深圳岗头河整治工程变形监测分析

尤 江

(深圳市水务规划设计院股份有限公司，广东 深圳 518131)

岗头河位于深圳市北部，是观澜河的一级支流，其流经梅观高速，在清湖旧桥附近汇入观澜河。河长7.47km，平均比降6.2‰。本次治理范围位于坂田街道五和大道箱涵出口至坂雪岗大道段，全长1785m。河道治理对工程范围内不满足防洪要求的河段进行拓宽，对部分坍塌堤防进行修复并改造阻水箱涵，改造阻水箱涵4座、总长615m，拓宽及重建或修复河道长度1170m，拓宽及重建脱坑水库溢洪道排洪渠191m。

场地土类型为中软土，场地类别为Ⅱ类。本工程基坑安全支护等级为3级，局部为2级，合计32个基坑。因施工过程较多基坑开挖，基坑较深或距离住宅较近，为实时观测基坑下挖对周边建筑物的影响，需对开挖过程中基坑周边的沉降和位移进行监测[1]，以便及时发现隐患，提前采取防范措施，确保河道基坑周边建筑物安全稳定。

1 变形监测内容和时间

根据设计图纸要求，本工程垂直位移、水平位移监测基准网及变形监测等级为二等精度。①沉降监测：支护桩顶沉降监测、坡顶沉降监测、房屋沉降监测、道路沉降监测；②水平位移监测：支护桩顶水平位移监测、坡顶水平位移监测；③深层水平位移监测；④房屋倾斜监测。

岗头河综合整治一期工程第三方监测，监测人员于2018年12月初进场进行沉降、位移基准点的布设，并进行基准网测量工作，根据施工进度对各监测体进行沉降、位移、倾斜、测斜等监测点的布设及数据采集工作。本项目监测时间周期为2018年12月8日至2021年4月15日。

2 基准网的布设及联测

2.1 沉降监测基准网的布设

沉降监测基准点选在变形影响区域之外的稳定的原状土层内，距施工场地相对较远，地基稳固不易破坏的地方，部分基准点利用稳固的建构筑物设立墙水准点[2]。

2.2 沉降监测基准网的观测及数据处理

水准观测应满足“二等”观测要求，采用数字水准仪配合铟瓦尺进行观测。沉降基准点采用闭合水准观测，单尺上点，观测次数为往返各两次，观测顺序为后、前、前、后。观测满足二等水准精度要求。

2.3 水平位移基准点的布设

2.3.1水平位移基准点的布设

基准点选在变形影响区域之外的稳固可靠的位置，基准点点位采用刻框形式，中心为十字“T”型螺杆标志，并用红油漆标明点号。根据施工条件和环境，采用导线网的形式布设水平位移监测基点。基点的选埋符合下列要求：①基点选在基础坚实稳定，易于长期保存，能直接用于水平位移监测，并能安全作业的位置。②点位便于安置仪器设备和操作，视野开阔的位置。

2.3.2水平位移基准点测量

按设计图纸要求，本项目水平位移监测基准网的等级为二等。采用高精度全站仪进行观测。

3 变形监测实施

3.1 监测点布设

根据现场情况，对河道施工支护桩、施工边坡、施工开挖可能会产生影响的周边建(构)筑物进行布点监测。

3.1.1支护桩监测点布设

沿支护桩顶布设观测点，监测点按间距15～30m布置，沉降监测点与水平位移监测点采用共点方式布置，观测点位置选择在通视，不影响施工，便于保护的部位。采用M14的螺杆，用冲击电钻在选定的位置钻孔，然后放入螺杆，四周再用水泥砂浆填实；如支护形式为钢板桩，则在钢板桩顶部使用钢锯刻“十”字标记；上述监测点用红油漆写明点号。例如：CW01、CW02等。

深层水平位移监测点布设于重建箱涵段基坑灌注桩、新建灌注桩挡墙，按50m左右间距布置，测斜点采用PVC管，测斜管内纵向的十字导槽应润滑顺直，管端接口密合，和钢筋笼绑扎于一体，随钢筋笼一起放入地槽内，在后期冠梁施工期间接出冠梁顶[3]。

3.1.2边坡及道路监测点布设

沿边坡顶布设观测点，监测点按间距20m左右布置，沉降监测点与水平位移监测点采用共点方式布置，位置选择在通视处，不影响施工，也便于保护。土质边坡(道路)采用钢筋浇筑混凝土进行布设，首先在设定的边坡顶部挖孔，孔深约0.5m，在孔内埋设Φ20mm长钢筋，钢筋顶部锯成十字标志(便于位移监测)，用混凝土浇筑加固墩。混凝土边坡(道路)直接在具有代表性部位打入钢钉或者螺杆进行布设。

