润扬长江大桥基坑监测报告

润扬长江公路大桥南汊悬索桥北锚碇基础工程围护结构监测总结报告上海岩土工程勘察设计研究院2002年12月润扬长江公路大桥南汊悬索桥北锚碇基础工程围护结构监测总结报告工程编号：2001－J－031工程地点：江苏省镇江市世业洲岛总工程师:顾国荣审定:侯瑜玉审核:黄永进工程负责:杨玉泉朱建上海岩土工程勘察设计研究院2002年12月润扬长江公路大桥南汊悬索桥北锚碇基础工程围护结构监测总结报告目录第一部分工程概况一、工程概述二、项目参建单位三、岩土工程地质条件四、监测的目的与意义五、监测方案制订及审查过程六、监测方案的设计和变更依据第二部分监测内容及历程一、支护结构概况二、基坑土方开挖及支撑浇注三、基坑降水四、监测内容五、主要施工节点及监测进程第三部分监测方法原理一、监测点垂直沉降测量二、监测点平面位移测量三、围护墙侧向变位监测四、墙体钢筋应力、立柱底部应力监测五、支撑轴力监测六、围檩应力监测七、坑外孔隙水压力监测八、地下水位监测九、坑外土压力监测十、温度监测第四部分监测点布置及实施一、监测点的布置1、围檩顶面垂直及水平位移2、围护墙体侧向变位监测3、连续墙钢筋应力监测4、支撑轴力监测5、围檩内力监测6、立柱内力监测7、坑外孔隙水压力监测8、坑外土压力监测9、坑内、外地下水位监测10、立柱沉降监测11、地基土垂直、水平位移监测12、温度监测二、监测方案实施细节和时间节点1、地下连续墙内各监测元件的埋设2、基坑外侧周边环境监测点的埋设3、立柱桩内监测元件的埋设4、支撑及围檩内监测元件的埋设三、监测点实际布设数量及成活情况1、监测点数量2、监测元件成活情况第五部分监测频率及报告的提交1、监测频率2、监测报告的提供第六部分测试主要仪器设备第七部分监测人员的配备第八部分监测成果分析一、地下连续墙监测1、地下连续墙侧向变形监测2、地下连续墙受力状况二、基坑构件温度变化情况三、支撑系统监测1、围檩变形监测2、围檩受力状况3、支撑受力状况4、立柱垂直沉降监测5、立柱受力状况四、土压力监测五、水工监测1、坑外水位变化情况2、坑外孔隙水压力变化情况六、基坑周边环境监测1、测量精度分析2、坑外土体沉降变化情况3、长江内大堤沉降情况七、围护结构及周边环境的巡检第九部分结论和建议第十部分监测设计、施工图纸目录第十一部分监测数据图表目录润扬长江公路大桥南汊悬索桥北锚碇基础工程围护结构监测总结报告-1-第一部分工程概况一、工程概述润扬长江公路大桥是江苏省“四纵四横四联”公路主骨干架和五处跨江公路通道规划中的项目，北联同江至三亚国道主干线，南接上海至成都国道主干线，是江苏省高速公路网建设的重要组成部分。其南汊悬索桥主跨1490米，为目前中国第一、世界第三长的公路大桥。设计等级是双向6车道，设计车速是100公里每小时，设计荷载等级是汽车超20级、挂车120，设计通航净高50米，其中南北主塔高219米，北锚碇深50米，南锚碇深30米，其模型图见图一。北锚碇基础工程是全桥难度最高的施工项目，是全桥工程的关键。它位于长江之中，基坑平面为长69米、宽50米的矩形结构，开挖深度50米。规模庞大，属国内第一、世界罕见。围护结构采用厚1.2米的嵌岩地下连续墙，内设十一道钢筋混凝土支撑，并布设直径为0.6米和1.5米两种桩长的46.5米～62.4米的混凝土钢管桩各16根作为立柱桩。图一润扬长江公路大桥模型二、项目参建单位本工程采用BOT方式管理，总体承包单位为中港集团第二航务工程局，我院作为总体承包单位下的一成员负责本工程监测部分工作，于2001年5月开始进驻现场实施监测工作。以下为参加建设的各成员单位：总体设计单位：江苏省交通规划设计院监理单位：大桥工程建设监理公司总体承包单位：中港集团第二航务工程局成员单位如下：围护结构设计单位：上海同济大学建筑设计研究院围护封水设计单位：长江勘测规划设计研究院地连墙施工分包单位：中国水利水电基础工程局围护结构监测单位：上海岩土工程勘察设计研究院地质勘察单位：江苏省交通规划设计院铁道部大桥工程局勘测设计院科研单位：同济大学土木工程学院清华大学土木工程学院三、岩土工程地质条件本工程位于长江主干道内的世业洲岛内。场区内地质条件复杂，上部为第四系覆盖层，总厚达45.7m～48.8m。其下伏基岩属燕山晚期侵入岩，岩性主要为花岗闪长岩和后期侵入的岩脉。由于岩脉的穿插，使基岩裂隙发育，且有蚀变、破碎和断裂。