朱曙光

（長(zhǎng)沙中核工程監(jiān)理咨詢(xún)有限公司，湖南長(zhǎng)沙410006）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(xiǎn)最大的工程之一，監(jiān)理如何控制是一個(gè)難點(diǎn)。同陸地的支護(hù)結(jié)構(gòu)施工不同的是，一些跨越江河的橋梁在進(jìn)行基礎(chǔ)施工時(shí)，會(huì)對(duì)維護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性帶來(lái)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(duì)深水基坑支護(hù)施工的重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于建筑主體施工，進(jìn)而影響了支護(hù)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(kāi)挖會(huì)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)及圍堰外的水體產(chǎn)生擾動(dòng)，若未對(duì)基坑施工的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，則會(huì)增加意外事故發(fā)生的可能性，從而延誤施工進(jìn)度，造成不必要的經(jīng)濟(jì)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(kāi)挖緊湊，具有范圍大、深度高的特點(diǎn)。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(yàn)收支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基坑監(jiān)測(cè)等方式進(jìn)行基坑工程施工的監(jiān)理控制，為深水基坑支護(hù)施工的監(jiān)理控制提供了重要的參考依據(jù)，對(duì)建筑工程加大地下空間開(kāi)發(fā)和利用具有現(xiàn)實(shí)意義。

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

1.1 圍堰支護(hù)結(jié)構(gòu)定位

以某市深水基坑支護(hù)施工區(qū)域?yàn)槔?，根?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(kāi)挖深度及墩位承臺(tái)特點(diǎn)，進(jìn)行圍堰支護(hù)結(jié)構(gòu)施工與定位。該施工區(qū)域20～25＃墩位承臺(tái)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(tái)。21～24＃基坑處水深12m，埋深在20m 左右，墩位承臺(tái)均位于水中，河中間水流速度較大，利用鋼箱圍堰做承臺(tái)。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(jìn)場(chǎng)后進(jìn)行分類(lèi)整理，并根據(jù)施工需要的型號(hào)進(jìn)行切割與修正，參考圍堰設(shè)計(jì)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(duì)圍檁支撐的設(shè)置。為了控制圍堰支護(hù)結(jié)構(gòu)的位置，圍堰澆筑的過(guò)程中時(shí)刻觀察重心的偏移情況，保證圍堰重心與支護(hù)結(jié)構(gòu)的中心位置重合，避免圍堰結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重的傾斜。在圍堰下沉至標(biāo)高點(diǎn)后即停止?jié)仓?，將圍堰著床情況和落床位置進(jìn)行檢查和記錄[3]。

1.2 布設(shè)圍堰施工監(jiān)測(cè)點(diǎn)

在完成圍堰拼接后，對(duì)圍堰支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，在圍堰內(nèi)外壁設(shè)置控制點(diǎn)，焊接定位鋼板，主要對(duì)鋼圍堰頂位移，鋼圍堰下放的垂直度以及水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)圍堰變形定期定時(shí)監(jiān)測(cè)，將圍堰各時(shí)期的變化情況進(jìn)行記錄，嚴(yán)格控制圍堰下放，保證下放過(guò)程達(dá)到施工精度要求。分別在圍堰內(nèi)外側(cè)設(shè)置測(cè)點(diǎn)，在圍堰各轉(zhuǎn)角點(diǎn)分別設(shè)置1 個(gè)測(cè)點(diǎn)。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(cè)點(diǎn)布設(shè)通過(guò)吊錘來(lái)實(shí)現(xiàn)，在圍堰下放各個(gè)環(huán)節(jié)，完成封底以及基坑抽水過(guò)程中運(yùn)用吊錘下放測(cè)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(kāi)挖期間的監(jiān)測(cè)頻率在3 次左右，在開(kāi)挖施工結(jié)束后的監(jiān)測(cè)數(shù)值，保持為期7 天的穩(wěn)定后，即可停止監(jiān)測(cè)。由于基坑支護(hù)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(shí)，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，記錄不同環(huán)境變化下的基坑圍堰支護(hù)的沉降變化以及異常情況，并根據(jù)實(shí)際工程情況進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)。