3.1.3房屋及构筑物监测点布设

沉降监测点布设在箱涵施工周边较近的房屋、围墙等位置。监测点埋设在建(构)筑物的竖向结构上，每栋布设2～3点。标志采用“L”型钢筋。

3.2 变形监测方法

沉降观测垂直位移变形点测量布设为水准闭合环，每次从工作基点出发，经过各观测点后再闭合至同一工作基点(即每次垂直位移观测用同一个工作基点起算)。水准观测方法和精度要求与垂直位移基准网相同。

为提高初始值的可靠性，垂直位移观测首次观测时，观测次数为往返各两次。按闭合路线进行观测。平差计算采用简易平差。根据本工程的特点，水平位移监测方法采用极坐标法。深层水平位移监测工作内容包括深层水平位移数据采集以及数据处理、报表生成等。深层水平位移监测采用Sinco 50302510型钻孔测斜仪，该仪器综合误差≤±2mm/15m深度，现场测量自动记录储存。

4 变形监测数据分析

本项目监测项目包括：坡顶沉降及水平位移监测、支护桩沉降及水平位移监测，房屋沉降监测、房屋倾斜监测、支护桩深层水平位移监测[4]。本项目数据统计时间：2018年12月至2021年5月，数据分析如下。

4.1 沉降监测

4.1.1支护桩沉降

施工期间，支护桩顶累计沉降超过3mm的监测点有：W9、W11、W21、W182，截止工程结束，累计沉降最大点为W11(累计沉降-6.6mm)，预警值为40m，累计数据统计见表1。

表1 支护桩累计沉降大于3mm监测点数据统计表 单位：mm

4.1.2坡顶沉降

施工期间坡顶沉降监测累计变化超过10mm的监测点有W12、W13、W19、W41、W52、W23、W24～W30，其中监测点W12累计变化量-97.6mm(超预警值)，预警值为80mm；监测点W19累计变化量-297.7mm(超报警值)，报警值为100mm。数据统计见表2。

表2 坡顶累计沉降大于5mm监测点数据统计表 单位：mm

4.1.3周边房屋沉降

施工期间建构筑物沉降监测累计变化超过5mm的监测点有F11-2、F11-4、F11-5、F54-3、F67-1、F67-2、F67-3、F51-4A、F74-1、F74-3、F74-4、WQ2，变化较大的监测点多数为距离施工作业面较近、无桩基础的建构筑物，其中建筑物监测点F11-5(-61.3mm)、构筑物监测点F51-4A(-87.2mm)累计变化量超报警值，报警值为60mm。数据统计见表3。

表3 建构筑物累计沉降大于5mm监测点数据统计表 单位：mm

4.1.4周边道路沉降监测

施工期间周边道路沉降监测累计变化超过10mm的监测点有D6、D7、D8、D9、D25、D37、D38，截止工程结束，周边道路监测点累计变化最大点为D6、D7(累计变化-26.3mm)，各监测点均未超过设计预警值(48mm)。数据统计见表4。

表4 道路累计沉降大于10mm监测点数据统计表 单位：mm

4.2 水平位移监测

4.2.1支护桩水平位移

从监测数据看，采用灌注桩支护工艺的部位在开挖期间桩顶水平位移数据相对来说变化较小，累计变化均未超设计预警值；但采用钢板桩支护工艺的部位在施工开挖期间桩顶水平位移数据均有不同程度位移情况[5]，其中监测点累计变化超预警值有W176(-43.7mm)、W141(-41.7mm)，预警值为40mm；累计变化超报警值监测点有W11(-94.2mm)、W22(-53.9mm)、W33(-82.6mm)、W133(-58.4mm)、W138(-54.1mm)、W140(-57.6mm)、W177A(-106.3mm)、W178(-119.2mm)报警值为50mm。数据统计见表5。

表5 支护桩累计位移超预报警值监测点数据统计表 单位：mm

4.2.2坡顶水平位移

坡顶水平位移监测累计变化较大点多数在岗头河左岸(0+962—1+222)坡顶及挡墙段，该部位边坡及挡墙距离河道施工部位较近，高差较大，在施工期间有一定位移变化[6]，其中挡墙监测点Q7累计变化量超过设计预警值(8mm)，挡墙监测点Q1～Q6累计变化量超过设计报警值(10mm)；坡顶监测点累计变化量超过报警值的有W28、W29、W113、W114、W115，报警值为100mm；截止工程结束，累计变化最大点为坡顶监测点W113，累计变化-267.1mm。岗头河右岸(0+124—0+238)放坡段坡顶监测点在施工期间局部位置存在一定变化，其中监测点W19在施工期间累计变化量为-178.5mm，超报警值(100mm)。数据统计见表6。

