榕江關(guān)埠引水工程施工安全監(jiān)測成果分析

李杰釗

（廣東科正水電與建筑工程質(zhì)量檢測有限公司, 廣東 廣州 510000）

0 引言

該引水工程需采用頂管施工技術(shù)進(jìn)行施工，不會對高速公路上車輛通行造成任何影響，而且還最大限度減輕了對周邊環(huán)境的擾動，更減輕了噪音和灰塵污染，環(huán)保效果極佳。而在引水工程的施工中，為了確保工程的安全，進(jìn)行施工期安全監(jiān)測結(jié)合現(xiàn)場施工具體情況綜合分析驗證設(shè)計指導(dǎo)施工。

1 工程概況

榕江關(guān)埠引水工程的水系為榕江、練江流域，其范圍為廣東省粵東地區(qū)，具體為揭陽市的普寧市和汕頭市的朝陽區(qū)。此項目隸屬普寧市北山村頂管工程。取水源頭為朝陽區(qū)榕江，借助引水管道流到南側(cè)山腳下的加壓泵站前池，經(jīng)過加壓后強迫注入山坡高位水池，然后利用輸水隧洞自流到出水池（普寧市北山村的山腳下），此工程屬普寧市北山村頂管工程。從排水口的溢流堰，引水至兩條通往練江的明渠。該引水工程的路徑布設(shè)于普寧市轄區(qū)和汕頭市潮陽區(qū)，工地周圍遍布地方公路、高速公路和國道等，與周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)、普寧市、揭陽市、汕頭市、潮陽區(qū)相連，交通四通八達(dá)。

2 引水施工安全監(jiān)測布置

2.1 水平位移監(jiān)測

2.1.1 監(jiān)測方法

根據(jù)現(xiàn)場的條件布設(shè)水平位移監(jiān)測點，通常選擇極坐標(biāo)方式。將全站儀設(shè)置在選定的水平位移監(jiān)測點上，將儀器整平對中，之后根據(jù)其他的水平監(jiān)測位移控制點，對監(jiān)測基準(zhǔn)點與監(jiān)測點之間的距離和角度進(jìn)行確定，求出不同監(jiān)測點的坐標(biāo)，在垂直基坑的方向進(jìn)行位移矢量投影，按照不同期間與初始值的對比，經(jīng)過計算求出監(jiān)測點向基坑內(nèi)側(cè)的變形量。

2.1.2 數(shù)據(jù)傳輸及平差計算

平差前要認(rèn)真檢驗控制點的穩(wěn)定性，為了保證獲得可靠的起算數(shù)據(jù)，必須嚴(yán)格比較各期相鄰控制點間的夾角和距離；根據(jù)嚴(yán)密平差的方式利用儀器配套軟件計算平差；數(shù)據(jù)取位在平差后務(wù)必精確到0.10 mm。

綜合以上三點，利用不同期的變形觀測點二維平面坐標(biāo)值，對投影到與監(jiān)測方向垂直的矢量位移進(jìn)行計算，同時計算不同階段變形量、累積變形量、階段變形速率等數(shù)據(jù)。

2.1.3 變形數(shù)據(jù)分析

觀測點穩(wěn)定性分析原則：觀測點的穩(wěn)定性分析是基于穩(wěn)定基準(zhǔn)點的調(diào)整而實施平差成果的計算；通過比較臨近兩期的最大變形量與最大測量誤差進(jìn)行相鄰兩期觀測點的變動分析，一般誤差取兩倍中間，如果變形量沒有超過最大誤差，可以確定該監(jiān)測點在兩個臨近的周期里未曾變動。針對多期變形的監(jiān)測，如果臨近周期變形量不明顯，但多期變形明顯時，就可確定為已經(jīng)變動。

監(jiān)測點預(yù)警判斷分析原則：按照控制標(biāo)準(zhǔn)比較階段變形速率和累計變形量，正常狀態(tài)下累計變形值和階段變形速率不會超過預(yù)警值，如果這兩項指標(biāo)其中一項大于預(yù)警值而小于報警值，就可以確定為預(yù)警狀態(tài)，如果這兩項指標(biāo)其中一項超過報警值而小于控制值，就可以確定為報警狀態(tài)，如果這兩項指標(biāo)其中的一項大于控制值，就可以確定為控制狀態(tài)；一旦監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到警戒值，就要參照巡查信息對各個環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合分析和判斷，包括工程進(jìn)度、基坑圍護結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定、施工措施的落實情況、周邊環(huán)境是否穩(wěn)定等；分析中發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)，要及時通知相關(guān)各方，采取防范和補救的措施。

