天津港岸坡變形觀測標準

王洪剛，朱子平

（中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300222）

長期以來，在天津港地區(qū)的碼頭和防波堤（包括護岸）工程建設中，岸坡變形觀測一直是一個重要的內容。而對于觀測的標準，相應規(guī)范中沒有明確的條文規(guī)定，實踐中只能以經驗來確定。本文試對此進行分析，提出一套觀測標準，并結合實際工程進行驗證。

1 相關規(guī)范及規(guī)定

1）JTS141—2011《水運工程設計通則》第2.3條中規(guī)定[1]：水運工程水工建筑物應進行原型觀測設計，而且該條是強制性條文。

2）JTJ218—2005《水運工程水工建筑物原型觀測技術規(guī)范》第3條基本規(guī)定[2]中要求：對于高樁碼頭、斜坡式防波堤和護岸，必須要作水平位移和垂直位移的原型觀測，其觀測方法、觀測設備的選用和觀測點的布置應根據觀測要求和建筑物結構形式確定，并應能全面反映建筑物的工作形態(tài)。在第4.2條水平位移觀測中要求，水平位移沿縱向觀測點的間距宜取20～50m，豎向測點間距可取0.5～1.0m，每個水平位移觀測斷面的觀測點位不應少于2個，觀測點間距宜取6～50m。其觀測周期施工期可根據不同施工階段的需求確定，竣工初期可3～6個月觀測1次，使用期可1～2 a觀測1次，發(fā)生特殊情況時應及時觀測。垂直位移觀測點的位置和數量應按觀測目的和要求確定，每個觀測斷面不得少于2個觀測點。

3）TJT203—2001《水運工程測量規(guī)范》第10.5條滑坡觀測[3]中規(guī)定：滑坡觀測點應設置在滑坡周界附近、滑動量較大和滑動速度較快的軸線方向和滑坡前沿區(qū)等部位，均勻布設滑坡面上的觀測點，滑動量較大和滑動速度較快的區(qū)域應適當加密，滑坡周界外穩(wěn)定的區(qū)域也應設置觀測點。滑坡觀測在雨季宜每半個月或1個月觀測1次，在旱季宜每個季度觀測1次，有特殊情況時應加密觀測次數。在第10.6條沉降觀測中要求：沉降觀測點應結合工程特點布置在沉降或伸縮縫兩側、不同結構分界處、不同基礎和地基交結處、碼頭的前后沿、墩式結構的四角。

4）JTS147-1—2010《港口工程地基規(guī)范》第3條基本規(guī)定[4]中說明：施工期和使用期應對地基進行檢測及監(jiān)測，檢測及監(jiān)測的項目和方法等應符合JTJ218—2005《水運工程水工建筑物原型觀測技術規(guī)范》的有關規(guī)定。在第8.3條堆載預壓法中說明：施工期應檢測地基的水平位移和垂直位移，其控制標準為：水平位移每晝夜不應大于5 mm，對于天然地基沉降每晝夜不應大于10mm。

5）JTS167-1—2010《高樁碼頭設計與施工規(guī)范》的第10.0.13條中說明[5]：設計應對接岸結構的施工提出檢測和監(jiān)測的技術要求。

6）JTJ300—2000《港口及航道護岸工程設計與施工規(guī)范》第3.0.15中[6]說明護岸工程應設置永久觀測點。

7）JTJ298—98《防波堤設計與施工規(guī)范》第3.0.6中[7]規(guī)定沿防波堤軸線應設置一定數量的永久觀測點。在施工和使用期間，對防波堤的沉降、位移和傾斜應定期觀測。

8）在JTJ/T289—97《港口設施維護技術規(guī)程》第5.4條變形測量[8]中要求：新建碼頭、防波堤等水工設施在使用初期應加密測量次數。當設施處于基本穩(wěn)定狀態(tài)后，可逐步減少變形測量的次數。在結構或外形變化部位，應加密設置變形觀測點。

2 變形觀測要求

按照上述相關規(guī)范要求，結合現有天津港碼頭、防波堤、護岸等工程的實際情況及已完成項目的現場檢測結果，得出通常情況下天津港岸坡變形觀測要求如下，對于有特殊要求的工程或臨時工程等可參考執(zhí)行。在天津港的觀測現場，一般岸坡坡頂處采用地面水準儀測量土體的沉降，深層的水平變形則采用測斜儀測量。

2.1 碼頭岸坡變形觀測

2.1.1 觀測點布置

通常可沿碼頭縱向均勻布置兩排測點，一排位于擋土墻軸線附近（陸側），另一排位于最不利圓弧滑動出坡點內側。觀測點間距宜為100m左右，并且每排至少布置3個測點，盡量均勻布置。

