鄰近開挖深基坑的橋梁保護監測分析

俞佳斌,薛 飛

（杭州市城市基礎設施建設發展中心，浙江 杭州 310006）

0 引言

隨著建設行業的高速發展，有限的地面空間日漸無法滿足城市建筑事業不斷發展的需求，由此帶來了建筑物向高、大方向的發展，而基礎工程則自然地呈現出往深、大方向的發展趨勢。伴隨著這些發展和變化，鄰近基坑的橋梁等構筑物樁基礎將不同程度地受到因開挖引起的土層位移而產生的不良影響。國內外已有不少工程，雖然其基坑沒有破壞，但由于變形過大，鄰近基坑周邊的道路、橋梁和建筑物等均產生了不同程度的損壞，引發了重大的經濟損失。例如，Finnoetal（1991）[1]就曾對一個17.7 m的深基坑工程實例進行過觀測分析，其支護體系折除時，鄰近工程樁基的頂部側向偏位依然達到了64 mm；LeeR.G.（1994）[2]曾對倫敦某地鐵站的開挖進行了報道，該隧道處于一幢二層樓房的基礎和另外一幢七層建筑物的樁基礎之間，其中最近的樁基距離隧道縱向軸線5.7 m，監測數據顯示至隧道開挖工作全部完成后，部分樁基已經產生了10.0 cm左右、不同程度的指向隧道方向的偏位。目前，我國多數地方政府根據本地以往的工程經驗結合當地經濟發展與工程建設情況確定了適用于各自城市的橋梁安全保護距離。例?如《北京市城市道路橋梁管理暫行辦法》規定：禁止在橋梁、涵洞前后左右及上下游各50 m范圍內挖砂取土、堆放物料、裝置有礙橋涵正常使用的設施[3]。

杭州市紫金港立交項目中地下隧道深基坑工程施工前，上方高架橋梁已施工完成并通車。該工程開挖過程中，將可能引起坑邊地表沉降，可能對影響范圍內的橋梁墩臺基礎造成側向滑動、下沉。因此，該基坑施工期間對影響范圍內的橋梁進行保護性監測很有必要。

1 橋梁保護監測具體措施

1.1 主要監測內容

（1）施工前、后鄰近橋梁外觀檢查；

（2）施工過程鄰近橋梁墩、臺沉降監測；

（3）施工過程鄰近橋梁墩、臺水平位移監測；

（4）施工過程鄰近橋梁墩、臺垂直度監測。

1.2 監測作業方法

橋梁保護性監測墩臺編號及測點位置見圖1，即 NS10、NS11、ZJ08-1、ZJ08-2、ZJ09-1、ZJ09-2 共6個測點。并現場施測各監測點的高程、初始坐標和橋墩垂直度等初始監測數據。

1.3 監測頻率

每個監測對象的監測周期分為3個階段：施工前期，施工期和穩定期，施工前期是指基坑尚未施工的時間，該階段只需對監測點施測一次，取得各監測點的初始測量值，施工期指監測點施工開始到施工結束為止；穩定期是指基坑底板施工結束后的繼續跟蹤監測階段，一般一個月或兩個月觀測一次，直至最后3個觀測周期的變形量小于觀測精度為止。不同施工階段監測頻率見表1。

