深圳崗頭河整治工程變形監測分析

尤 江

(深圳市水務規劃設計院股份有限公司，廣東 深圳 518131)

崗頭河位于深圳市北部，是觀瀾河的一級支流，其流經梅觀高速，在清湖舊橋附近匯入觀瀾河。河長7.47km，平均比降6.2‰。本次治理范圍位于坂田街道五和大道箱涵出口至坂雪崗大道段，全長1785m。河道治理對工程范圍內不滿足防洪要求的河段進行拓寬，對部分坍塌堤防進行修復并改造阻水箱涵，改造阻水箱涵4座、總長615m，拓寬及重建或修復河道長度1170m，拓寬及重建脫坑水庫溢洪道排洪渠191m。

場地土類型為中軟土，場地類別為Ⅱ類。本工程基坑安全支護等級為3級，局部為2級，合計32個基坑。因施工過程較多基坑開挖，基坑較深或距離住宅較近，為實時觀測基坑下挖對周邊建筑物的影響，需對開挖過程中基坑周邊的沉降和位移進行監測[1]，以便及時發現隱患，提前采取防范措施，確保河道基坑周邊建筑物安全穩定。

1 變形監測內容和時間

根據設計圖紙要求，本工程垂直位移、水平位移監測基準網及變形監測等級為二等精度。①沉降監測：支護樁頂沉降監測、坡頂沉降監測、房屋沉降監測、道路沉降監測；②水平位移監測：支護樁頂水平位移監測、坡頂水平位移監測；③深層水平位移監測；④房屋傾斜監測。

崗頭河綜合整治一期工程第三方監測，監測人員于2018年12月初進場進行沉降、位移基準點的布設，并進行基準網測量工作，根據施工進度對各監測體進行沉降、位移、傾斜、測斜等監測點的布設及數據采集工作。本項目監測時間周期為2018年12月8日至2021年4月15日。

2 基準網的布設及聯測

2.1 沉降監測基準網的布設

沉降監測基準點選在變形影響區域之外的穩定的原狀土層內，距施工場地相對較遠，地基穩固不易破壞的地方，部分基準點利用穩固的建構筑物設立墻水準點[2]。

2.2 沉降監測基準網的觀測及數據處理

水準觀測應滿足“二等”觀測要求，采用數字水準儀配合銦瓦尺進行觀測。沉降基準點采用閉合水準觀測，單尺上點，觀測次數為往返各兩次，觀測順序為后、前、前、后。觀測滿足二等水準精度要求。

2.3 水平位移基準點的布設

2.3.1水平位移基準點的布設

基準點選在變形影響區域之外的穩固可靠的位置，基準點點位采用刻框形式，中心為十字“T”型螺桿標志，并用紅油漆標明點號。根據施工條件和環境，采用導線網的形式布設水平位移監測基點。基點的選埋符合下列要求：①基點選在基礎堅實穩定，易于長期保存，能直接用于水平位移監測，并能安全作業的位置。②點位便于安置儀器設備和操作，視野開闊的位置。

2.3.2水平位移基準點測量

按設計圖紙要求，本項目水平位移監測基準網的等級為二等。采用高精度全站儀進行觀測。

3 變形監測實施

3.1 監測點布設

根據現場情況，對河道施工支護樁、施工邊坡、施工開挖可能會產生影響的周邊建(構)筑物進行布點監測。

3.1.1支護樁監測點布設

沿支護樁頂布設觀測點，監測點按間距15～30m布置，沉降監測點與水平位移監測點采用共點方式布置，觀測點位置選擇在通視，不影響施工，便于保護的部位。采用M14的螺桿，用沖擊電鉆在選定的位置鉆孔，然后放入螺桿，四周再用水泥砂漿填實；如支護形式為鋼板樁，則在鋼板樁頂部使用鋼鋸刻“十”字標記；上述監測點用紅油漆寫明點號。例如：CW01、CW02等。

深層水平位移監測點布設于重建箱涵段基坑灌注樁、新建灌注樁擋墻，按50m左右間距布置，測斜點采用PVC管，測斜管內縱向的十字導槽應潤滑順直，管端接口密合，和鋼筋籠綁扎于一體，隨鋼筋籠一起放入地槽內，在后期冠梁施工期間接出冠梁頂[3]。

3.1.2邊坡及道路監測點布設

沿邊坡頂布設觀測點，監測點按間距20m左右布置，沉降監測點與水平位移監測點采用共點方式布置，位置選擇在通視處，不影響施工，也便于保護。土質邊坡(道路)采用鋼筋澆筑混凝土進行布設，首先在設定的邊坡頂部挖孔，孔深約0.5m，在孔內埋設Φ20mm長鋼筋，鋼筋頂部鋸成十字標志(便于位移監測)，用混凝土澆筑加固墩。混凝土邊坡(道路)直接在具有代表性部位打入鋼釘或者螺桿進行布設。

