孔慶宇

0 引言

天津沿海地處我國渤海的淤泥海岸,港口及工業(yè)區(qū)發(fā)展用地主要靠圍?；靥钤礻?而后進(jìn)行地基加固處理而形成。50多年來已經(jīng)實(shí)施了多期圍海造陸工程,陸域面積已由當(dāng)時的不足1km2發(fā)展到目前近23km2。借鑒國外圍海造陸興建大型人工島的經(jīng)驗(yàn),為長期解決港口基建問題并為大型貨場的開發(fā)提供充足的港口生產(chǎn)和發(fā)展用地。鑒于以往的成功經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)位于大港濱海石化物流綜合基地起步工程正是在興建中的圍海造陸工程。

為了保證圍埝的正常使用壽命和安全,并為以后的勘察、設(shè)計(jì)、施工提供可靠的依據(jù)及相應(yīng)的沉降位移參數(shù),因此圍埝沉降、位移觀測的必要性和重要性就顯得愈加明顯,觀測結(jié)果也越來越受到各方的重視。通過現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的信息反饋,可以對施工過程中的問題起到預(yù)報(bào)作用,及時做出合理的現(xiàn)場應(yīng)變決定和技術(shù)決策。同時利用沉降觀測資料提供圍埝工程量結(jié)算的依據(jù)。

1 圍埝工程沉降位移觀測工作概況

該施工區(qū)域位于渤海灣內(nèi),位于天津市大港區(qū)海濱大道以東,獨(dú)流堿河以南的約15km2海域內(nèi),距大港區(qū)城區(qū)約14km,圍埝屬于拋石體結(jié)構(gòu)。圍埝總長度約為13km,其中北防波堤2225 m,北圍埝3100 m,東防波堤1800 m,東隔埝3100 m,南圍埝2700 m。

大港濱海石化物流綜合基地起步圍埝工程為后期的工業(yè)區(qū)提供生產(chǎn)和發(fā)展用地。造陸方法因地制宜的采用陸域回填及海沙吹填,采用適合水位變動的不同材料進(jìn)行圍海造陸。為確保圍埝監(jiān)測項(xiàng)目順利有序進(jìn)行,在工程進(jìn)行之前我院提前編制了《天津大港濱海石化物流綜合基地起步工程圍堤施工監(jiān)測項(xiàng)目監(jiān)測大綱》,其中包括了我院進(jìn)行堤頂、坡腳沉降監(jiān)測及深層水平位移監(jiān)測的點(diǎn)位布設(shè)規(guī)則、監(jiān)測工作流程、監(jiān)測數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)信息反饋途徑等方面的內(nèi)容。

堤體頂部埋設(shè)沉降監(jiān)測點(diǎn)103個、坡腳沉降監(jiān)測點(diǎn)32個。埋設(shè)位置:沿堤頂軸線及外側(cè)坡腳每隔150 m埋設(shè)1個沉降監(jiān)測點(diǎn),監(jiān)測點(diǎn)由無縫鋼管與鋼制基座焊接而成,隨施工進(jìn)度情況由法蘭盤逐層接高,使其頂端外露于堤頂及坡腳位置。沉降觀測標(biāo)如圖1所示。埋設(shè)時間與方法:與施工進(jìn)度同步,隨時了解施工計(jì)劃和工程進(jìn)度,在鋪設(shè)中粗砂墊層施工完成后埋設(shè)。在中粗砂墊層施工完成后將監(jiān)測標(biāo)基座平置于砂墊層之上。

深層水平位移監(jiān)測點(diǎn)40個。埋設(shè)位置:沿堤頂軸線方向每隔300 m布設(shè)1個深層水平位移監(jiān)測點(diǎn),監(jiān)測點(diǎn)由每根2 m的高韌性PVC專用測斜管續(xù)接而成,外露于堤頂。

圍埝的水平位移監(jiān)測是圍埝監(jiān)測中的又一個重要監(jiān)測內(nèi)容。監(jiān)測中使用的為滑動式測斜儀。測斜儀可及時準(zhǔn)確的量測不同工況時深層土體的變化,通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析可評價(jià)圍埝工程的安全,指導(dǎo)施工。

2 沉降、位移觀測的準(zhǔn)備及要求

1)沉降觀測要求:人員需熟練掌握儀器的操作規(guī)程及測量理論。埝體沉降觀測對時間有嚴(yán)格的限制條件,特別是首次觀測必須及時進(jìn)行,否則得不到沉降觀測的原始數(shù)據(jù),造成沉降量計(jì)算的不準(zhǔn)確。根據(jù)工程進(jìn)展情況必須跟蹤觀測,才能得到準(zhǔn)確的沉降情況或規(guī)律。沉降觀測精度的要求根據(jù)建設(shè)、設(shè)計(jì)單位要求選擇,沉降觀測精度的等級滿足沉降觀測的要求。

2)位移觀測要求:測斜儀應(yīng)用時先在土體中預(yù)埋測斜管,土體發(fā)生變形后,整個測斜管隨之產(chǎn)生相應(yīng)變形。首先確定測斜管長度。埋設(shè)于圍埝邊緣土體中測斜管長度可為2.5倍～3倍埝體高度。土體內(nèi)的測斜管在預(yù)定的測斜管埋設(shè)位置鉆孔,鉆孔直徑比測斜管直徑略大,傾斜度小于1°,鉆孔深度比預(yù)計(jì)測斜管長度多0.5 m～1.5 m。現(xiàn)場測量前按孔位布置圖編制鉆孔表,與測量結(jié)果對應(yīng)。測斜儀探頭必須經(jīng)過率定,數(shù)據(jù)采集儀、電纜等應(yīng)預(yù)先檢查合格。

