浅谈施工期安全监测的重要作用

2016-08-12唐世安安徽水利开发股份有限公司安徽蚌埠233000

低碳世界 2016年17期

唐世安，聂　磊（安徽水利开发股份有限公司，安徽蚌埠 233000）

浅谈施工期安全监测的重要作用

唐世安，聂磊（安徽水利开发股份有限公司，安徽蚌埠 233000）

在城市堤防及防洪工程建设中，施工期安全监测不仅对工程的顺利实施起到至关重要的作用，而且对因工程实施导致对周边构筑物的影响有着决定性的影响，对工程发挥经济效益和和社会稳定有着深远的意义。本文对工程施工条件最复杂的K1+900～K2+150段浅谈施工期安全监测的重要作用。

卸载；监测；安全；分析；报警值

1　工程概况

“芜申运河青弋江入江口至荆山河口段航道整治工程南岸防洪墙退建设计及施工方案”将南岸堤防退建分为6段，其中E底板段（中江桥～弋江桥段K1+900～K2+150）为水木年华～柏庄跨界段，该段在建伟星金域南湾和柏庄跨界两个小区，高层建筑最近处距防洪墙20.0m，墙后地表高程10.5m。河道边坡采用1：2，采用生态混凝土护坡与模袋混凝土护坡结合。采用水泥搅拌桩固化边坡淤泥质土层、钻孔灌注桩阻滑桩加固堤坡。防洪墙基础层为粉质粘土层，地基条件相对较好。底板埋深最大为7m。防洪墙后近邻柏庄跨界高层建筑1号楼（31层）、2号楼（32层）、3号楼（31层）、4号楼（33层），需考虑土方卸载、开挖对临近高层建筑的影响，堤防建设过程中安全风险不容忽视。

工程施工过程中，应建设单位尽快创造通航条件的要求，需缩短施工工期。防洪墙外侧土方卸载施工是控制整体施工工期的关键工序。施工中在工程监测数据的指导下，对原设计土方卸载方案进行了优化，在保证工程和周边构筑物安全的前提下，顺利完成了施工任务。

2　原设计方案

河道边坡土方卸载工程根据总体施工进度安排，并考虑周边建筑物安全问题，按分层开挖，分层检测，缓慢卸载的原则实施。土方卸载计划分6层进行卸载（见图1），①层卸载至灌注桩顶高程7.0m，②、③、④层每层卸载1.50m厚，在④层2.50m高程施工完水泥搅拌桩，⑤层一次性卸载至河底高程，⑥层水下方随疏浚工程施工分2层缓慢卸载。

3　优化后设计方案

根据建设单位要求2015年底完工的总体施工计划安排，考虑周边建筑物安全问题，根据分层开挖，分层监测，缓慢卸载的原则，土方卸载按如下优化方案进行：K1+900～K2+150段土质为粉质粘土层，河道边坡坡比为1：2，分4层进行卸载（见图2）：①层卸载至高程4.0m；②层卸载至高程1.0m；③层卸载至河底高程；④层围堰拆除随疏浚工程施工。

4　施工期监测

4.1建筑物沉降与倾斜

芜申运河河道拓宽工程市区段与原有建筑物距离紧凑，洪墙后近邻柏庄跨界高层建筑 1号楼（31层）、2号楼（32层）、3号楼（31层）、4号楼（33层）。若边坡开挖卸载过程中，不能有效监测并控制建筑物的沉降量与倾斜，安全风险控制不足，会导致重大的环境影响事故，如临近建筑物开裂、倾斜甚至坍塌。

根据建筑物沉降变化量统计数据可知，土方卸载至高程7.0m时，建筑物沉降最大为-0.43mm，在监测误差范围内，卸载施工对建筑物沉降几乎无影响；土方卸载至5.5m时，周边建筑物沉降最大为-0.72mm，土方卸载对建筑物墙影响较小，沉降趋势平稳；土方卸载至4.0m时，周边建筑物沉降最大为：-2.85mm；土方卸载对建筑物沉降影响较小，沉降趋势平稳变化量在允许值之内，表明河岸土方开挖对临近高层建筑沉降有一定影响，而且随着卸载高程降低，影响越大；护坡施工-1.8m时，周边建筑物沉降最大为-2.45mm；护坡施工完工后，建筑物沉降趋势平稳。后续将根据施工进度增大测量频率保证施工安全进行（见图3）。

由周边建筑倾斜统计表分析可知，底板土方卸载①～④层期间周边建筑物倾斜无明显变化，数据趋势呈波动趋势（见图4）。

4.2地表沉降

图1　边坡土方卸载断面示意图（原方案）

图2　边坡土方卸载断面示意图（优化后）

图3　柏庄跨界建筑物沉降曲线图

图4　柏庄跨界建筑物倾斜曲线图

基坑开挖会引起墙后地表下沉，导致临近道路开裂，临近管线受损等。地表沉降值及趋势也反映了基坑的稳定性，因此对底板段土方开挖施工过程的墙后地表沉降进行监测。

根据地表沉降统计数据可知，土方卸载至7.0m时，E底板周边地表沉降最大为-1.24mm，卸载施工对地表沉降扰动较小；土方卸载至5.5m时，周边建筑物沉降最大为-1.06mm，卸载施工对地表沉降扰动较小，沉降无趋势正常；土方卸载至4.0m时，周边建筑物沉降最大为-6.32mm；地表沉降趋势明显增大，结合相邻监测点前后监测值分析，地表沉降量突然增大，除开挖影响外还与地面受土方运输车碾压影响有关；护坡施工-1.8m时，周边建筑物沉降最大为-5.29mm，护坡施工地表无明显增大，趋势呈缓慢平稳趋势。

