朱曙光

（長沙中核工程監(jiān)理咨詢有限公司，湖南長沙410006）

0 引言

近年來，我國社會經(jīng)濟發(fā)展迅猛，橋梁工程數(shù)量較多，大跨度橋梁建設(shè)水上基礎(chǔ)施工是風(fēng)險最大的工程之一，監(jiān)理如何控制是一個難點。同陸地的支護結(jié)構(gòu)施工不同的是，一些跨越江河的橋梁在進行基礎(chǔ)施工時，會對維護結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性帶來一定程度上的影響，出現(xiàn)圍堰變形或圍堰外的江河水滲漏現(xiàn)象。由于橋梁基礎(chǔ)埋深不斷增加，水文地質(zhì)條件也更為復(fù)雜。一些施工單位對深水基坑支護施工的重視程度遠遠低于建筑主體施工，進而影響了支護結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量，其安全性得不到有效保證[1]。地下結(jié)構(gòu)的施工開挖會對圍護結(jié)構(gòu)及圍堰外的水體產(chǎn)生擾動，若未對基坑施工的風(fēng)險進行分析，則會增加意外事故發(fā)生的可能性，從而延誤施工進度，造成不必要的經(jīng)濟損失。深水基坑的水文條件復(fù)雜，由于基坑工程與地下建筑及設(shè)施的距離較近，且基坑開挖緊湊，具有范圍大、深度高的特點。因此，如何保證深水基坑施工的穩(wěn)定性和安全性，提高深水基坑施工的質(zhì)量，是亟待解決的重要難題[2]。以驗收支護結(jié)構(gòu)進行基坑監(jiān)測等方式進行基坑工程施工的監(jiān)理控制，為深水基坑支護施工的監(jiān)理控制提供了重要的參考依據(jù)，對建筑工程加大地下空間開發(fā)和利用具有現(xiàn)實意義。

1 深水基坑支護結(jié)構(gòu)施工的監(jiān)理控制技術(shù)

1.1 圍堰支護結(jié)構(gòu)定位

以某市深水基坑支護施工區(qū)域為例，根據(jù)該地區(qū)水文條件，結(jié)合現(xiàn)有的地質(zhì)資料，綜合考慮基坑開挖深度及墩位承臺特點，進行圍堰支護結(jié)構(gòu)施工與定位。該施工區(qū)域20～25＃墩位承臺埋深較深，其中20＃、25?；勇裆钤?0m 左右，距離河岸邊較近，具有較小的水流荷載和水流壓力，因此考慮鋼板樁圍堰做承臺。21～24?；犹幩?2m，埋深在20m 左右，墩位承臺均位于水中，河中間水流速度較大，利用鋼箱圍堰做承臺。其中20＃、25＃及21～24＃的圍堰底標(biāo)高分別為-15m和-21m，頂標(biāo)高分別為6m和5m，圍堰壁厚1.3m，封底混凝土厚度分別為3m 和5m。圍堰材料進場后進行分類整理，并根據(jù)施工需要的型號進行切割與修正，參考圍堰設(shè)計尺寸，預(yù)先將圍堰導(dǎo)向框、支架及吊裝等配件制作完成，便于將鋼箱圍堰準(zhǔn)確定位，利于對圍檁支撐的設(shè)置。為了控制圍堰支護結(jié)構(gòu)的位置，圍堰澆筑的過程中時刻觀察重心的偏移情況，保證圍堰重心與支護結(jié)構(gòu)的中心位置重合，避免圍堰結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴重的傾斜。在圍堰下沉至標(biāo)高點后即停止?jié)仓?，將圍堰著床情況和落床位置進行檢查和記錄[3]。

1.2 布設(shè)圍堰施工監(jiān)測點

在完成圍堰拼接后，對圍堰支護結(jié)構(gòu)進行動態(tài)監(jiān)測，在圍堰內(nèi)外壁設(shè)置控制點，焊接定位鋼板，主要對鋼圍堰頂位移，鋼圍堰下放的垂直度以及水位進行監(jiān)測。對圍堰變形定期定時監(jiān)測，將圍堰各時期的變化情況進行記錄，嚴格控制圍堰下放，保證下放過程達到施工精度要求。分別在圍堰內(nèi)外側(cè)設(shè)置測點，在圍堰各轉(zhuǎn)角點分別設(shè)置1 個測點。由于圍堰四邊的中間位置具有較大的樁身變形量，因此，該位置的測點布設(shè)通過吊錘來實現(xiàn)，在圍堰下放各個環(huán)節(jié)，完成封底以及基坑抽水過程中運用吊錘下放測量，記錄圍堰的水平偏移量，使用黑白漆在鋼管外側(cè)設(shè)置刻度，鋼板樁內(nèi)側(cè)設(shè)置標(biāo)尺[4]，鋼箱內(nèi)設(shè)置標(biāo)尺。在基坑開挖期間的監(jiān)測頻率在3 次左右，在開挖施工結(jié)束后的監(jiān)測數(shù)值，保持為期7 天的穩(wěn)定后，即可停止監(jiān)測。由于基坑支護結(jié)構(gòu)施工為深水基坑，若遇到降雨洪水，基坑出現(xiàn)滲漏水情況時，應(yīng)繼續(xù)進行監(jiān)測，記錄不同環(huán)境變化下的基坑圍堰支護的沉降變化以及異常情況，并根據(jù)實際工程情況進行定期監(jiān)測。

