石，干強(qiáng)度及韌性高，場(chǎng)地揭示標(biāo)高111.00～114.00m，與原地形圖標(biāo)高一致。

（3）石炭系上統(tǒng)基巖

灰白色中風(fēng)化灰?guī)r，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，巖質(zhì)較硬，巖體裂隙發(fā)育，巖體呈塊狀，塊徑約10cm。場(chǎng)地少量鉆孔有揭示，揭示標(biāo)高約90.00m，最大揭示厚度為6m，未鉆穿。

1.4 工區(qū)水文條件

（1）工區(qū)地表水

工區(qū)地表水主要包括人工蓄水、地表徑流和郁江水，其中郁江水對(duì)工程影響最大，并且大多地表水向郁江方向匯集。2021年6月24日實(shí)測(cè)郁江水面寬度約340m，水深約32.15m。郁江水位受季節(jié)和氣候的影響。

（2）區(qū)域洪水水位設(shè)計(jì)

根據(jù)《廣西貴港市城區(qū)防洪工程郁江北堤城區(qū)段初步設(shè)計(jì)報(bào)告》中設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果，采用貴港水文站1936年～2007年洪峰流量系列共72年實(shí)測(cè)資料，并加入1881年和1913年兩場(chǎng)歷史洪水，同時(shí)參考《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》進(jìn)行洪水參數(shù)計(jì)算，貴港水文站100年一遇歸槽流量為1600m3/s，考慮歸槽情況100年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量為20200m3/s。

（3）橋址處水位設(shè)計(jì)

貴港水文站位于青云大橋附近，在建蘇灣大橋工程橋址位于貴港水文站下游約4km處，橋址處設(shè)計(jì)水位按洪水期水面比降推算。設(shè)計(jì)最高通航水位按《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》，采用橋址處20年一遇洪水頻率標(biāo)準(zhǔn)，推算設(shè)計(jì)最高通航水位為47.232m。

2 監(jiān)測(cè)方法與測(cè)點(diǎn)布置

2.1 監(jiān)測(cè)方法

（1）支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測(cè)方法

采用全站儀，按自由測(cè)站法或極坐標(biāo)法對(duì)埋設(shè)于基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)上的水平位移標(biāo)志進(jìn)行觀測(cè)。施工過程中，將各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)每次觀測(cè)得到的坐標(biāo)與基坑開挖前初始測(cè)量值相比較，所得的坐標(biāo)差即為該觀測(cè)點(diǎn)在觀測(cè)周期內(nèi)的累計(jì)位移值。

（2）沉降監(jiān)測(cè)方法

采用精密水準(zhǔn)儀，配合高精度水準(zhǔn)標(biāo)尺，采用幾何水準(zhǔn)觀測(cè)方法，按國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量方法對(duì)埋設(shè)于基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、基坑周邊地表和周邊建筑物上的沉降觀測(cè)標(biāo)志進(jìn)行觀測(cè)。將各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)每次觀測(cè)所得的相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的高程與基坑開挖前測(cè)得的初始高程相比較，所得的高程差即為每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)在觀測(cè)周期內(nèi)的沉降值。

（3）土體深層水平位移監(jiān)測(cè)方法

采用測(cè)斜儀進(jìn)行觀測(cè)，當(dāng)土體發(fā)生位移時(shí)，測(cè)斜管也隨之變形并發(fā)生傾斜變化。將探頭在測(cè)斜管內(nèi)自下而上以一定間距逐段滑動(dòng)量測(cè)，就可獲得每測(cè)段的傾斜角及水平位移增量，通過計(jì)算就可得到任意深度的水平位移。

2.2 測(cè)點(diǎn)布置

（1）3#墩深基坑測(cè)點(diǎn)布置

本次監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括：3#墩深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移和豎向位移監(jiān)測(cè)，左右幅共計(jì)16個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；深層水平位移監(jiān)測(cè)，共計(jì)4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；周邊地表沉降監(jiān)測(cè)，共計(jì)16個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。左幅3#墩深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)、周邊地表沉降監(jiān)測(cè)與深層水平位移監(jiān)測(cè)的測(cè)點(diǎn)編號(hào)分別為ZW1～ZW8、ZB1～ZB8和ZT1～ZT4，右幅3#墩深基坑測(cè)點(diǎn)編號(hào)分別為YW1～YW8、YB1～YB8和YT1～YT4，測(cè)點(diǎn)布置如圖2和圖3所示。

圖2 左幅3#墩深基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖（單位：mm）

圖3 右幅3#墩深基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖（單位：mm）

（2）4#墩深基坑測(cè)點(diǎn)布置

本次監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括：4#墩深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移和豎向位移監(jiān)測(cè)，左右幅共計(jì)16個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；深層水平位移監(jiān)測(cè)，共計(jì)4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；周邊地表沉降監(jiān)測(cè)，共計(jì)16個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；周邊建筑物沉降監(jiān)測(cè)，共4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。其中左幅4#墩深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)位移、周邊地表沉降、周邊建筑豎向位移與深層水平位移監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)編號(hào)分別為ZW1～ZW8、ZB1～ZB8、ZJ1～ZJ2和ZT1～ZT4，右幅4#墩深基坑測(cè)點(diǎn)編號(hào)分別為YW1～YW8、YB1～YB8、YJ1～YJ2和YT1～YT4，測(cè)點(diǎn)布置如圖4和圖5所示。