2.2 沉降位移監(jiān)測

2.2.1 監(jiān)測方法

可以采用幾何水準(zhǔn)測量法進(jìn)行沉降位移監(jiān)測，監(jiān)測設(shè)備采用自帶記錄程序的Trimble-DINI03電子水準(zhǔn)儀觀測，對外業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，監(jiān)測利用閉合水準(zhǔn)路徑時只能監(jiān)測單程；進(jìn)行往返的監(jiān)測必須采用符合水準(zhǔn)路線，平差可利用兩次監(jiān)測高差中數(shù)。監(jiān)測的方位順序為，往測：后、前、前、后，返測：前、后、后、前。

2.2.2 數(shù)據(jù)傳輸及平差計算

完成監(jiān)測后通過數(shù)據(jù)傳輸把形成的電子文件傳送到計算機，檢測合格后進(jìn)行嚴(yán)格平差，可采用儀器配套軟件進(jìn)行平差，然后求出不同點的高程值。平差要根據(jù)以下的要求進(jìn)行：起算點必須是穩(wěn)定的基準(zhǔn)點，檢查獨立的閉合差，并與兩個以上的基準(zhǔn)點相連；根據(jù)嚴(yán)密平差的方式采用配套平差軟件進(jìn)行計算；數(shù)據(jù)取位在平差后必須精確到0.10 mm。

結(jié)合以上幾點，利用變形監(jiān)測點對不同期間的高程值進(jìn)行數(shù)據(jù)計算，包括各期階段沉降量、累計沉降量、階段變形速率等。

2.2.3 變形數(shù)據(jù)分析

利用穩(wěn)定性的基準(zhǔn)點進(jìn)行監(jiān)測點的穩(wěn)定性分析；通過比較臨近兩期的最大變形量與最大測量誤差進(jìn)行相鄰兩期觀測點的變動分析，一般誤差取兩倍中間，如果變形量沒有超過最大誤差，可以確定該監(jiān)測點在兩個臨近的周期里未曾變動。

針對多期變形的監(jiān)測，如果臨近周期變形量不明顯，但多期變形明顯時，就可確定為已經(jīng)變動。

3 現(xiàn)場巡視檢查

3.1 首次巡查

首次巡查的范圍是涉及的道路和地面，重點檢查地面是否有裂縫、是否發(fā)生隆陷情況。如果發(fā)現(xiàn)裂縫就要進(jìn)行標(biāo)識，對裂縫的形態(tài)和位置準(zhǔn)確記錄，利用裂縫讀數(shù)顯微鏡或者游標(biāo)卡尺測量并記錄裂縫的寬度，同時將裂縫和地面隆陷情況進(jìn)行拍照，以作影像資料存檔備用。

3.2 日常巡查

日常巡查的內(nèi)容包括：地面有無裂縫、有無隆起、沉陷、有無冒漿等。針對首次巡查中記錄的裂縫進(jìn)行測量，將現(xiàn)有寬度和初始寬度比較；如果發(fā)現(xiàn)地面新增裂縫或原有裂縫發(fā)展速率超過預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)以及發(fā)現(xiàn)地面隆起、沉陷、冒漿等狀況，必須立刻通報并拍照。日常巡查中必須填寫安全巡查表。

4 結(jié)果分析方法

4.1 統(tǒng)計性分析

取得的初始數(shù)據(jù)會顯得雜亂無章，難以看出其規(guī)律性，必須利用繪圖、制表以及不同方式的方程擬合，對各個監(jiān)測點的累計變形最大值、階段變形最大值、各最大值的變形規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計。

4.2 作圖法分析

該分析法能夠?qū)ξ锢砹恐g的變化關(guān)系、施工影響區(qū)域、監(jiān)測點變形趨勢進(jìn)行醒目地表達(dá)。還可以在圖線上以簡便的方式求出監(jiān)測需要的特定結(jié)果，例如：某期間內(nèi)的階段變形、臨近監(jiān)控點的沉降差異、斜率等，更可以具體地識別某監(jiān)測點的累計變形量。