1.3 深水基坑施工風(fēng)險分析

深水基坑施工主要存在著水上作業(yè)、吊裝起重作業(yè)、基坑作業(yè)等風(fēng)險。根據(jù)技術(shù)施工安全風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)對研究區(qū)域基坑施工作業(yè)中的風(fēng)險源點進行危害級別的評價，其中上下船舶的腳手板設(shè)置不合理、水上水下施工作業(yè)未用浮標(biāo)劃定的水域、圍堰插打過程、鋼箱圍堰下放以及安裝操作不規(guī)范、焊接作業(yè)與降水作業(yè)的危害級別均為3 級，可能導(dǎo)致船舶撞壞圍堰、圍堰斷裂造成物體打擊，人員觸電以及墜落事故[5]。在作業(yè)時遇到惡劣天氣、河水上漲超過圍堰頂?shù)奈：Φ燃墳? 級，在作業(yè)過程中可能會發(fā)生作業(yè)人員溺水事故。綜合上述風(fēng)險的危害級別，對各風(fēng)險源點風(fēng)險進行全面分析，在基坑抽水挖泥時若內(nèi)支撐穩(wěn)定性不佳，則會增加鋼圍堰變形坍塌的可能性，其基坑開挖風(fēng)險多由施工人員的失誤與錯誤操作造成，因此需要采取相應(yīng)的預(yù)防措施。按規(guī)定設(shè)置內(nèi)支撐，實時跟蹤天氣變化情況，觀察河水水位焊接防浪板，并按照航標(biāo)及規(guī)劃航路通行。在監(jiān)測到鋼板樁發(fā)生變形時，及時停止插釘，鋼箱下沉?xí)r偏位及時糾偏，圍堰安裝時掛好防護網(wǎng)，焊接與降水作業(yè)前，檢查用電線路和水泵線路是否安全，并在周圍設(shè)置警示標(biāo)牌。

1.4 起重吊裝作業(yè)安全管理

鋼圍堰的下放、墩位承臺基坑開挖與支護施工主要涉及起重吊裝作業(yè)問題。著重對起重吊裝作業(yè)進行安全管理，從而實現(xiàn)安全生產(chǎn)。對于起重吊裝的施工人員進行嚴格管理，所有人員需要經(jīng)過專業(yè)的職能訓(xùn)練，具備操作機械設(shè)備的合格資質(zhì)，基坑施工中使用的起重吊機設(shè)備需要經(jīng)過安全質(zhì)檢，具備產(chǎn)品合格證。且船舶需要按規(guī)定配備通信、消防、救生等各類合格船員，船舶設(shè)備應(yīng)通過地區(qū)海事局的安全檢查[6]。其中，起吊所用的吊鉤吊環(huán)、鋼絲繩、吊車起重制動輪等安全保護裝置，需要符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)，機械進場后進行現(xiàn)場驗收，每日定時進行機械檢修，避免施工作業(yè)時機械出現(xiàn)故障，防止意外事故的發(fā)生。施工作業(yè)前進行安全技術(shù)交底，保留交底記錄，作業(yè)人員穿戴防護用品。在起重區(qū)域設(shè)置施工警示標(biāo)志，并對主要通道進行監(jiān)護，嚴禁其他無關(guān)人員進入作業(yè)區(qū)。在進行起重吊裝的施工時按照起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范進行，工具取用安全系數(shù)范圍內(nèi)的并定期檢查，起吊作業(yè)中，保證指揮信號統(tǒng)一，口令與手勢清晰。為了避免因天氣與環(huán)境等客觀因素對施工安全產(chǎn)生影響，遇雨霧霾等較為惡劣的天氣則應(yīng)停止作業(yè)。

