王二鋒

(中鐵二十四局集團有限公司 上海 200071)

1 引言

由于地下環(huán)境的多樣性，深基坑施工受周邊環(huán)境和水文地質條件的影響顯著，理論預測和分析往往與實際差異較大。本項目深基坑由于是在汛期施工，且基坑深度較大，地質條件相對較差，傳統(tǒng)的基坑施工經(jīng)驗不能完全適用。為保證基坑施工過程安全性以及施工質量符合規(guī)范要求，基坑施工過程中需進行實時監(jiān)測[1-3]。通過汛期深基坑施工過程監(jiān)測，可對出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)預警并及時采取相應措施。

2 工程概況

新建鎮(zhèn)江鐵路京杭運河大橋位于江蘇省鎮(zhèn)江市京口區(qū)諫壁鎮(zhèn)馬家村和蔡家村，上部結構采用(76＋136＋76)m的大跨度預應力連續(xù)梁拱橋(見圖1)。主墩35＃墩位于航道東側，部分伸入航道內；而36＃墩則位于航道西側的航道服務區(qū)內，整個承臺均位于陸地上。

河道東側35＃主墩部分承臺位于河道范圍，承臺西北角位于駁岸邊河道范圍6.1 m處，該承臺底處基坑開挖深度約11.956 m?；訃o采用直徑1.0 m的鉆孔灌注樁，樁長為25.0 m，樁間距為1.2 m，四周環(huán)繞布置形成封閉。

河道西側36＃主墩樁基、承臺施工均位于駁岸上方，施工地域位于京杭運河鎮(zhèn)江服務區(qū)內，該承臺處基坑開挖深度約9.251 m。由于離既有的綜合服務樓較近，而且占據(jù)現(xiàn)有部分鋼筋混凝土護壁式擋墻駁岸、護坡，故基坑圍護采用φ1.0 m鉆孔灌注樁，南側、西側滿布，北側和西側布置至既有護壁式擋墻墻踵板處，樁基中心距離承臺邊1.5 m，樁中心間距為1.2 m。

圖1 京杭運河大橋總體布置(單位:m)

3 監(jiān)測特點分析及基坑防護措施

3.1 監(jiān)測特點

本項目施工處地質、地下水及周邊環(huán)境較復雜，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

(1)地質條件:地貌屬長江階地，間夾低山丘陵，地勢起伏較大。根據(jù)地質勘察報告，在勘探深度范圍內可分為9個工程地質層，地質條件復雜。

(2)地下水:根據(jù)地質勘察報告，基坑開挖深度范圍內的地下水為賦存于松散沉積物中的孔隙水和基巖裂縫水，含水介質由7種土層構成。其中①1和③41層是本次施工需要穿越的土層，其具有潛水性質，透水性和富水性一般。由于潛水位隨著降水而變化，雨季水位上升，旱季水位下降，反應敏感，水位變化大，平均水位變化2.0 m左右。地下水主要接受大氣降水和側向徑流補給，排水方式以蒸發(fā)和徑流為主。但是由于本項目施工在6月～10月，正值汛期，將直接影響地下水位變化，對基坑開挖施工安全性影響較大。

綜上所述，本項目施工過程中，如何保證施工過程中基坑穩(wěn)定和安全，特別是汛期地下水位上升時，通過基坑持續(xù)觀測，及時預警異常情況是本項目監(jiān)測的重點和難點[4-6]。

3.2 汛期基坑施工防護措施

為避免汛期京杭運河漲水倒灌入基坑，將35＃墩基坑圍護混凝土圈梁頂標高調整至臨近駁岸頂標高，并在基坑外側5 m范圍外配備足夠的土袋，以便汛期河道水位高于駁岸時及時堆砌擋水墻[7]。

4 監(jiān)測方案

為保證基坑工程及周邊服務設施、地下管線等的安全，對該基坑工程進行監(jiān)測工作。監(jiān)測主要內容包括:(1)水平位移監(jiān)測；(2)豎向位移監(jiān)測；(3)深層水平位移監(jiān)測；(4)地下水水位；(5)支撐內力監(jiān)測[8-10]。測點布置如圖2和圖3所示。

為便于施工過程中及時發(fā)現(xiàn)異常情況，根據(jù)相關規(guī)范規(guī)定，結合設計方提供的理論值，最終確定本項目監(jiān)測預警指標、頻率及設備，見表1～表3?；痈黜棻O(jiān)測預警值以變化速率與累計變化值進行雙控[11-12]。

圖2 35＃墩承臺深基坑測點布置

圖3 36＃墩承臺深基坑測點布置

表1 _監(jiān)測項目預警值

表2 監(jiān)測頻率

表3 監(jiān)測設備

基坑開挖及下部結構施工過程中，若出現(xiàn)以下情況時，應加強監(jiān)測、提高監(jiān)測頻率，同時現(xiàn)場應暫停施工，并根據(jù)后續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢，確定后續(xù)工作計劃，必要時應對基坑進行加固，防止工程事故及人員傷亡出現(xiàn):(1)監(jiān)測數(shù)據(jù)達到報警值；(2)監(jiān)測數(shù)據(jù)變化量較大或者速率加快；(3)出現(xiàn)漏水、剝落等情況；(4)上方地面突然出現(xiàn)較大沉降或嚴重開裂等情況。