3.1.3房屋及構筑物監測點布設

沉降監測點布設在箱涵施工周邊較近的房屋、圍墻等位置。監測點埋設在建(構)筑物的豎向結構上，每棟布設2～3點。標志采用“L”型鋼筋。

3.2 變形監測方法

沉降觀測垂直位移變形點測量布設為水準閉合環，每次從工作基點出發，經過各觀測點后再閉合至同一工作基點(即每次垂直位移觀測用同一個工作基點起算)。水準觀測方法和精度要求與垂直位移基準網相同。

為提高初始值的可靠性，垂直位移觀測首次觀測時，觀測次數為往返各兩次。按閉合路線進行觀測。平差計算采用簡易平差。根據本工程的特點，水平位移監測方法采用極坐標法。深層水平位移監測工作內容包括深層水平位移數據采集以及數據處理、報表生成等。深層水平位移監測采用Sinco 50302510型鉆孔測斜儀，該儀器綜合誤差≤±2mm/15m深度，現場測量自動記錄儲存。

4 變形監測數據分析

本項目監測項目包括：坡頂沉降及水平位移監測、支護樁沉降及水平位移監測，房屋沉降監測、房屋傾斜監測、支護樁深層水平位移監測[4]。本項目數據統計時間：2018年12月至2021年5月，數據分析如下。

4.1 沉降監測

4.1.1支護樁沉降

施工期間，支護樁頂累計沉降超過3mm的監測點有：W9、W11、W21、W182，截止工程結束，累計沉降最大點為W11(累計沉降-6.6mm)，預警值為40m，累計數據統計見表1。

表1 支護樁累計沉降大于3mm監測點數據統計表 單位：mm

4.1.2坡頂沉降

施工期間坡頂沉降監測累計變化超過10mm的監測點有W12、W13、W19、W41、W52、W23、W24～W30，其中監測點W12累計變化量-97.6mm(超預警值)，預警值為80mm；監測點W19累計變化量-297.7mm(超報警值)，報警值為100mm。數據統計見表2。

表2 坡頂累計沉降大于5mm監測點數據統計表 單位：mm

4.1.3周邊房屋沉降

施工期間建構筑物沉降監測累計變化超過5mm的監測點有F11-2、F11-4、F11-5、F54-3、F67-1、F67-2、F67-3、F51-4A、F74-1、F74-3、F74-4、WQ2，變化較大的監測點多數為距離施工作業面較近、無樁基礎的建構筑物，其中建筑物監測點F11-5(-61.3mm)、構筑物監測點F51-4A(-87.2mm)累計變化量超報警值，報警值為60mm。數據統計見表3。

表3 建構筑物累計沉降大于5mm監測點數據統計表 單位：mm

4.1.4周邊道路沉降監測

施工期間周邊道路沉降監測累計變化超過10mm的監測點有D6、D7、D8、D9、D25、D37、D38，截止工程結束，周邊道路監測點累計變化最大點為D6、D7(累計變化-26.3mm)，各監測點均未超過設計預警值(48mm)。數據統計見表4。

表4 道路累計沉降大于10mm監測點數據統計表 單位：mm

4.2 水平位移監測

4.2.1支護樁水平位移

從監測數據看，采用灌注樁支護工藝的部位在開挖期間樁頂水平位移數據相對來說變化較小，累計變化均未超設計預警值；但采用鋼板樁支護工藝的部位在施工開挖期間樁頂水平位移數據均有不同程度位移情況[5]，其中監測點累計變化超預警值有W176(-43.7mm)、W141(-41.7mm)，預警值為40mm；累計變化超報警值監測點有W11(-94.2mm)、W22(-53.9mm)、W33(-82.6mm)、W133(-58.4mm)、W138(-54.1mm)、W140(-57.6mm)、W177A(-106.3mm)、W178(-119.2mm)報警值為50mm。數據統計見表5。

表5 支護樁累計位移超預報警值監測點數據統計表 單位：mm

4.2.2坡頂水平位移

坡頂水平位移監測累計變化較大點多數在崗頭河左岸(0+962—1+222)坡頂及擋墻段，該部位邊坡及擋墻距離河道施工部位較近，高差較大，在施工期間有一定位移變化[6]，其中擋墻監測點Q7累計變化量超過設計預警值(8mm)，擋墻監測點Q1～Q6累計變化量超過設計報警值(10mm)；坡頂監測點累計變化量超過報警值的有W28、W29、W113、W114、W115，報警值為100mm；截止工程結束，累計變化最大點為坡頂監測點W113，累計變化-267.1mm。崗頭河右岸(0+124—0+238)放坡段坡頂監測點在施工期間局部位置存在一定變化，其中監測點W19在施工期間累計變化量為-178.5mm，超報警值(100mm)。數據統計見表6。