2.1.2 觀測頻率

施工開始前觀測初始狀態(tài)時間間隔大于2 d，施工期間每天觀測1次，至全部工程施工結束后5 d左右變形穩(wěn)定為止。碼頭竣工后，結合天津港碼頭的春檢和秋檢，每年2次。觀測過程中若發(fā)現變形曲線變陡、變形速率加快等異常現象，應增加每天觀測的次數，且局部加密觀測點，并及時報警，立即停止施工，研究并采取工程措施。

2.1.3 變形控制參考值

水平位移值≤4.0mm/d（對于已經過地基處理的岸坡建議適當減小），累積總位移值≤30mm；沉降值≤10mm/d。

2.1.4 資料整理

施工期間及時整理實測資料，每半月上報1次。如發(fā)現異常及時采取有關措施，確保施工安全。

2.1.5 天津港國際郵輪碼頭工程實例

天津港國際郵輪碼頭工程位于天津港東疆港區(qū)南端，碼頭岸線長800m。工程在南外堤前沿范圍內進行挖泥作業(yè)，需對南外堤的位移進行觀測。本次觀測范圍從西向東為0+000～1+210m，共布置深層土體位移觀測點9個，埋設標高為-20.0m。儀器埋設后觀測3次確定初值，施工期間（打樁和挖泥）每天觀測1次、其他時間為每周觀測1次，若遇變形較大時加密觀測。共取得監(jiān)測數據206次。累計位移4.28～47.30mm，最大位移δmax=47.30mm；最大位移值發(fā)生在標高0.0～-1.0m處，即原泥面施工圍埝（半圓體）沉降后底部。各觀測點位移數據如表1。

表1 位移觀測數據

從監(jiān)測數據可以看出：國際郵輪碼頭施工區(qū)域CX2號、CX4號觀測點位移較大，觀測點累計位移值已超出設計給定的累計位移值≤30mm的控制標準值，但觀測期內半圓體的位移速率值都處于設計給定的位移速率≤4mm/d標準值內。在某一時間段內位移變化量大的原因是該區(qū)域周邊施工工況多，后方荷載變化對位移影響較大。變形由一般變形（正常施工和土體蠕變影響）和特殊變形（瞬間超載和不利工況集中影響）組成，半圓體深層土體變形由兩種變形疊加而成，其中特殊變形是可控的。

2.2 防波堤、圍埝變形觀測

2.2.1 觀測點布置

通常可沿軸線布置一排觀測點，觀測點間距為200～300m，并且每排至少布置3個測點，盡量均勻布置。

2.2.2 觀測要求

施工開始前觀測初始狀態(tài)時間間隔大于2 d，施工期間每周觀測3～4次，至全部工程施工結束后5 d左右變形穩(wěn)定為止。若周圍需要挖泥或造陸，則在挖泥或造陸結束后0～3個月，每月觀測2次，4～12個月每月觀測1次。工程竣工后，可結合天津港碼頭的春檢和秋檢，每年1～2次。觀測過程中若發(fā)現變形曲線變陡、變形速率加快等異常現象，應增加每天觀測的次數，且局部加密觀測點，并及時報警，立即停止施工，研究并采取工程措施。

2.2.3 變形控制參考值

水平位移值≤4.0mm/d，累積總位移值≤50mm；沉降值≤10mm/d（重要程度不高的或臨時結構可取20mm/d）。

2.2.4 資料整理

施工期間及時整理實測資料，每半月上報1次。如發(fā)現異常及時采取有關措施，確保施工安全。

2.2.5 孔隙水壓力觀測

對于防波堤和護岸，在條件允許的前提下應做孔隙水壓力觀測。其觀測方法為采用孔壓計，用探頭觀測。

1）觀測點布置：通常可沿軸線布置1排觀測點，間距為200～300m，盡量均勻布置。按照JTJ218—2005《水運工程水工建筑物原型觀測技術規(guī)范》第5.4條要求，其觀測點的布置應根據土層厚度確定，當土層厚度大于3m時，每層土測點的總數不應小于3個，同一觀測斷面的測點間距不宜超過2m，應力變化較大的土層測點應加密。

2）觀測要求：加載初期每天觀測1～2次，滿載后可逐步調整至每周觀測1～2次。有特殊要求時應適當加密。

3）資料整理內容同2.2.4條。

2.2.6 天津港南疆港區(qū)神華煤炭碼頭二期工程配套陸域軟基加固工程實例

本工程位于天津港南疆北圍埝以南、南側緊鄰規(guī)劃的神華碼頭二期堆場，東側為南疆臨時隔埝，西側為南疆東部港區(qū)臨時道路。根據設計要求，須在場區(qū)四周修建臨時擋埝，然后吹填砂性土至標高6.2m后，采用真空聯合堆載和堆載預壓方式對該區(qū)域進行地基加固。為保證擋埝施工及吹砂施工期間的穩(wěn)定及半圓體北圍埝和東側擋埝的穩(wěn)定，需對擋埝Q1～Q6段及半圓體圍埝和東側擋埝進行監(jiān)測。