5 監(jiān)測結果分析

5.1 水平位移分析

35＃和36＃主墩基坑圍護墻頂部水平向位移時程曲線見圖4和圖5。從圖中可以看出:從圍護結構開始施工到下部結構基本施工完成，圍護墻頂部水平向變形逐漸增大，圍護結構施工前期變形增長較快，隨著施工進展，圍護結構水平位移逐漸趨于穩(wěn)定。35＃墩基坑圍護墻各測點時程曲線變化趨勢基本一致，且各測點最大水平向位移基本分布在2.5～3.8 mm之間，靠近運河測變形較大，靠近岸側變形較小。36＃墩基坑圍護墻各測點時程曲線變化趨勢基本一致，但是各測點累計變形差異較大，其主要分為3種類型:測點P9、P11變形較大，累計變形約3.7 mm；P10、P10-1、P10-2最小累計變形約1.4 mm；其他測點累計變形均在2.5 mm左右，其差異主要是由于36＃墩基坑圍護結構不對稱引起。

圖4 35＃主墩基坑圍護墻頂部水平向位移時程曲線

圖5 36＃主墩基坑圍護墻頂部水平向位移時程曲線

5.2 豎向位移分析

對35＃和36?；邮┕み^程中圍護墻頂部豎向位移進行監(jiān)測，監(jiān)測結果見圖6～圖7。監(jiān)測結果表明，35＃墩和36＃墩圍護結構豎向變形較小，最大累計變形均未超過8 mm。35＃墩各測點變形分布較均勻，測點變形主要分布在6.5～7.3 mm之間。36?；訙y點變形差異較大，其中采用1∶1護坡處基坑豎向變形較小，累計最大變形2.2 mm；采用φ1.0 m鉆孔樁圍護處基坑豎向變形較大，累計最大變形7.0 mm。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，本項目對35?；雍?6基坑圍護結構設置合理。

圖6 35＃主墩基坑圍護墻頂部豎向位移時程曲線

圖7 36＃主墩基坑圍護墻頂部豎向位移時程曲線

5.3 深層水平位移監(jiān)測

35＃和 36＃主墩基坑內深層水平位移時程曲線見圖8～圖9。從圖中可以看出:基坑施工過程中，基坑內壁水平向變形逐漸增大并逐漸趨于穩(wěn)定，其中35?；幼冃沃饕l(fā)生在兩個階段，6月底至7月上旬變形增大至2.0 mm，7月中旬至8月中旬變形較穩(wěn)定，8月中旬到9月中旬變形增長趨勢加劇，9月中旬至10月中旬變形趨于穩(wěn)定，其主要是由于6月底至7月初、8月中旬至9月中旬地下水位逐步升高引起的；36＃基坑變形主要發(fā)生在8月中旬至9月中旬，9月中旬至10月底變形趨勢減小并趨于穩(wěn)定，其主要是由于36＃基坑周邊地下水位在8月中旬至9月中旬變化較劇烈，隨后地下水位逐漸穩(wěn)定。

圖8 35＃主墩基坑測斜TX02時程曲線

圖9 36＃主墩基坑測斜TX03時程曲線

5.4 地下水位監(jiān)測

35＃主墩基坑外地下水水位跟蹤監(jiān)測結果見圖10?；铀粡?016年6月21日采集第一次數(shù)據(jù)至2016年8月16日水位監(jiān)測結束期間，基坑外地下水水位SW01超過預警值1 000 mm，其主要是由于汛期大量降水所致。汛期過后，隨著降水量減少，基坑外地下水水位SW01恢復至正常水位。整個施工期間，35＃墩基坑周圍地下水位基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖10 35＃主墩基坑外地下水水位累計變化量時程曲線

36＃主墩基坑外地下水水位跟蹤監(jiān)測結果見圖11?；铀粡?016年8月19日采集第一次數(shù)據(jù)至2016年9月8日水位監(jiān)測結束期間，基坑外地下水水位隨著基坑開挖逐漸減小，基坑墊層混凝土澆筑完成后，地下水位基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖11 36＃主墩基坑外地下水水位累計變化量時程曲線

5.5 支撐內力監(jiān)測

35＃和36＃主墩基坑混凝土支撐軸力時程曲線見圖12～圖13。從圖中可以看出:隨著基坑開挖施工，35＃墩基坑混凝土支撐軸力逐漸增大，當基坑底板澆筑完成后支撐軸力漸趨穩(wěn)定，施工過程中混凝土支撐最大軸力約105 kN；36＃墩基坑鋼支撐由于基坑開挖施工，致使鋼支撐軸力逐漸增大，當基坑墊層澆筑完成后支撐軸力漸趨穩(wěn)定，施工過程中鋼支撐最大軸力280 kN。

圖12 35＃主墩基坑支撐內力時程曲線

圖13 36＃主墩基坑支撐內力時程曲線

6 結束語

本文以京杭大運河基坑施工過程為依托，結合項目結構特點和水文地質條件，詳細闡述了汛期深基坑施工防護措施及監(jiān)測方法以及汛期基坑監(jiān)測預警方法。通過對基坑開挖監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，主要結論如下:

(1)汛期深基坑變形、地下水位、受力等均受到一定程度的影響，采用汛期防水措施后，各項指標均未超過限值，滿足施工過程安全控制要求。表明本項目采用的防護措施合理，可保證汛期基坑周邊水位穩(wěn)定。

(2)汛期施工的深基坑，可通過建立基坑監(jiān)測系統(tǒng)，對基坑水平位移、垂直位移、深層水平位移、地下水水位、支撐內力等進行跟蹤監(jiān)測，有效保證基坑工程及周邊服務設施、地下管線等的安全。可見，本項目所采用監(jiān)測系統(tǒng)完善，預警值設置合理，可為同類工程施工提供了借鑒。