南坪高架邻铁桥台基坑施工监测及安全性分析

伍峻

(1.深圳市启泰建设集团有限公司,广东 深圳 518000；2.广东省建筑工程监理有限公司,广东 广州 510000)

近年来,随着城市地下空间及交通基础设施建设越来越多,基坑开挖施工不可避免。由于城市地下空间综合利用有限,基坑施工场地被限制在狭小空间,给基坑施工带来极大不便。加上开挖深度日益加大,基坑开挖引起的基坑变形及对周边建筑物等结构设施的影响逐渐得到重视。马明全等提出了一种分析基坑开挖对周边建筑物影响的简化方法；舒志乐等根据短期监测数据,采用指数平滑法预测了基坑安全指标的变化趋势；乌青松等将嵌岩式排桩支护结构应用于深基坑支护；曹伟等运用三维有限元软件,结合施工监测数据,分析了基坑受力与变形；于忠波等分析了深基坑开挖施工对地下管线的影响；李帅等建立BP神经网络模型,对不同工况下深基坑桩体的水平位移进行了预测分析；陈致富等将三维激光技术应用于基坑变形监测。通过监测,可提前预知基坑变形及对周边环境的影响程度、基坑受力与变形变化趋势,为基坑开挖施工提供安全保障,具有重要的工程意义。

1 工程概况

南坪快速路高架桥(K4＋947.7—K6＋934.8)全长2 012.309 m,其中延长线段K6＋791—K7＋403[含麒麟立交K7＋372.584—565.852,即跨广深(广州—深圳)高速公路的桥梁]总长804.11 m。南坪快速路高架桥骑跨在平南铁路上方的长度约1 880 m,该段桥梁左右幅23＃～52＃墩柱均邻近平南铁路,桥梁承台基坑开挖可能对铁路路基变形及稳定性产生影响。为确保铁路路基的安全稳定,对37＃桥台基坑开挖期间的变形进行监测。

37＃桥台基坑所在场地平整,基坑开挖面积约30 m2,开挖深度4.45～5.65 m,采用钢板桩支护。

2 施工监测方案

为确保南坪快速路高架桥桥台基坑邻近铁路及周边建筑物和管线的安全,对基坑开挖过程中基坑围护桩顶沉降及水平位移、周边建筑物、铁路路基和管线的沉降等进行监测,准确采集支护结构顶及周边环境的变形数据,分析判断基坑的安全状态。

2.1 监测点布设

根据JGJ 120－2012《建筑基坑支护技术规程》,结合工程现场情况布置监测点：在37＃桥台基坑沿边线中点、角点各布置1个沉降及水平位移监测点,共12个；在周边建筑物分别沿平行、垂直于坑边的方向布设沉降监测点5个；在周边管线正上方每隔10 m,并在管线节点加设沉降监测点,共5个；在邻近铁路路基底布置5个沉降监测点(见图1)。

图1 37#桥台基坑监测点平面布置

2.2 监测周期及频率

根据GB 50497－2009《建筑基坑工程监测技术规范》,设定37＃桥台基坑的监测周期为从基坑开挖施工开始至基坑回填到地面标高结束,共计50 d。监测频率见表1。

表1 基坑监测频率

2.3 控制值与预警值

(1)基坑桩顶最大水平位移、最大沉降允许值为0.01h(h为基坑深度)与80 mm中的较小值；位移警戒值按最大水平位移允许值的80%控制,该基坑的预警值为56 mm。

(2)周边建筑物、管线及邻近铁路的沉降量按30 mm控制,警戒值按24 mm控制,确保基坑开挖期间周边建筑物、管线及邻近铁路的安全和正常使用。

2.4 监测控制网建设

2.4.1 沉降监测控制网

沉降监测控制网的基准点设置在监测点主体外,在便于观测、稳定的区域埋设沉降基准点1个,埋设的标石规格为水泥地螺栓或地面水泥桩加固。水准测量采用Trimble DiNi电子水准仪(标称精度为0.3 mm/km),配合2 m条形码因瓦水准标尺。高程控制(基准)网按《国家三、四等水准测量规范》中三等水准观测方法布设,水准路线布设成闭合环线。首次观测时,从城市等级水准点出发,联测全部的工作点、基准点形成闭合水准路线(往返观测)。水准观测闭合差为0.16 mm,其限差满足规范要求,进行整网平差计算得出各基准点的高程。

