基坑侵入橋梁安全控制區(qū)對橋梁的監(jiān)測研究與分析

劉書文

（武漢市政工程設計研究院有限責任公司，湖北武漢 430058）

1 工程概況

某道排工程下穿軌道交通1號線A站—B站高架橋梁，侵入軌道交通1號線高架橋梁安全控制保護區(qū)。

某道排工程溝槽基坑范圍的軌道交通里程為左K5+315.0～EK5+355.0，軌道交通為高架橋梁結(jié)構，為25 m+40 m+25 m三跨連續(xù)梁，大、小里程端均銜接單跨25 m簡支梁。溝槽基坑兩側(cè)高架橋梁基礎形式為直徑1.5 m鉆孔灌注樁基礎，樁長49～50 m，樁身進入巖層，橋樁為摩擦端承樁，承臺埋深約3.5 m。

臨近軌道交通高架橋范圍，某道排工程溝槽基坑開挖深度為4.3～5.2 m，基坑圍護結(jié)構采用FSP-Ⅳ型拉森鋼板樁+內(nèi)支撐形式，樁長9 m或12 m。

某道排工程基坑與1號線高架平面關系如圖1所示。

圖1 某道排工程基坑與1號線高架平面關系

基坑距離軌道交通高架橋樁最小水平凈距約6.42 m，距離軌道交通橋墩最小水平凈距約8.4 m，基坑側(cè)壁土層依次為1-1雜填土、1-2素填土、3-1黏土、3-2淤泥質(zhì)黏土、3-4黏土，基底基本坐落于3-2淤泥質(zhì)黏土、3-4黏土層。

基坑與軌道交通1號線高架橋樁剖面關系如圖2所示。

圖2 基坑與軌道交通1號線高架橋樁剖面關系

2 監(jiān)測內(nèi)容及監(jiān)測控制值

2.1 監(jiān)測內(nèi)容

為保證基坑施工期間軌道交通的安全運行，在項目監(jiān)測前做好初始值調(diào)查及影像采集工作，隨時掌握開挖及支護施工整個過程中輕軌橋墩的動態(tài)變化，進行信息化施工，在輕軌橋墩及輕軌高架道床設置監(jiān)測點進行監(jiān)測[1]。監(jiān)測項目包括輕軌橋墩豎向位移監(jiān)測、輕軌橋墩水平位移監(jiān)測、輕軌橋墩傾斜監(jiān)測、道床豎向位移監(jiān)測、道床水平位移監(jiān)測。

輕軌道床及輕軌橋墩監(jiān)測點布置如圖3所示。

圖3 輕軌道床及輕軌橋墩監(jiān)測點布置

2.2 監(jiān)測報警控制值

本項目橋墩的豎向位移、橋道床豎向位移控制值不超過5 mm（預警值4 mm）、橋墩水平位移控制值不超過4 mm（預警值3 mm），橋墩沉降控制值不超過5 mm（預警值4 mm），橋墩傾斜控制值不超過2‰（預警值1.6‰）

3 監(jiān)測方法

3.1 輕軌道床及橋墩豎向位移監(jiān)測方法

輕軌道床及輕軌橋墩豎向位移沉降監(jiān)測使用DNA03電子水準儀，配合2 m銦鋼條碼尺，外業(yè)觀測嚴格按規(guī)范要求的二等精密水準測量技術執(zhí)行。隨現(xiàn)場測量得到的觀測數(shù)據(jù)進行測站平差，存儲在計算機上，利用統(tǒng)計模型進行粗差探測檢驗，確認不含粗差后進行整體平差。

3.2 輕軌道床及橋墩水平位移監(jiān)測方法

輕軌道床及橋墩水平位移監(jiān)測方法采用徠卡全站儀后方交會法。采用邊角后方交會法對工作基點進行水平位移監(jiān)測，使用新的測量坐標設站，對基坑周圍的水平位移監(jiān)測點進行測量。測量方法采用極坐標法，采用獨立坐標系，距離依據(jù)氣象條件改正，測得監(jiān)測點盤左、盤右的坐標，計算監(jiān)測點盤左、盤右的平均坐標，作為變形監(jiān)測點的坐標測量值。