表6 坡顶(挡墙)累计位移超预报警值监测点数据统计表 单位：mm

4.3 深层水平位移监测

从深层水平位移数据来看，各监测点均有不同程度位移变化，位移变化最大值大多位于测斜孔的顶部或上部，累计位移量最大点为5CX-4，累计位移-23.8mm，埋深0.5m，该点位于5节点左岸上游。整个施工过程中，所有深层水平位移监测点均未超过设计预警值(56mm)。数据变化较大点统计见表7。

表7 深层水平位移累计变化较大监测点数据统计表

4.4 房屋倾斜监测

从房屋倾斜监测数据来看，进行倾斜监测的房屋监测数据变化均较小，房屋主体受河道施工影响较小。

5 变形监测数据分析

结合整个施工过程监测数据变化规律及现场巡视工作分析：岗头河沿岸建筑物多数具有桩基础，建筑结构较为稳定，施工期间监测数据变化均较小，监测数据及现场巡查表明，本项目河道施工对其影响较小。但部分施工开挖部位周边的建构筑物年份较为久远，且无基础，施工开挖后受力不均匀，监测数据呈现一定的沉降变化，个别部位出现较为明显的裂缝；其中有2个监测点累计变化超报警值(60mm)，分别为F11-5(-61.3mm)、F51-4A(-87.2mm)，后期已对两处建构筑物进行拆迁及修复。

从监测数据来看，整个施工期间，周边道路局部位置受河道施工影响呈现一定沉降变化，但均未超设计预警值，截止工程结束，累计变化最大值为-26.3mm(D6、D7)。

支护桩支护形式包含灌注桩、钢板桩等，其中采用灌注桩支护形式部位其较好刚度优势体现在开挖过程中各项监测数据变化均较小，各项监测数据均在设计预警值范围内；采用钢板桩支护形式局部位置在施工开挖期间呈现一定位移变化，其中有2个监测点累计变化超预警值(40mm)，分别为W141(-41.7mm)、W176(-43.7mm)，有8个监测点超报警值(50mm)，分别为W11(-94.2)、W22(-53.9)、W33(-82.6mm)、W133(-58.4mm)、W138(-54.1mm)、W140(-57.6mm)、W177A(-106.3mm)、W178(-119.2mm)。

放坡开挖施工的部位基坑较浅，一般无临近建构筑物或距离基坑较远，从监测数据可以看出，放坡开挖采用喷锚形式进行加固的部位[7]，监测数据变化较小；岗头河右岸(0+124—0+238)段放坡施工期间未进行喷锚加固，数据有一定变化，其中监测点W12累计沉降-97.6mm，超出报警值(80mm)；监测点W19累计沉降-297.7mm、累计位移-178.5mm，超报警值(100mm)。

距离河道较近的高边坡、高挡墙监测数据有一定变化，机械作业震动、土方开挖、雨水冲刷等对其都有一定影响，巡视过程中肉眼能见坡顶、挡墙局部位置出现裂缝、轻微坍塌情况，同时监测数据出现较为明显的沉降、位移变化。变化较大的部位主要在岗头河左岸(0+962—1+222)段，其中挡墙监测点Q7累计变化-8.8mm，超预警值(8mm)；超报警值共11个点，其中挡墙监测点Q1(-51.0mm)、Q2(-44.5mm)、Q3(-41.2mm)、Q4(-30.0mm)、Q5(-19.8mm)、Q6(-17.5mm)超报警值(10mm)，坡顶监测点W28(-168.4mm)、W29(-135.6mm)、W113(-267.1mm)、W114(-166.1mm)、W115(-255.5mm)超报警值(100mm)。

6 结语

根据监测数据可以提前判断监测对象安全稳定情况，便于及时调整施工工艺和施工参数，以实现信息化施工[8]，保障建筑物安全，同时监测数据可以反馈于设计单位便于进一步优化设计。岗头河综合整治一期工程工程施工面跨度大，受各种复杂因素包括地质、水文、周边环境因素等影响，在监测全过程中监测数据分析根据不同环境采用不同的分析方法。工程全过程一经发现监测数据超警戒值，第一时间发出预报警报告，较好地发挥施工作业过程中的安全监控作用，施工单位及时采取相关处理措施，防止了安全施工的发生，全过程未发生风险事故。实践证明，采用上述监测技术措施科学合理。基坑及周边支护安全稳定是岗头河河道整治工程施工顺利的前提，是整个项目的重要开端。因此，加强对河道整治变形监测技术研究意义重大。