2.4.2 水平位移监测控制网

水平位移监测基准网(点)全部设置在基坑外,并保证任何一点与其他两点通视,以便每次变形观测前对基准网点相互校核。在便于观测,稳定的区域建立水平位移基准网点1个,埋设的标石规格为水泥地螺栓。水平位移监测基准网联测原有国土资源局的等级控制点。水平位移监测采用高精度全站仪,观测限差等严格按规范执行,整网观测并平差,最大点位中误差为±0.24 mm。

2.4.3 监测控制网的周期性复测

控制网在使用期间,间隔一定时间进行周期性复测,水准网复测闭合差为＋0.12 mm,平面网最大点位中误差为±0.2 mm,复测精度满足规范要求。

3 监测数据及分析

3.1 桥台基坑围护桩顶沉降

37＃桥台基坑围护桩顶沉降监测结果见图2。

图2 37#桥台基坑围护桩顶沉降与时间的关系

由图2可知：随基坑开挖深度的增加,基坑围护桩顶的沉降增大,总体上呈先快后慢的变化规律。其中CJ4点的累计沉降最大(为－4.08 mm),CJ2点的沉降最小(为－3.71 mm),均小于预警值56 mm。基坑回填后,桩顶沉降趋于平缓,沉降速率几乎为零,可认为桩顶沉降已趋于稳定。

3.2 桥台基坑围护桩顶水平位移

37＃桥台基坑围护桩顶水平位移监测结果见图3。

由图3可知：基坑开挖深度增大,基坑围护桩顶的水平位移也增大,其中WY8观测点的累计水平位移为4 mm,WY3观测点的累计水平位移为3.7 mm,水平位移变化速率及累计量均小于预警值。基坑回填后,围护桩顶的水平位移几乎不再变化,可认为围护桩顶水平位移已趋于稳定。

图3 37#桥台基坑桩顶水平位移与时间的关系

3.3 周边建筑物沉降

37＃桥台基坑周边邻近建筑物一侧的5个监测点的沉降监测结果见图4。

由图4可知：随着基坑的开挖,各监测点的沉降增大。F1与F5监测点的沉降速率比其他监测点的小,主要原因是这2个监测点布置在距离基坑较远的建筑物一侧,受基坑开挖的影响较小。F4的累计沉降量最大(为－1.25 mm),F5的累计沉降量最小(为－1.09 mm),且周边建筑物监测点整体沉降速率很小,沉降均在可控范围内,建筑物表面未出现裂缝,基坑开挖对邻近建筑物无明显影响。

图4 37#桥台基坑周边建筑物沉降与时间的关系

3.4 管线沉降

37＃桥台基坑周边管线沉降监测结果见如图5。

图5 37#桥台基坑周边管线沉降与时间的关系

由图5可知：基坑开挖期间,GL4监测点的沉降量最大(为－1.54 mm),GL5的沉降量最小(为－1.37 mm),均远低于预警值。管线沉降总体稳定,基坑开挖对周边管线的影响很小。

3.5 邻近铁路沉降

37＃桥台基坑邻近铁路沉降监测结果见图6。

图6 37#桥台基坑邻近铁路沉降与时间的关系

由图6可知：基坑开挖过程中,铁路路基沉降有所增大,主要由施工车辆荷载所引起(出土车辆从铁路一侧行驶)。其中G1和G5监测点距离基坑较远,其沉降较小；G2监测点的沉降最大,为－1.3 mm；G5的沉降最小,为－1.21 mm。随着基坑回填的完成,日沉降速率趋于稳定。基坑开挖对邻近铁路的影响基本可忽略。

4 结论

根据南坪快速路高架桥37＃桥台基坑开挖施工监测数据,从基坑开挖施工开始至回填完成期间,基坑支护结构、周边建筑物和邻近铁路等设施的变形均小于预警值,变形较稳定,基坑及周边环境均处于安全可控状态。监测点的全面布置能很好地对基坑及周边设施实施动态监测,准确提供基坑变形及周边建筑等设施的沉降变化状况,确保基坑开挖及周边设施的安全。