1.3 深水基坑施工風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)。根據(jù)技術(shù)施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)研究區(qū)域基坑施工作業(yè)中的風(fēng)險(xiǎn)源點(diǎn)進(jìn)行危害級(jí)別的評(píng)價(jià)，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(guò)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(jí)別均為3 級(jí)，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(shí)遇到惡劣天氣、河水上漲超過(guò)圍堰頂?shù)奈：Φ燃?jí)為2 級(jí)，在作業(yè)過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生作業(yè)人員溺水事故。綜合上述風(fēng)險(xiǎn)的危害級(jí)別，對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)源點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面分析，在基坑抽水挖泥時(shí)若內(nèi)支撐穩(wěn)定性不佳，則會(huì)增加鋼圍堰變形坍塌的可能性，其基坑開(kāi)挖風(fēng)險(xiǎn)多由施工人員的失誤與錯(cuò)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(shí)時(shí)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(cè)到鋼板樁發(fā)生變形時(shí)，及時(shí)停止插釘，鋼箱下沉?xí)r偏位及時(shí)糾偏，圍堰安裝時(shí)掛好防護(hù)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?chē)O(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(tái)基坑開(kāi)挖與支護(hù)施工主要涉及起重吊裝作業(yè)問(wèn)題。著重對(duì)起重吊裝作業(yè)進(jìn)行安全管理，從而實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。對(duì)于起重吊裝的施工人員進(jìn)行嚴(yán)格管理，所有人員需要經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的職能訓(xùn)練，具備操作機(jī)械設(shè)備的合格資質(zhì)，基坑施工中使用的起重吊機(jī)設(shè)備需要經(jīng)過(guò)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(lèi)合格船員，船舶設(shè)備應(yīng)通過(guò)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(chē)起重制動(dòng)輪等安全保護(hù)裝置，需要符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械進(jìn)場(chǎng)后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，每日定時(shí)進(jìn)行機(jī)械檢修，避免施工作業(yè)時(shí)機(jī)械出現(xiàn)故障，防止意外事故的發(fā)生。施工作業(yè)前進(jìn)行安全技術(shù)交底，保留交底記錄，作業(yè)人員穿戴防護(hù)用品。在起重區(qū)域設(shè)置施工警示標(biāo)志，并對(duì)主要通道進(jìn)行監(jiān)護(hù)，嚴(yán)禁其他無(wú)關(guān)人員進(jìn)入作業(yè)區(qū)。在進(jìn)行起重吊裝的施工時(shí)按照起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范進(jìn)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(hào)統(tǒng)一，口令與手勢(shì)清晰。為了避免因天氣與環(huán)境等客觀因素對(duì)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(shí)驗(yàn)論證分析

為驗(yàn)證方法對(duì)某市深水基坑工程項(xiàng)目支護(hù)結(jié)構(gòu)施工的監(jiān)理控制效果，對(duì)圍堰支護(hù)結(jié)構(gòu)變形情況、坑頂位移情況以及周?chē)h(huán)境沉降等項(xiàng)目進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并對(duì)各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的最大位移值進(jìn)行匯總。從而對(duì)監(jiān)理控制方法的有效性進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)。根據(jù)深水基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工實(shí)際情況，利用全站儀、高精度水準(zhǔn)儀等監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，記錄每天各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的位移數(shù)據(jù)，直到施工完成后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，穩(wěn)定3 天后結(jié)束監(jiān)測(cè)。研究區(qū)域內(nèi)的深水基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工通過(guò)監(jiān)理控制方法進(jìn)行施工，其工程施工過(guò)程中未發(fā)生意外事故。將對(duì)主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容進(jìn)行具體分析說(shuō)明。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)次明細(xì)如表1所示。

表1 深水基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測(cè)點(diǎn)次明細(xì)

由表1 可知各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的點(diǎn)次，其實(shí)際監(jiān)測(cè)點(diǎn)次遠(yuǎn)高于合同要求點(diǎn)次，使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更具有代表性。選取23＃墩3 號(hào)測(cè)點(diǎn)的支護(hù)結(jié)構(gòu)中的圍護(hù)側(cè)向變形結(jié)果進(jìn)行分析，具體側(cè)向變形量監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖1所示。

圖1 23＃墩3 號(hào)測(cè)點(diǎn)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(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)變形較快，這可能是由于支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度變小進(jìn)而導(dǎo)致變形量的增加，在進(jìn)行素混凝土墊層施工后，支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形量逐漸減小，其變形形狀未見(jiàn)明顯的反彎點(diǎn)，說(shuō)明設(shè)置內(nèi)支撐對(duì)剛度較小的支護(hù)結(jié)構(gòu)變形具有較好的控制效果。在底層土開(kāi)挖完成后嵌固底板，基坑深度達(dá)到20m處的變形量接近于0，說(shuō)明該方法對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形具有較好的監(jiān)理控制作用。對(duì)坑頂水平位移的監(jiān)測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 坑頂水平位移實(shí)測(cè)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(guò)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(yàn)，支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移均在30mm 以?xún)?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(guò)對(duì)深水基坑支護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中，對(duì)支撐軸力進(jìn)行分析，其施工工況與上文荷載工況一致，其21＃墩的支護(hù)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(cè)結(jié)果如表3所示。

表3 支撐軸力監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析

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

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)圍堰支護(hù)結(jié)構(gòu)定位，布設(shè)圍堰施工監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分析深水基坑施工風(fēng)險(xiǎn)，管理起重吊裝作業(yè)安全，控制支護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)深水基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工的監(jiān)理控制，取得了一定的研究成果。同時(shí)，由于時(shí)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(duì)圍堰抽水以及圍堰拆除進(jìn)行相關(guān)的監(jiān)理控制研究，對(duì)封底施工涉及較少，未來(lái)還將繼續(xù)擴(kuò)大深水基坑支護(hù)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(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的最大化。