圖1 橋梁監測測點分布圖及測點編號

表1 監測頻率

2 橋梁保護監測數據分析

通過對橋梁墩臺監測過程中的數據進行統計、分析，得出基坑開挖不同時期各墩臺變化情況如下（以具有代表性的NS10和ZJ09-1測點為例）。

2.1 墩臺沉降監測結果分析

基坑開挖不同時期，墩臺NS10和ZJ09-1測點累計沉降量～時間變化曲線見圖2、圖3。

圖2 NS10累計沉降～時間變化曲線（單位：mm）

圖3 ZJ09-1累計沉降～時間變化曲線（單位：mm）

從圖2中可以看出：

（1）2017年2月25日～2017年6月5日的觀測過程中，NS10沉降監測點的累計沉降量在-1.2～0.4 mm之間，未達到警戒值。

（2）隨著基坑土方開挖，各監測點的沉降量略有增加。在基坑開挖到設計深度時，最大累計沉降量為-1.2 mm。

（3）墩臺監測點的沉降變化均呈收斂趨勢，從最后的幾次觀測中可看出，各監測點變化值很小。

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從圖3中可以看出：

（1）2017年2月25日～2017年6月5日的觀測過程中，ZJ09-1沉降監測點的累計沉降量在-1～0.4 mm之間，未達到警戒值。

（2）隨著基坑土方開挖，各監測點的沉降量略有增加。在基坑開挖到設計深度時，最大累計沉降量為-1 mm。

（3）墩臺監測點的沉降變化均呈收斂趨勢，從最后的幾次觀測中可看出，各監測點變化值很小。

可知，在該深基坑工程土方開挖和地下結構施工過程中，橋梁墩臺沉降一直處于受控狀態，沉降值很小，說明橋梁受到基坑施工的影響很小。

2.2 墩臺垂直度監測結果分析

基坑開挖不同時期，墩臺NS10和ZJ09-1測點累計垂直度～時間變化曲線見圖4、圖5。

圖4 NS10累計垂直度～時間變化曲線（單位：%）

從圖4中可以看出：

（1）在2017年2月25日～2017年6月5日的觀測過程中，NS10監測點的累計垂直度在0.01%～0.12%之間，未達到警戒值。

（2）隨著基坑土方開挖，各監測點的垂直度變化略有增加。在基坑開挖到設計深度時，最大累計垂直度變化量為0.12%。

從圖5中可以看出：

（1）在2017年2月25日～2017年6月5日的觀測過程中，ZJ09-1監測點的累計垂直度在0.01%～0.18%之間，未達到警戒值。

（2）隨著基坑土方開挖，各監測點的垂直度略有變化。在基坑開挖到設計深度時，最大累計垂直度變化量為0.18%。

（3）墩臺監測點的垂直度變化均呈穩定趨勢，從最后的幾次觀測中可看出，各監測點變化值很小。

可知，在該深基坑工程土方開挖和地下結構施工過程中，橋梁墩臺垂直度一直處于受控狀態，垂直度數值很小，也說明了橋梁受到基坑施工的影響很小。

圖5 ZJ09-1累計垂直度～時間變化曲線（單位：%）

2.3 墩臺水平位移監測結果分析

基坑開挖不同時期，墩臺NS10和ZJ09-1測點累計水平位移～時間變化曲線見圖6、圖7。

圖6 NS10累計水平位移～時間變化曲線（單位：mm）

從圖6中可以看出：

（1）在2017年2月25日-2017年6月5日的觀測過程中，NS10監測點的累計水平位移量在-1.1～0.6 mm之間，未達到警戒值。

圖7 ZJ09-1累計水平位移～時間變化曲線（單位：mm）

（2）隨著基坑土方的不斷開挖，各監測點的位移變形變化量較小。在基坑開挖到設計深度時，水平位移累計最大值為-1.1 mm。

（3）在基坑開挖完成后的監測過程中，本監測點的水平位移逐漸趨于收斂，從最后的幾次觀測中可看出，各監測點變化值很小。

從圖7中可以看出：

（1）在2017年2月25日-2017年6月5日的觀測過程中，ZJ09-1監測點的累計水平位移量在-1.1～0.6 mm之間，未達到警戒值。

（2）隨著基坑土方的不斷開挖，各監測點的位移變形變化量不大。在基坑開挖到設計深度時，水平位移累計最大值為-1.1 mm。

（3）在基坑開挖完成后的監測過程中，本監測點的水平位移變化逐漸趨于收斂，從最后的幾次觀測中可看出，各監測點變化值很小。

可知，在該深基坑工程土方開挖和地下結構施工過程中，橋梁墩臺水平位移一直處于受控狀態，水平位移數值較小，說明了橋梁結構受到基坑施工的影響很小。

3 結論

通過對受鄰近深基坑開挖影響的既有橋梁墩臺進行監控量測、數據分析，結果表明在該深基坑工程土方開挖和地下結構施工過程中，橋梁墩臺沉降、垂直度及水平位移數值變化均很小，一直未超過報警值，處于受控狀態，說明既有橋梁受到基坑施工的影響很小。這說明本項目的橋梁保護監測有效地指導了實際基坑施工，并確保了既有橋梁的安全運行。