3 施測步驟

3.1 沉降觀測

根據(jù)工程的測量施測方案和布網(wǎng)原則建立水準(zhǔn)控制網(wǎng)。按一般建筑物周圍要布置3個以上水準(zhǔn)點(diǎn),水準(zhǔn)點(diǎn)的間距不大于100 m的要求,在施工范圍內(nèi)任何地方架設(shè)儀器至少后視到兩個水準(zhǔn)點(diǎn),并且使各水準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)成閉合圖形,以便閉合檢校。各水準(zhǔn)點(diǎn)要設(shè)在地面沉降范圍之外,水準(zhǔn)點(diǎn)的埋深應(yīng)符合二等水準(zhǔn)測量的要求,根據(jù)工程特點(diǎn),建立合理的水準(zhǔn)控制網(wǎng),與基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測,平差計(jì)算出各水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。

隨著埝體升高,將各次觀測記錄整理檢查無誤后,進(jìn)行平差計(jì)算,求出各次每個觀測點(diǎn)的高程值,從而確定出沉降量。

首先建立下沉曲線坐標(biāo),將統(tǒng)計(jì)表中各觀測點(diǎn)對應(yīng)的觀測周期所測得沉降量畫于坐標(biāo)中,得到對應(yīng)的沉降曲線。根據(jù)沉降量統(tǒng)計(jì)表和沉降曲線圖,將圍埝的沉降情況及時的反饋到有關(guān)主管部門,正確地指導(dǎo)施工。特別是埝體不均勻沉降的觀測顯得更為重要。對沉降觀測的成果分析,我們還可以找出同一地區(qū)不同材料及不同填筑高度埝體的沉降值,當(dāng)埝體每天連續(xù)沉降量超出設(shè)計(jì)提出的限差要求(20mm/d)時,控制埝體施工速度或應(yīng)停止施工,會同有關(guān)部門采取應(yīng)急措施。施工方法應(yīng)盡量減少常規(guī)的加荷方法。采用分步施工法,整個圍埝斷面施工1 m高后,停1 d～5 d再施工做1 m。

3.2 深層水平位移觀測

深層水平位移監(jiān)測的數(shù)據(jù)處理使用CX-3A及CX-3C測斜儀附帶的配套處理軟件,使我們從不同角度了解到圍埝發(fā)生側(cè)向變形的性狀和發(fā)展趨勢。圍埝施工前期一天一次,開挖期間一天一次,施工后期根據(jù)施工速度和變形速度適當(dāng)調(diào)整,當(dāng)累計(jì)位移過大時,應(yīng)增加監(jiān)測次數(shù)。根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn),確定土體水平位移報(bào)警值:變形速率超過4mm/d或連續(xù)2 d變形速率超過 3mm/d,累計(jì)水平位移大于40mm。

4 觀測結(jié)果

埝體沉降隨著圍埝填筑高度的增加和時間的延長而增大,圍埝在填筑過程中,沉降速度較快,竣工后的埝體沉降相對較緩慢。沉降與地質(zhì)條件和圍埝的填筑高度有關(guān)。地質(zhì)條件越好,填筑高度越低,沉降越小,反之沉降越大。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)沉降隨著填筑高度的增加迅速增大,當(dāng)圍埝填筑即將竣工和竣工后,沉降緩慢增加,直至埝體完全穩(wěn)定下來,還會發(fā)生緩慢的沉降。圍埝測點(diǎn)沉降關(guān)系曲線見圖2。

深層水平位移監(jiān)測的數(shù)據(jù)生成位移累計(jì)曲線,將測量的結(jié)果整理成各種曲線,可反映埝基礎(chǔ)土體不同時期的水平位移情況。繪制變形速率—深度曲線和位移—深度曲線。從不同角度了解到圍埝發(fā)生側(cè)向變形的性狀和發(fā)展趨勢。

5 結(jié)語

隨著圍埝工程向深水延伸,圍埝埝體的材料也從草袋土碼放逐漸向拋石塊、模袋固化、混合體、箱筒形結(jié)構(gòu)等不斷變化。為了保證埝體的穩(wěn)定及使用壽命和安全,并為以后的勘察設(shè)計(jì)施工提供可靠的資料及相應(yīng)的沉降位移參數(shù),圍埝沉降、位移觀測的必要性和重要性愈加明顯。同時通過現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋信息,可以對施工過程中的問題起到預(yù)報(bào)作用,及時做出較合理的技術(shù)決策和現(xiàn)場的應(yīng)變決定。

[1] 侯延祥,張鳳珍,王廣德,等.模袋固化泥在天津港某圍埝工程中的應(yīng)用[J].水道港口,2003(1):48-49.

[2] JTJ 234-2002,水運(yùn)工程測量規(guī)范[S].

[3] JTJ 250-98,港口工程地基規(guī)范[S].

[4] JTJ 221-98,港口工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5] 交通部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所.天津港南疆1#靠船墩改造圍埝工程沉降位移觀測成果分析報(bào)告[R].天津:交通部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所,2002.