表6 坡頂(擋墻)累計位移超預報警值監測點數據統計表 單位：mm

4.3 深層水平位移監測

從深層水平位移數據來看，各監測點均有不同程度位移變化，位移變化最大值大多位于測斜孔的頂部或上部，累計位移量最大點為5CX-4，累計位移-23.8mm，埋深0.5m，該點位于5節點左岸上游。整個施工過程中，所有深層水平位移監測點均未超過設計預警值(56mm)。數據變化較大點統計見表7。

表7 深層水平位移累計變化較大監測點數據統計表

4.4 房屋傾斜監測

從房屋傾斜監測數據來看，進行傾斜監測的房屋監測數據變化均較小，房屋主體受河道施工影響較小。

5 變形監測數據分析

結合整個施工過程監測數據變化規律及現場巡視工作分析：崗頭河沿岸建筑物多數具有樁基礎，建筑結構較為穩定，施工期間監測數據變化均較小，監測數據及現場巡查表明，本項目河道施工對其影響較小。但部分施工開挖部位周邊的建構筑物年份較為久遠，且無基礎，施工開挖后受力不均勻，監測數據呈現一定的沉降變化，個別部位出現較為明顯的裂縫；其中有2個監測點累計變化超報警值(60mm)，分別為F11-5(-61.3mm)、F51-4A(-87.2mm)，后期已對兩處建構筑物進行拆遷及修復。

從監測數據來看，整個施工期間，周邊道路局部位置受河道施工影響呈現一定沉降變化，但均未超設計預警值，截止工程結束，累計變化最大值為-26.3mm(D6、D7)。

支護樁支護形式包含灌注樁、鋼板樁等，其中采用灌注樁支護形式部位其較好剛度優勢體現在開挖過程中各項監測數據變化均較小，各項監測數據均在設計預警值范圍內；采用鋼板樁支護形式局部位置在施工開挖期間呈現一定位移變化，其中有2個監測點累計變化超預警值(40mm)，分別為W141(-41.7mm)、W176(-43.7mm)，有8個監測點超報警值(50mm)，分別為W11(-94.2)、W22(-53.9)、W33(-82.6mm)、W133(-58.4mm)、W138(-54.1mm)、W140(-57.6mm)、W177A(-106.3mm)、W178(-119.2mm)。

放坡開挖施工的部位基坑較淺，一般無臨近建構筑物或距離基坑較遠，從監測數據可以看出，放坡開挖采用噴錨形式進行加固的部位[7]，監測數據變化較小；崗頭河右岸(0+124—0+238)段放坡施工期間未進行噴錨加固，數據有一定變化，其中監測點W12累計沉降-97.6mm，超出報警值(80mm)；監測點W19累計沉降-297.7mm、累計位移-178.5mm，超報警值(100mm)。

距離河道較近的高邊坡、高擋墻監測數據有一定變化，機械作業震動、土方開挖、雨水沖刷等對其都有一定影響，巡視過程中肉眼能見坡頂、擋墻局部位置出現裂縫、輕微坍塌情況，同時監測數據出現較為明顯的沉降、位移變化。變化較大的部位主要在崗頭河左岸(0+962—1+222)段，其中擋墻監測點Q7累計變化-8.8mm，超預警值(8mm)；超報警值共11個點，其中擋墻監測點Q1(-51.0mm)、Q2(-44.5mm)、Q3(-41.2mm)、Q4(-30.0mm)、Q5(-19.8mm)、Q6(-17.5mm)超報警值(10mm)，坡頂監測點W28(-168.4mm)、W29(-135.6mm)、W113(-267.1mm)、W114(-166.1mm)、W115(-255.5mm)超報警值(100mm)。

6 結語

根據監測數據可以提前判斷監測對象安全穩定情況，便于及時調整施工工藝和施工參數，以實現信息化施工[8]，保障建筑物安全，同時監測數據可以反饋于設計單位便于進一步優化設計。崗頭河綜合整治一期工程工程施工面跨度大，受各種復雜因素包括地質、水文、周邊環境因素等影響，在監測全過程中監測數據分析根據不同環境采用不同的分析方法。工程全過程一經發現監測數據超警戒值，第一時間發出預報警報告，較好地發揮施工作業過程中的安全監控作用，施工單位及時采取相關處理措施，防止了安全施工的發生，全過程未發生風險事故。實踐證明，采用上述監測技術措施科學合理。基坑及周邊支護安全穩定是崗頭河河道整治工程施工順利的前提，是整個項目的重要開端。因此，加強對河道整治變形監測技術研究意義重大。