基坑侵入桥梁安全控制区对桥梁的监测研究与分析

刘书文

（武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北武汉 430058）

1 工程概况

某道排工程下穿轨道交通1号线A站—B站高架桥梁，侵入轨道交通1号线高架桥梁安全控制保护区。

某道排工程沟槽基坑范围的轨道交通里程为左K5+315.0～EK5+355.0，轨道交通为高架桥梁结构，为25 m+40 m+25 m三跨连续梁，大、小里程端均衔接单跨25 m简支梁。沟槽基坑两侧高架桥梁基础形式为直径1.5 m钻孔灌注桩基础，桩长49～50 m，桩身进入岩层，桥桩为摩擦端承桩，承台埋深约3.5 m。

临近轨道交通高架桥范围，某道排工程沟槽基坑开挖深度为4.3～5.2 m，基坑围护结构采用FSP-Ⅳ型拉森钢板桩+内支撑形式，桩长9 m或12 m。

某道排工程基坑与1号线高架平面关系如图1所示。

图1 某道排工程基坑与1号线高架平面关系

基坑距离轨道交通高架桥桩最小水平净距约6.42 m，距离轨道交通桥墩最小水平净距约8.4 m，基坑侧壁土层依次为1-1杂填土、1-2素填土、3-1黏土、3-2淤泥质黏土、3-4黏土，基底基本坐落于3-2淤泥质黏土、3-4黏土层。

基坑与轨道交通1号线高架桥桩剖面关系如图2所示。

图2 基坑与轨道交通1号线高架桥桩剖面关系

2 监测内容及监测控制值

2.1 监测内容

为保证基坑施工期间轨道交通的安全运行，在项目监测前做好初始值调查及影像采集工作，随时掌握开挖及支护施工整个过程中轻轨桥墩的动态变化，进行信息化施工，在轻轨桥墩及轻轨高架道床设置监测点进行监测[1]。监测项目包括轻轨桥墩竖向位移监测、轻轨桥墩水平位移监测、轻轨桥墩倾斜监测、道床竖向位移监测、道床水平位移监测。

轻轨道床及轻轨桥墩监测点布置如图3所示。

图3 轻轨道床及轻轨桥墩监测点布置

2.2 监测报警控制值

本项目桥墩的竖向位移、桥道床竖向位移控制值不超过5 mm（预警值4 mm）、桥墩水平位移控制值不超过4 mm（预警值3 mm），桥墩沉降控制值不超过5 mm（预警值4 mm），桥墩倾斜控制值不超过2‰（预警值1.6‰）

3 监测方法

3.1 轻轨道床及桥墩竖向位移监测方法

轻轨道床及轻轨桥墩竖向位移沉降监测使用DNA03电子水准仪，配合2 m铟钢条码尺，外业观测严格按规范要求的二等精密水准测量技术执行。随现场测量得到的观测数据进行测站平差，存储在计算机上，利用统计模型进行粗差探测检验，确认不含粗差后进行整体平差。

3.2 轻轨道床及桥墩水平位移监测方法

轻轨道床及桥墩水平位移监测方法采用徕卡全站仪后方交会法。采用边角后方交会法对工作基点进行水平位移监测，使用新的测量坐标设站，对基坑周围的水平位移监测点进行测量。测量方法采用极坐标法，采用独立坐标系，距离依据气象条件改正，测得监测点盘左、盘右的坐标，计算监测点盘左、盘右的平均坐标，作为变形监测点的坐标测量值。

利用水平度盘的盘左、盘右测量监测点的水平角β，求得监测点方向的方位角α，利用竖直度盘的盘左、盘右测量监测点的竖直角τ，斜距S需要依据气象条件改正，计算水平距离D，监测点的坐标X与Y为变形监测点的坐标值。

式中：D——水平距离；X、Y——监测点坐标值。

3.3 轻轨桥墩倾斜监测方法

轻轨桥墩倾斜监测采用全站仪坐标法，在被测构筑物所在工业场地建立独立坐标系，通过高精度全站仪直接观测构筑物的倾斜监测点三维坐标，获取构筑物顶部和底部各监测点的X方向和Y方向的偏移量，计算建筑物整体倾斜和位移。历次倾斜偏移量的变化值与上、下点高差的比值为倾斜率变化值。上、下观测标志的连线与结构的竖向轴线平行时，倾斜量与高差的比值为结构的倾斜率。

式中：α——墩柱倾斜率；s——墩柱顶部中心和底部中心的差值（mm）；h——墩柱顶部中心和底部中心的高差（mm）。

4 监测结果及分析

轨道交通高架桥梁的第三方监测于2021年7月15日进行初始状态调查取证，基坑施工前于2021年8月31日进行初始值监测，2021年12月15日—2022年2月15日，共进行40次轨道交通高架桥梁监测及巡视检查。

4.1 高架道床的水平位移及沉降监测

高架桥梁道床变形量如图4所示。

图4 高架桥梁道床变形量

轨道交通1号线A站～B站区间，高架桥梁道床共布置水平位移及沉降监测点各48个。道床监测期间，巡视未发现异常，监测点的水平位移量及沉降变化量均未出现明显变形趋势，变形值基本为0，波动微小，考虑测量误差，可以认为高架桥梁道床的水平位移及沉降监测变形处于稳定状态。

4.2 高架桥墩的水平位移、沉降及倾斜监测

高架桥梁桥墩变形量如图5所示。

图5 高架桥梁桥墩变形量

轨道交通1号线A站～B站区间，高架桥墩共布置水平位移监测点及沉降监测点各8个，布设桥墩倾斜监测点位4个。桥墩监测期间，巡视未发现异常，监测点的水平位移量、沉降变化量及倾斜变化量均未出现明显变形趋势，变形值基本为0，波动微小，考虑测量误差影响，表明高架桥梁桥墩变形处于稳定状态。

5 结语

通过监测结果可知，基坑开挖引起的轨道交通高架结构道床最大沉降值为-1.1 mm，最大水平位移为0.9 mm，高架结构桥墩最大沉降值为-0.3 mm，最大水平位移为0.6 mm，桥墩最大倾斜变化率为0.01‰，监测结果在安全控制标准范围以内，基坑施工对桥梁影响可控。

通过监测可以了解高架结构的实际变形情况，为施工提供有价值的指导性意见。基坑施工过程中应充分考虑对轨道交通高架结构的保护，施工机械及施工场地需合理避开轨道交通结构，且桥桩上设置防撞措施，避免对轨道交通结构和运营造成影响。施工过程需要进行全面的监控量测，随时反馈信息，指导施工生产，发生既有高架结构变形速率超过规定值时，应立即停止施工，启动抢险预案。