經過近半年的觀測，取得的監(jiān)測數據見表2～表3。各監(jiān)測點在吹砂期間均出現了海側位移，其中最大位移出現在埝體下表層淤泥質土層處（標高-1.0～-2.0m），深層土體位移相比較小，圍埝及岸坡處于安全受控狀態(tài)。

表2 各測斜位移數據統(tǒng)計

表3 沉降數據統(tǒng)計 mm

從監(jiān)測數據分析，吹砂期間埝體及新建圍埝的沉降速率均處于設計控制標準之內，岸坡及圍埝均處于受控狀態(tài)。

2.3 原有碼頭岸坡削坡變形觀測

2.3.1 觀測點布置

通常可沿碼頭縱向均勻布置三排測點，第一排位于碼頭前沿線后1～3m左右位置，第二排位于淤積最高點位置，或前后方承臺交接處，約距碼頭前沿線15～20m左右，第三排位于擋土墻軸線附近（陸側），可結合原有觀測點。觀測點間距宜為30～50m，并且每個結構段盡量布置2個測點，均勻布置。

2.3.2 觀測頻率

施工開始前觀測初始狀態(tài)時間間隔大于2 d，施工期間每天觀測1次，至全部工程施工結束后5 d左右變形穩(wěn)定為止。碼頭竣工后，結合天津港碼頭的春檢和秋檢，每年2次。當挖泥至碼頭前沿時，應先挖一長約50m的試驗段，并觀察前三排樁的樁身是否有開裂和變形，若有碼頭結構施工（如打樁等），施工后再對其進行觀察1次，否則應立即停止挖泥并研究工程措施。觀測過程中若發(fā)現水平位移或沉降達到要求的限制值等異常現象時，應增加每天觀測的次數，且局部加密觀測點，并及時報警，立即停止施工，待原因查明確無危險后再恢復施工。

2.3.3 變形控制參考值

水平位移值≤±2.0mm/d，累積總變形值≤±10.0mm；沉降值≤2.0mm/d，累積總沉降值≤±6.0mm。

接岸結構：水平位移值≤2.0mm/d（擋土墻處根據情況可適當加大），累積總變形值≤±20.0mm；沉降值≤2.0 mm/d，累積總沉降值≤±15.0mm。

2.3.4 天津港第二港埠有限公司7、8號泊位碼頭結構加固改造工程實例

天津港第二港埠有限公司7、8號泊位碼頭結構加固改造工程位于天津港北疆港區(qū)，碼頭前沿設計水深-11.5 m。本次觀測范圍從西向東為0+000～0+360m（以現有碼頭東端為起始點）。儀器埋設后觀測3次確定初值，施工期間挖泥每天觀測1次、其他時間為每周觀測1次。共監(jiān)測100 d（平均天數），取得監(jiān)測數據56次，累計位移在11.72～24.73mm，最大位移δmax=24.73mm；最大位移值發(fā)生在標高-2.5～-4.0m處，即回淤泥面底部。見表4～表5。

表4 深層土體側向位移

表5 沉降監(jiān)測數據 mm

從以上數據可以看出：CX1、CX3觀測點累計位移值已超出設計給定的累計位移值≤20mm的控制標準值，但觀測期內位移速率值都處于設計給定的位移速率≤2mm/d標準值內，且未發(fā)現變形曲線變陡、變形速率加快等異常現象，岸坡處于受控狀態(tài)。對于是否將累計位移值≤20 mm的控制標準適當放寬，目前收集的工程資料樣本數量還不充分，今后可結合工程實踐再論證。

3 結語

通過以上工程實踐證明，前述這套標準是可行的。既保證了岸坡的安全，又具有一定的可操作性，可以推廣應用并進一步完善。需要指出，以上觀測標準為作者在總結天津港地區(qū)的大量工程資料的基礎上得出的結論，在實踐中還需結合特定工程的特點具體分析，靈活應用。

[1] JTS141―2011，水運工程設計通則[S].

[2] JTJ218―2005，水運工程水工建筑物原型觀測技術規(guī)范[S].

[3] TJT203―2001，水運工程測量規(guī)范[S].

[4] JTS147-1―2010，港口工程地基規(guī)范[S].

[5] JTS167-1―2010，高樁碼頭設計與施工規(guī)范[S].

[6] JTJ300―2000，港口及航道護岸工程設計與施工規(guī)范[S].

[7] JTJ298―98，防波堤設計與施工規(guī)范[S].

[8] JTJ/T289―97，港口設施維護技術規(guī)程[S].