武汉鹦鹉洲长江大桥南锚碇基坑开挖施工监测技术

武汉鹦鹉洲长江大桥南锚碇基坑开挖施工监测技术摘要：武汉鹦鹉洲长江大桥为世界第一大跨度三塔四跨悬索桥，其南锚碇设计采用外径68m圆形地下连续墙，锚碇中心距离长江大堤124m。地连墙施工完成后进行基坑开挖作业，基坑开挖平均深度26m，采用逆作法施工内衬。针对改型超大基坑开挖施工，信息化施工显得尤为重要，关系着整个基坑周边场地、建筑、地连墙结构、内衬结构的安全。本文通过对该工程基坑开挖监控目的、监测内容、监控方法的论述，详细举例说明了超大基坑监控技术。

关键词：基坑开挖监控内容方法预警

1、工程概况

鹦鹉洲长江大桥位于武汉市中心城区，桥址距下游长江大桥约2.0公里，距上游规划杨泗港过江通道约3.2km，距白沙洲大桥6.3公里。北接汉阳的鹦鹉大道，南连武昌的复兴路。大桥全长3420m，其中主桥长2100m，采用200+2×850+200m三塔四跨钢板结合梁悬索桥。主线桥设计双向8车道，主桥桥宽38米，车道布置为2×(3.75+3×3.5)m。

南锚碇位于长江南岸武昌侧，采用圆形地下连续墙方案。南锚碇基础采用外径68m，壁厚1.5m的圆形地下连续墙加环形钢筋混凝土内衬作为基坑开挖的支护结构。南锚碇距离防洪墙较近，根据地质勘测显示，南锚范围内存在部分岩溶现象。考虑到此处堤防为长江一级堤防，且桥址位于武昌中心城区，在南锚外部10m处设一道0.8m厚的自凝灰浆挡水帷幕。

2、工程地质及水文地质情况

工程场区位于长江大桥上游约2.0km，两岸为长江冲积一级阶地，地形平缓，总的地势为东高西低。长江北岸地面标高 21～25m，主要为第粘性土、淤泥质土、粉土、粉细砂，厚 30m 左右，下部卵砾石层厚 30m左右。长江南岸地面标高24～31.2m，南岸较低洼处为弧形分布的巡司河，主要为第四系中更新统冲、洪积粘性土和由粘性土充填的砾卵石层，厚15～5m。阶地表层多为人工填土覆盖，厚0～5m。

上层滞水：赋存于浅部人工填工中，无统一自由水面，接受大气降水和地面排水垂直下渗补给，水量较小。

第四系松散岩类孔隙水：赋存于第四系砂层中，为主要地下水含水层，具微承压性，与长江水力联系密切，互补关系、季节性变化规律明显。水位埋深一般4～6m。在长江丰水期，江水补给地下水，反之地下水补给江水。

3、施工监测

3.1 监测目的

南锚锚区地质情况较复杂，仍然存在一些不确定因素，造成了基坑施工安全的不确定因素多，仍有一定的施工风险。基坑开挖是南锚碇工程的施工重点，既是检验，也是控制基坑施工安全的过程，因此在基坑开挖过程中采取严密的监控措施尤为重要。通过在地连墙、内衬和基坑内外土体内埋设相应的传感器，作为深基坑开挖施工时的“眼睛”，随时掌握围护结构的位移、变形和受力情况以及

基坑内外土体的变化情况，发现问题及时反馈、及时分析，以便及时采取相应措施，确保基坑开挖和基坑结构的安全。

在基坑施工中严格执行信息化施工管理。根据监测信息并结合基坑结构受力、封水等情况进行系统分析，对近期及远期基坑的运行情况进行较为可靠的预测，并在施工过程中对基坑施工及时提出有效的指导性意见，保证基坑的施工安全。一旦发现监测数据异常，则立刻实施施工预案，确保基坑及长江大堤的安全。

监测作为复杂桥梁锚碇施工中的重要环节之一，其重要性主要体现在：

1、为桥梁锚碇施工的开展提供及时的反馈信息；

2、作为设计与施工的重要补充手段；

3、对锚碇工程的安全性和对周围环境的影响程度有全面的掌握，以确保锚碇工程和相邻建筑物的安全；

4、积累工程经验，为提高锚碇工程设计和施工的整体水平提供依据。

3.2监测内容

1、环境监测：包括锚碇周边土体变形监测和长大堤变形监测；

2、水工监测：包括基坑内、外地下水位监测和基坑孔隙水压水监测；

3、地下连续墙监测：包括帽梁变形监测、地连墙应力监测和地连墙深层侧向变形监测；

4、建筑物监测：周边建筑物沉降及位移监测；

5、内衬监测：内衬横向应力监测。

3.3监控方法

3.3.1地下连续墙钢筋及混凝土应力监测

1、监测手段和频率

地下连续墙墙体钢筋应力采用应力计监测。

墙体钢筋应力监测按照规范要求，开挖深度5m内时每2天1次，5～10m每天1次，大于10m每天2次。底板浇筑完成，锚体部分施工阶段，因围护结构已处于控制阶段，可放宽至每天1次，28天后可放宽至每3天一次，随着监测数值稳定，可以减少至每15天一次。直到顶板施工完成后，停止监测。

2、测点布置。

在平行与垂直大桥轴向的地下连续墙内布设钢筋应力测孔4个，在45度角位置上各布设4个监测孔，每个监测孔中分两个剖面埋设，分别为迎土、迎坑面（即g1-a、g1-b～g8-a、g8-b，见图1）。根据本工程的特点，每个剖面布设20只钢筋应力计，其中第一组应力计布设在墙顶向下4m处。每个剖面同一横截面内布设的两只呈对称布置，共计布置160只应力计。应力计直径与钢筋主筋相同，在布设位置截断主筋用应力计置换。

图1 地下连续墙钢筋应力测点布置图

3.3.2内衬钢筋及混凝土应力监测

1、监测手段和频率。

内衬应力监测均也采用应力计监测。

内衬应力在开挖阶段，开挖深度5m内时每2天1次，5～10m每天1次，大于10m每天2次。底板浇筑完成，锚体部分施工阶段，因围护结构已处于控制阶段，可放宽至每天1次，28天后可放宽至每3天一次，随着监测数值稳定，可以减少至每15天一次。直到顶板施工完成后，停止监测。

2、测点布置。

内衬应力监测在地下连续墙衬墙内埋设应力监测孔，在平行与垂直大桥轴向的两个方向上共布设4个，即wl1～wl4（见图2）。每个监测孔中分两个剖面埋设，分别为迎坑、背坑面。根据工程特点，每个剖面埋设6只应力计，其中第1组应力计布设在墙顶向下5m处。每个剖面的同一横截面内的两个应力计按内衬墙的中轴线对称布置，共布设48只应力计。

图2 地下连续墙内衬应力测点布置图

3.3.3地连墙、墙外地表和大堤的沉降及水平位移监测

1、监测手段和频率

沉降采用精密水准仪监测；大堤水平位移采用全站仪监测，地下连续墙及墙外土体水平位移则采用测斜管监测。

监测频率为从锚体施工至全桥竣工期间，对地连墙及墙外四周地表、大堤和周围建筑物每周进行一次沉降及位移观测，锚碇施工完毕后可将监测周期调整为每月一次。如若遇见特殊情况，则根据招标人要求加测。

2、测点布置（见图3）