某特大桥桥墩承台施工监测及安全性分析

邱 磊

（梁山县交通运输局，山东 济宁 272600）

中国经济建设的快速腾飞，带动了交通建设的迅猛发展，随着国家交通线路的进一步拓展，桥梁建设也开始向着大跨径、深基础方向发展。在桥梁基础建设中随着基础深度逐渐加大也导致施工过程中基坑的开挖深度也越来越大，基坑的安全施工也成为了重点问题［1］。本文以某特大桥基础承台施工为背景，对其基坑开挖过程以及开挖完毕进行桥梁承台施工过程对基坑围护扰动影响进行监测，通过实时监测获取监测数据并对其进行分析得到的结果对承台基坑施工进行指导。

1基坑施工概况

本文以某特大桥桥墩承台施工开挖基坑为背景，基坑深度为9.40m，采取钢板桩围堰明挖基础施工方法。钢板桩使用拉森Ivw加强型桩，桩400cm×170cm，有效桩长21m，共242根。

提前施放钢板桩外轮廓线，使用振动锤进行钢板桩打设，基坑内设置3道钢支撑，第一、二道钢支撑采用∅609钢管，第三道支撑采用普通热轧双拼工45b工字钢，围檩采用I45b型工字钢［2］。基坑支护平面图如图1所示。

在钢板桩插设施工完成后，安装第一道钢支撑，进行开挖工作，挖深至4m时安装第二道钢支撑，继续开挖至7.50m安装第三道钢支撑，钢支撑安装完成采取防脱落措施作用于支撑顶面的荷载不大于0.5KN/m挖深到9.40m基坑挖土完成。

图1 基坑支护平面图

挖土工作完成后及时施工15cm素混凝土垫层，垫层养护完成后进行一级承台施工，第三道钢支撑不拆除，施做水泥渗透结晶防腐后埋入承台混凝土，承台施工完成后对一级承台周围与钢板桩之间空隙采用C15素混凝土浇筑，再拆除第二道钢支撑，施工二级承台全部完成后进行土体回填。

2基坑监测

2.1监测内容

为确保基坑安全施工通过仪器设备和监测手段在基坑开挖施工整个过程进行监测工作，具体监测项目有基坑支护体系观察、桩顶竖向位移、桩顶水平位移、基坑外地下水位、深层水平位移、周边地表竖向位移、支撑轴力等项目［3］。具体监测内容及其布点如下：

（1）基坑支护体系观察

掌握在施工开挖过程中土体顶部和围护顶部变化；对开挖后的工程地质与水文地质进行观察记录包含地层岩性、分布及含水情况；对支护裂隙观察描述，裂缝测量；临近建筑物及地面的变形、裂缝的观察描述。对发现问题部位及时汇报。

（2）桩顶竖向位移、桩顶水平位移

观测点设于桩顶冠梁上，观测桩顶水平位移、垂直沉降，以判断围护结构的稳定性，基坑测点数量每边不小于1个；基坑阳角处部位须设点。

（3）基坑外地下水位

基坑内监测点布置：基坑坑外监测点距围护桩2m设观测孔；水位观测管埋置深度应在最低设计水位以下3～5m。

（4）深层水平位移

基坑内监测点布置在基坑周边中部、阳角处；每边不少于一处。测斜管埋设在钢板桩外侧1m处，长度不小于基坑深度H的1.5H，并应大于钢板桩的长度。

（5）周边地表竖向位移

对施工过程中周围土体变化进行观测，基坑周边沿线方向设置不少于2排监测点，排距3～8m，监测点间距10m，第一排监测点距基坑边缘不宜大于2m。在有代表性的部位应设置垂直于基坑边线的监测主断面，每侧监测主断面上的监测点不宜少于4个。

（6）支撑轴力

随着基坑开挖深度加深，对钢支撑受力情况进行监测，基坑内监测点布置在钢支撑两支点1/3位置及两端头位置；每层监测点为3个。每个监测点截面内传感器的设置数量及布置应满足不同传感器的测试要求。在承台施工完成后进行拆除钢支撑回填土体工作中，监测保持连续稳定工作。

具体监测布点如图2所示。

图2 基坑监测布点平面图

2.2监测频率及其标准

本项目监测控制值根据《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB50911-2013）［4］和设计文件等相关要求确定，项目主体结构基坑环境保护控制等级为二级，监测测量累计值达到控制值70%以及监测项目变化速率达到规定值或连续3天超过该值50%时应进行报警处理。