利用水平度盤的盤左、盤右測量監(jiān)測點的水平角β，求得監(jiān)測點方向的方位角α，利用豎直度盤的盤左、盤右測量監(jiān)測點的豎直角τ，斜距S需要依據(jù)氣象條件改正，計算水平距離D，監(jiān)測點的坐標X與Y為變形監(jiān)測點的坐標值。

式中：D——水平距離；X、Y——監(jiān)測點坐標值。

3.3 輕軌橋墩傾斜監(jiān)測方法

輕軌橋墩傾斜監(jiān)測采用全站儀坐標法，在被測構筑物所在工業(yè)場地建立獨立坐標系，通過高精度全站儀直接觀測構筑物的傾斜監(jiān)測點三維坐標，獲取構筑物頂部和底部各監(jiān)測點的X方向和Y方向的偏移量，計算建筑物整體傾斜和位移。歷次傾斜偏移量的變化值與上、下點高差的比值為傾斜率變化值。上、下觀測標志的連線與結(jié)構的豎向軸線平行時，傾斜量與高差的比值為結(jié)構的傾斜率。

式中：α——墩柱傾斜率；s——墩柱頂部中心和底部中心的差值（mm）；h——墩柱頂部中心和底部中心的高差（mm）。

4 監(jiān)測結(jié)果及分析

軌道交通高架橋梁的第三方監(jiān)測于2021年7月15日進行初始狀態(tài)調(diào)查取證，基坑施工前于2021年8月31日進行初始值監(jiān)測，2021年12月15日—2022年2月15日，共進行40次軌道交通高架橋梁監(jiān)測及巡視檢查。

4.1 高架道床的水平位移及沉降監(jiān)測

高架橋梁道床變形量如圖4所示。

圖4 高架橋梁道床變形量

軌道交通1號線A站～B站區(qū)間，高架橋梁道床共布置水平位移及沉降監(jiān)測點各48個。道床監(jiān)測期間，巡視未發(fā)現(xiàn)異常，監(jiān)測點的水平位移量及沉降變化量均未出現(xiàn)明顯變形趨勢，變形值基本為0，波動微小，考慮測量誤差，可以認為高架橋梁道床的水平位移及沉降監(jiān)測變形處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2 高架橋墩的水平位移、沉降及傾斜監(jiān)測

高架橋梁橋墩變形量如圖5所示。

圖5 高架橋梁橋墩變形量

軌道交通1號線A站～B站區(qū)間，高架橋墩共布置水平位移監(jiān)測點及沉降監(jiān)測點各8個，布設橋墩傾斜監(jiān)測點位4個。橋墩監(jiān)測期間，巡視未發(fā)現(xiàn)異常，監(jiān)測點的水平位移量、沉降變化量及傾斜變化量均未出現(xiàn)明顯變形趨勢，變形值基本為0，波動微小，考慮測量誤差影響，表明高架橋梁橋墩變形處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié)語

通過監(jiān)測結(jié)果可知，基坑開挖引起的軌道交通高架結(jié)構道床最大沉降值為-1.1 mm，最大水平位移為0.9 mm，高架結(jié)構橋墩最大沉降值為-0.3 mm，最大水平位移為0.6 mm，橋墩最大傾斜變化率為0.01‰，監(jiān)測結(jié)果在安全控制標準范圍以內(nèi)，基坑施工對橋梁影響可控。

通過監(jiān)測可以了解高架結(jié)構的實際變形情況，為施工提供有價值的指導性意見。基坑施工過程中應充分考慮對軌道交通高架結(jié)構的保護，施工機械及施工場地需合理避開軌道交通結(jié)構，且橋樁上設置防撞措施，避免對軌道交通結(jié)構和運營造成影響。施工過程需要進行全面的監(jiān)控量測，隨時反饋信息，指導施工生產(chǎn)，發(fā)生既有高架結(jié)構變形速率超過規(guī)定值時，應立即停止施工，啟動搶險預案。