4.3 預(yù)警情況分析

針對施工中的累計變形和階段變形量超過警戒值的狀況，務(wù)必要根據(jù)施工進(jìn)程繪制縱橫斷面曲線圖和時程曲線圖，以供預(yù)警分析。

4.4 最終分析

整體工程完工后，要綜合施工中的不同施工參數(shù)、地層狀態(tài)等分析工點的規(guī)律性。

5 監(jiān)測成果分析

5.1 施工工藝要點的分析

榕江關(guān)埠引水工程是穿越高速公路的頂管施工，主要利用的是工作井和接收井鋪設(shè)和更換地下管線。工作井的設(shè)置必須與地面垂直，通過主頂油缸和管道中繼間的推力，將掘進(jìn)機或者工具管從工作井內(nèi)穿過土層一直推到接收井內(nèi)并吊起，緊隨該操作的是管道在兩井之間的埋設(shè)，真正實現(xiàn)非開挖就可以鋪設(shè)地下管道的目標(biāo)。在該頂管施工的過程中，工藝和頂管機選擇的合理性是至關(guān)重要的。首先對需要穿越的高速公路的自然環(huán)境和地質(zhì)條件等因素進(jìn)行綜合分析。該施工采用的是砂礫頂管機，頂管技術(shù)應(yīng)用的是土壓平衡式和泥水平衡式，大大提升了項目的施工質(zhì)量。該工程在工作井內(nèi)布置了測量控制網(wǎng)絡(luò)，同時根據(jù)施工的具體情況布設(shè)了地面控制點，為后續(xù)的頂進(jìn)施工復(fù)測創(chuàng)造了方便條件。此工程在工作井內(nèi)的測量放樣完全做到了放樣出頂進(jìn)軸線、測量的精準(zhǔn)性，避免了施工中的大的誤差。在頂進(jìn)安裝的工序里，主頂裝置和導(dǎo)軌安裝在相對靠后的位置，更方便工作井內(nèi)的地面輔助設(shè)施和平面的安置。此工程所有的施工環(huán)節(jié)都在有效的監(jiān)控之中，通過監(jiān)測的相關(guān)數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)地引導(dǎo)施工，確保了工程的安全性。

5.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

對頂管施工進(jìn)行期間高速公路沉降位移監(jiān)測成果進(jìn)行分析，詳細(xì)的統(tǒng)計如表1 所示，沉降位移測點歷時過程曲線見圖1。

根據(jù)表1和圖1可以顯示出，頂管施工進(jìn)行期間高速公路地面監(jiān)測點變化的最大值在2.00～6.20 mm，變化幅度在2.90～6.60 mm，速率變化最大值在1.00～1.97 mm/d，施工期間的不同監(jiān)測位置測點的歷時過程曲線變化趨勢與頂管施工線性關(guān)系完全匹配，當(dāng)前的變化值在-0.40～1.00 mm，呈現(xiàn)平緩的歷時過程曲線變化趨勢。同時，此工程項目部在頂管施工進(jìn)行期間，對高速公路地面進(jìn)行了詳細(xì)而嚴(yán)格的檢查，沒有發(fā)現(xiàn)異常的現(xiàn)象。

圖1 沉降位移測點歷時過程曲線圖

表1 頂管實施期間高速公路沉降位移監(jiān)測成果統(tǒng)計表

6 結(jié)語

綜上所述，頂管施工技術(shù)無需破壞土層表面，可以在構(gòu)筑物地下進(jìn)行管線鋪設(shè)，顯著節(jié)省了時間、人力、物力和財力，在各類水利工程中得以廣泛應(yīng)用。但施工安全的監(jiān)測是工程的重要環(huán)節(jié)。通過對榕江關(guān)埠引水工程（穿高速公路頂管）施工安全監(jiān)測，根據(jù)施工期間的監(jiān)測成果和現(xiàn)場巡查情況進(jìn)行分析，在施工期間高速公路未曾出現(xiàn)裂縫、隆起冒漿、塌陷等不良現(xiàn)象。數(shù)據(jù)顯示，施工期間最大變化為6.18 mm，速率最大值為1.78 mm/d，都沒有突破報警值，均未超出報警值，當(dāng)前變化最大值為0.98 mm，速率最大值為-0.21 mm/d，呈現(xiàn)速率變小而逐漸穩(wěn)定的趨勢，完全符合高速公路運營的標(biāo)準(zhǔn)。