结合以上数据分析，土方在卸载过程中对地表沉降无太大影响，地表相对发生沉降因路面重车碾压造成沉降，当地表无重车碾压时地表无明显沉降，截止护坡施工期间沉降量均在允许值之内（见图5）。

图5　地表沉降曲线图

4.3新防洪墙沉降（竖向位移）

根据《芜申运河（安徽段）青弋江入江口至荆山河口河道整治工程施工期安全监测服务实施方案》，防洪墙沉降是重要的安全监测内容，能有效地反映地基基础的最大沉降与不均匀沉降，及时防止墙身开裂，并更好地确定新老部位的接合时机，防止新老防洪墙结合不良。

根据新防洪墙沉降变化量统计数据可知，土方卸载至高程7.0m时，新防洪墙沉降累计沉降最大仅为-1.84mm，在监测误差范围内，卸载施工对新防洪墙几乎无影响；随着土方开挖，新防洪墙沉降呈波动且缓慢增大趋势，卸载至高程5.5m的累计沉降最大为-2.10mm时，表明防洪墙受卸载施工及水泥搅拌桩施工影响；土方卸载至4.0m时，新防洪墙沉降累计沉降最大为-3.81mm，变化量在允许值之内，表明河岸土方开挖对防洪墙沉降有一定影响，而且随着卸载高程降低，影响越大。护坡施工（高程-1.8m）时，沉降趋势区域平稳。结合以上数据分析可知，目前监测值均在规范允许值以内，监测频率满足安全控制要求。水下土方施工阶段将增大测量频率保证施工安全进行（见图6）。

4.4新防洪墙水平位移

在沉降监测点相应位置处布设防洪墙水平位移监测点，测量土方开挖过程中，防洪墙在河道横截面方向上的位移值。防洪墙水平位移值反映了堤防岸坡的稳定性，监测其变化情况最能控制边坡失稳的安全风险。

图6　柏庄跨界新建防洪墙竖向位移曲线图

根据水平位移变化统计数据析可知，土方卸载至7.0～5.5m时，新防洪墙水平位移量为-0.72mm，在测量误差范围内，卸载施工对新防洪墙几乎无影响，监测仪器暂不能精准测出水平位移值；土方卸载至4.0m时，新防洪墙水平位移量最大值为-1.97mm，表明新防洪墙受卸载施工及水泥搅拌桩影响，在施工卸载期间向河道方向呈缓慢位移趋势；土方卸载至-1.80m时，新防洪墙水平位移量最大值为-2.32mm；护坡施工阶段，沉降趋势区域平稳。防洪墙受土方卸载影响，位移趋势受卸载深度影响，新防洪墙向河道方向呈持续位移趋势。以上数据分析表明，土方开挖卸载对新防洪墙位移有一定影响，随着卸载深度位移趋势也逐渐增大，但位移量量较小，在规范值允许之内，后续将根据施工进度增大测量频率保证施工安全进行（见图7）。

图7　柏庄跨界新建防洪墙水平位移曲线图

4.5新防洪墙测斜（深层位移）

根据《监测方案》在防洪墙水平位移和沉降观测点布设基础上，位于由重大风险源位置布设深层水平位移即灌注桩测斜。深入支护桩内部，用测斜仪自下而上测量预先埋设在防洪墙桩基内的测斜管的变形情况，以了解河道拓宽开挖过程中，作为围护体和结构体一部分的围护结构在深度方向上的水平位移情况。取测斜孔65#数据分析如下。

土方卸载至7.0m时，新防洪墙灌注桩测斜累计最大值为0.15mm，表明土方卸载较浅时，桩基位移趋势较小；土方卸载至5.5m时，新防洪墙灌注桩测斜累计最大值为0.50mm，监测数据表明该施工步对桩基倾斜影响不大，桩基倾斜情况与上施工步大致相同；土方卸载至4.0m处，新防洪墙灌注桩测斜累计最大值为1.15mm，表明防洪墙桩基受土方卸载影响，位移趋势受卸载深度影响，新防洪墙向河道方向位移呈持续位移趋势。护坡施工时，新防洪墙测斜位移量最大为0.94mm，护坡施工期间挂板已起到围护作用，位移趋势呈平稳趋势。以上数据分析表明，新防洪墙灌注桩测斜累计值在规范允许值范围以内（见图8）。

5　结束语

（1）在施工单位和监测单位的紧密配合下，本工程已于2015年 12月 30日完成除部分水下疏浚土方以外的所有施工任务。在土方卸载过程中，监测单位跟踪服务，及时将安全检测数据提供给施工单位，施工单位根据监测单位提供的检测数据及时调整土方卸载速率，确保在工程和周边构筑物安全的前提下组织施工并合理加快施工进度。