2 實驗論證分析

為驗證方法對某市深水基坑工程項目支護結(jié)構(gòu)施工的監(jiān)理控制效果，對圍堰支護結(jié)構(gòu)變形情況、坑頂位移情況以及周圍環(huán)境沉降等項目進行了監(jiān)測，并對各監(jiān)測項目的最大位移值進行匯總。從而對監(jiān)理控制方法的有效性進行客觀的評價。根據(jù)深水基坑支護結(jié)構(gòu)施工實際情況，利用全站儀、高精度水準(zhǔn)儀等監(jiān)測設(shè)備進行監(jiān)測，記錄每天各監(jiān)測項目的位移數(shù)據(jù)，直到施工完成后監(jiān)測數(shù)據(jù)，穩(wěn)定3 天后結(jié)束監(jiān)測。研究區(qū)域內(nèi)的深水基坑支護結(jié)構(gòu)施工通過監(jiān)理控制方法進行施工，其工程施工過程中未發(fā)生意外事故。將對主要監(jiān)測內(nèi)容進行具體分析說明。各監(jiān)測點次明細如表1所示。

表1 深水基坑支護結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測點次明細

由表1 可知各監(jiān)測項目的點次，其實際監(jiān)測點次遠高于合同要求點次，使監(jiān)測數(shù)據(jù)更具有代表性。選取23＃墩3 號測點的支護結(jié)構(gòu)中的圍護側(cè)向變形結(jié)果進行分析，具體側(cè)向變形量監(jiān)測結(jié)果如圖1所示。

圖1 23＃墩3 號測點側(cè)向變形

由圖1 可知，深水基坑抽水到-4m和第二層抽水到-8m施作第一道支撐和第二道支撐，第一道支撐施工完成后，其支護結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形未發(fā)生明顯變化。在第二道施工完成后的支護結(jié)構(gòu)變形較快，這可能是由于支護結(jié)構(gòu)剛度變小進而導(dǎo)致變形量的增加，在進行素混凝土墊層施工后，支護結(jié)構(gòu)的變形量逐漸減小，其變形形狀未見明顯的反彎點，說明設(shè)置內(nèi)支撐對剛度較小的支護結(jié)構(gòu)變形具有較好的控制效果。在底層土開挖完成后嵌固底板，基坑深度達到20m處的變形量接近于0，說明該方法對支護結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形具有較好的監(jiān)理控制作用。對坑頂水平位移的監(jiān)測結(jié)果如表2所示。

表2 坑頂水平位移實測匯總

由表2 可知，坑頂水平位移隨抽水和挖泥深度的增加而逐漸增大，表中較為客觀地展示了施工過程中坑頂水平位移的變化規(guī)律，在坑頂水平位移隨底板加固完成后，位移量逐漸穩(wěn)定。經(jīng)檢驗，支護結(jié)構(gòu)水平位移均在30mm 以內(nèi)，且內(nèi)支撐彎曲正應(yīng)力均在預(yù)警值范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，證明通過對深水基坑支護施工的監(jiān)理控制后，施工質(zhì)量得到了有效保證，該方法具有可行性。在工程中的支護結(jié)構(gòu)監(jiān)測中，對支撐軸力進行分析，其施工工況與上文荷載工況一致，其21＃墩的支護結(jié)構(gòu)的支撐軸力在不同荷載施工工序下的內(nèi)力監(jiān)測結(jié)果如表3所示。

表3 支撐軸力監(jiān)測結(jié)果與分析

由表3 可知，在工程中，對撐內(nèi)力大約為角撐內(nèi)力的2 倍，由此可知支護結(jié)構(gòu)中場邊重點的變形量高于短邊變形量，監(jiān)測結(jié)果與實際支護結(jié)構(gòu)施工情況相符。同時，不同層的支撐內(nèi)力存在著一定的差異，其中對撐具有較大差異。因此，監(jiān)理部門可以在設(shè)計中就此進行優(yōu)化，進行監(jiān)測指標(biāo)的校核，根據(jù)支撐軸力監(jiān)測結(jié)果及時了解支護結(jié)構(gòu)的受力情況，確保支護結(jié)構(gòu)安全工作。

3 結(jié)語

通過圍堰支護結(jié)構(gòu)定位，布設(shè)圍堰施工監(jiān)測點，分析深水基坑施工風(fēng)險，管理起重吊裝作業(yè)安全，控制支護結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，實現(xiàn)了對深水基坑支護結(jié)構(gòu)施工的監(jiān)理控制，取得了一定的研究成果。同時，由于時間和條件的限制，研究還存在著諸多不足，有待于在今后的研究中深入探討，如未對圍堰抽水以及圍堰拆除進行相關(guān)的監(jiān)理控制研究，對封底施工涉及較少，未來還將繼續(xù)擴大深水基坑支護結(jié)構(gòu)施工的監(jiān)理控制范圍，不斷優(yōu)化監(jiān)理控制技術(shù)，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的最大化。