各监测项目频率及控制值见表1。

3基坑安全性分析

监测工作随着施工过程发展进行监测取得监测数据，通过对监测数据的安全性分析进行施工指导。

（1）桩顶竖向位移监测工作从基坑开挖开始进行到承台施工完毕开始土体回填结束，监测过程中共观测24期数据，对桩顶竖向位移数据进行处理得到桩顶竖向位移变化速率曲线图，如图3所示。

图3 变化速率曲线图

通过变化速率曲线图得出：从基坑开挖作业第1次观测记录到第9次观测记录基坑围护各桩顶竖向位移变化速率开始增加且变化速率在0.2mm/d左右波动；当基坑挖掘作业完成进入基坑内承台施工作业到承台浇筑完成及第10次到第15次观测期间，桩顶竖向位移变化速率波动频繁且变化速率值达到最大值0.48mm/d；承台施工完成到基坑回填结束监测工作中，桩顶竖向位移变化速率开始降低且速率波动减小稳定在0.1mm/d左右。

（2）桩顶水平位移监测工作从基坑开挖开始进行到承台施工完毕开始土体回填结束，监测过程中共观测24期数据，对桩顶水平位移数据进行处理得到桩顶水平位移累计变化曲线图，如图4所示。

图4 累计变化曲线图

通过位移累计变化曲线得出：对基坑围护结构水平位移监测过程中，桩顶水平位移整体随着基坑开挖深度增加，土体压力加大对围护桩施加压力，围护桩表现出向坑内方向位移状态，第1次观测开始到第9次观测过程中各个桩顶水平位移累计变化在3mm左右；随着工程进度进入坑内施工第10次观测到第15次观测记录桩顶水平位移变化值开始呈现速率增快趋势；坑内施工完成到土体回填过程中观测记录数据变化趋势开始放缓，整体基坑围护结构变形稳定。整个监测过程中累计位移变化量最大值出现在ZQS1-4点值为12.687mm，数据处于监控量测控制标准累计值范围内符合要求。

监测结果安全性分析：通过对基坑围护结构的竖向位移和水平位移数据变化分析，在基坑作业过程中桩顶竖向位移变化速率和水平位移累计变化值都能反映出基坑整体稳定性，通过两者监测数据分析出在基坑挖掘期间随着挖掘深度逐步加深对围护结构扰动加大导致变化增加，当基坑挖掘作业完成进入基坑内承台施工作业到承台浇筑完成期间连续作业对基坑内部结构扰动频繁，这段期间围护变形加大容易出现垮塌事故［5］，应加强监测工作且应通知施工方在施工过程中应注意减少对基坑围护结构的扰动频率保证其结构的稳定性；承台施工结束后开始对坑内回填土体，围护桩位移变化速率开始降低其变化稳定。

4监测工作总结

监测工作的主要目的是为了在承台基坑开挖过程中掌握基坑结构以及周围土体的稳定情况，及时对其安全情况进行确认向施工方提供精确的监测数据，所以能够保证准确及时的进行监测并对其准确分析数据得到结构变形情况十分重要。为提高监测工作质量提出以下几点对监测工作作出要求：

基坑位移变形监测主要是在开挖土方后进行工作，基坑土方挖走后由于土压力突然变化导致侧壁位移会向基坑内变化，在开挖期间监测工作要时刻注意基坑内壁变化速率情况，在施工过程中侧壁经常会受到各种情况的扰动，如挖土机在进行作业时以及在开挖一定深度进行支护结构安装等情况都会对基坑侧壁位移变化产生影响。监测人员在施工过程应注意这些问题对监测数据的影响。

在监测过程中要加强对监测点以及监测设备的保护工作，在承台施工过程中施工车辆以及施工材料都会进入监测场地，对于监测工作会造成一定程度的影响工作人员要及时与施工方沟通尽快将影响降低，保证监测工作和监测数据的连续性稳定性。

5结语

（1）通过对监测数据信息处理精确掌握基坑变形情况，桩顶竖向位移变化速率值达到最大值0.48mm/d以及桩顶水平位移累计变化量最大值为12.687mm，二者数据均在监控量测控制标准累计值范围内基坑在施工过程中处于安全稳定状态。

（2）对监测数据进行安全性分析，得出在基坑施工过程中围护结构处于向下沉降且向坑内方向位移状态。坑内施工时期对基坑内部围护结构扰动严重，应及时向施工方反映减小对围护的扰动。