圖4 左幅4#墩深基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖（單位：mm）

圖5 右幅4#墩深基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖（單位：mm）

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

3.1 3#墩深基坑監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

3#墩左右幅的深基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)水平、豎向位移監(jiān)測(cè)、周邊地表沉降監(jiān)測(cè)及深層水平位移，具體測(cè)量結(jié)果分析如下：

（1）左、右幅3#墩深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)測(cè)點(diǎn)ZW1～ZW8與YW1～YW8水平位移累計(jì)變化量最大值分別為14.8mm和7.9mm，滿足規(guī)范要求的±60mm；最后一次觀測(cè)時(shí)間內(nèi)位移速率分別為1.7mm/d和-2.0mm/d，滿足規(guī)范要求的±5mm/d。

（2）左、右幅3#墩深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)測(cè)點(diǎn)ZW1～ZW8與YW1～YW8豎向位移累計(jì)變化量最大值分別為-20.8mm和-19.9mm，滿足規(guī)范要求的±40mm；最后一次觀測(cè)時(shí)間內(nèi)位移速率分別為-2.1mm/d和-1.5mm/d，滿足規(guī)范要求的±4mm/d。

（3）左、右幅3#墩深基坑周邊測(cè)點(diǎn)ZB1～ZB8與YB1～YB8地表沉降位移累計(jì)變化量最大值分別為-22mm和-19.5mm，滿足規(guī)范要求的±40mm；最后一次觀測(cè)時(shí)間內(nèi)位移速率分別為-1.8mm/d和-1.9mm/d，滿足規(guī)范要求的±4mm/d。

（4）左、右幅3#墩深基坑深層測(cè)點(diǎn)ZT1～ZT4與YT1～YT4水平位移累計(jì)變化量最大值分別為9.37mm和4.71mm，滿足規(guī)范要求的±90mm；最后一次觀測(cè)時(shí)間內(nèi)位移速率分別為0.57mm/d和0.24mm/d，滿足規(guī)范要求的±5mm/d。

3.2 4#墩深基坑監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

由于4#墩深基坑旁有建筑物，故對(duì)于其監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目除了基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)水平、豎向位移監(jiān)測(cè)、周邊地表沉降監(jiān)測(cè)及深層水平位移外，另外加測(cè)周邊建筑豎向位移，具體測(cè)量結(jié)果分析如下：

（1）左、右幅4#墩深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)測(cè)點(diǎn)ZW1～ZW8與YW1～YW8水平位移累計(jì)變化量最大值分別為13.6mm和17.7mm，滿足規(guī)范要求的±60mm；最后一次觀測(cè)時(shí)間內(nèi)位移速率分別為2.6mm/d和2.7mm/d，滿足規(guī)范要求的±5mm/d。

（2）左、右幅4#墩深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)測(cè)點(diǎn)ZW1～ZW8與YW1～YW8豎向位移累計(jì)變化量最大值分別為-9.4mm和-4.0mm，滿足規(guī)范要求的±40mm；最后一次觀測(cè)時(shí)間內(nèi)位移速率分別為-1.9mm/d和-2.4mm/d，滿足規(guī)范要求的±4mm/d。

（3）左、右幅4#墩深基坑周邊測(cè)點(diǎn)ZB1～ZB8與YB1～YB8地表沉降位移累計(jì)變化量最大值分別為-7.3mm和-6.4mm，滿足規(guī)范要求的±40mm；最后一次觀測(cè)時(shí)間內(nèi)位移速率分別為3.1mm/d和1.9mm/d，滿足規(guī)范要求的±4mm/d。

（4）左、右幅4#墩深基坑深層測(cè)點(diǎn)ZT1～ZT4與YT1～YT4水平位移累計(jì)變化量最大值分別為9.37mm和5.33mm，滿足規(guī)范要求的±90mm，最后一次觀測(cè)時(shí)間內(nèi)位移速率分別為0.48mm/d和0.24mm/d，滿足規(guī)范要求的±5mm/d。

（5）左、右幅4#墩深基坑周邊建筑測(cè)點(diǎn)ZJ1～ZJ2與YJ1～YJ2豎向位移累計(jì)變化量最大值分別為11.58mm和-8.1mm，滿足規(guī)范要求的±80mm；最后一次觀測(cè)時(shí)間內(nèi)位移速率分別為2.1mm/d和1.0mm/d，滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)束語

根據(jù)貴港蘇灣大橋工程情況和工程地質(zhì)條件，對(duì)該橋梁3#墩深基坑和4#墩深基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，結(jié)果是：3#墩深基坑和4#墩深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)測(cè)點(diǎn)、周邊建筑測(cè)點(diǎn)及深層測(cè)點(diǎn)累計(jì)位移均滿足規(guī)范要求，且最后一次觀測(cè)時(shí)間內(nèi)位移速率均較小，施工完成后各測(cè)點(diǎn)位移趨于穩(wěn)定，說明該大橋3#墩和4#墩深基坑施工方案合理，施工過程規(guī)范，滿足要求。總之，深基坑施工中影響安全的因素較多，每個(gè)深基坑工程的情況差異較大，應(yīng)結(jié)合深基坑的實(shí)際情況，開展施工監(jiān)測(cè)。