土性自上而下分别为：表1工程地质情况土层号土层名称层底埋深(m)颜色状态1亚粘土1.10～3.70灰黄～褐黄色软塑2-1淤泥质亚粘土6.00～11.80灰色流塑2-2亚粘土夹粉细砂14.00～18.80灰色软塑～流塑3-1粉细砂34.50～36.0灰色、青灰色稍密～中密4a含砾中粗砂36.10～40.10灰色、青灰色中密4粉细砂40.25～47.20灰色、青灰色中密～密实4b含砾中细砂～中粗砂45.50～48.8灰色、青灰色中密～密实9-1强风化花岗闪长岩46.30～51.70灰绿色间肉红色9-2弱风化花岗闪长岩48.80～56.80肉红色间灰绿色9-3微风化花岗闪长岩50.50～59.7肉红色、灰绿色润扬长江公路大桥南汊悬索桥北锚碇基础工程围护结构监测总结报告-2-表2地质及结构材料力学参数参数材料容重gskN/m3粘聚力C(kpa)内摩擦角f(o)渗透系数Ki/10-5(cm/S)第一层土18.47151.8第二层土18.110180.18第三层土20.05252300第四层土19.82305600基岩2420004515水文地质特征为16～17米以浅的软粘土，其透水性较差，为下伏微承压含水层的顶板；以下至风化基岩顶板厚度约32米的砂岩构成第四系微承压水的主要含水层。由于场区距长江干流不及200米，水力联系密切，相互渗透，补给水源丰富，致场区地下水呈饱和状态，基坑封水风险较大。四、监测的目的与意义在岩土工程中，由于地质条件、荷载条件、材料性质、施工条件和外界其它因素的复杂影响，造成目前人们在岩土工程的认识上还有一定的局限性，针对具体的工程，就很难单纯从理论上预测工程中可能遇到的情况和问题，所以，在现有理论指导下有计划地进行现场工程监测十分必要。由于润扬长江公路大桥北锚碇所处位置岩土条件复杂，开挖深，支撑道数多、施工难度大，且没有前期经验可供参考，故必须在施工组织设计中制定、在实际施工中实施严密的监测控制系统，以确保基础工程在施工、运行中的安全，为优化设计、科学决策提供准确和可靠的依据。工程监测的目的主要有：1、监测数据进行归纳整理，以期能及时发现施工过程中的不稳定因素，及时采取补救措施，确保基坑稳定安全，减少和避免损失；2、将现场监测结果用于优化设计，使设计达到优质安全，经济合理、施工快捷的目的；3、将现场监测的结果与理论预测值相比较，用反分析法推导出更为接近实际的理论公式，用以指导其它工程。五、监测方案制订及审查过程受中港集团第二航务工程局委托以及指挥部的慎重研究，我院对监测方案几度修改、优化及细化，先后共编制了四套版本的监测方案，于2001年8月份经指挥部专家审查会确定按第四版监测方案实施。以下为方案审查过程：2001年2月初步监测方案确定(第一版)，根据工程勘察报告，初步设计方案，周边环境的情况编制；2001年3月初审监测方案(第二版)，根据初审设计、施工方案及施工工艺编制；2001年7月复审监测方案(第三版)，根据初审专家组意见和定稿的设计方案以及施工方案的实施情况在初审方案的基础上进行修订；2001年8月定稿监测方案(第四版)，根据复审专家组意见以及为《北锚碇关键技术课题研究》提供无缝隙式服务的要求进行修订；2002年3月补充监测方案，根据《同济大学科研组，清华大学科研组，中港二航局润扬大桥项目部关于更改支撑轴力监测方案的建议》在第四版监测方案基础上进行了补充。六、监测方案的设计和变更依据1、上海市标准《基坑工程设计规范》(DBJ08-61-97)2、上海市标准《地基基础设计规范》(DGJ08-11-1999)3、上海市标准《岩土工程勘察设计规范》(DGJ08-37-94)4、《城市测量规范》(CJJ8-99)5、《精密水准测量规范》(GB/T15314-940)6、《工程测量规范》(GB50026-93)7、《孔隙水压力测试规程》(CECS55：93)8、《润扬长江公路大桥悬索桥北锚碇基础工程施工图设计文件》(2001.4)《润扬长江公路大桥悬索桥北锚碇基础工程设计计算书》(2001.3)上海同济规划建筑设计研究总院润扬长江公路大桥南汊悬索桥北锚碇基础工程围护结构监测总结报告-3-9、《润扬长江公路大桥悬索桥北锚碇地质钻探工程地质报告》(2001.3)铁道部大桥工程局勘测设计院10、润扬长江公路大桥悬索桥北锚碇基础工程施工组织设计审查会专家评审审查意见(2001.4.18)11、润扬长江公路大桥悬索桥北锚碇基础工程监测设计审查会专家评审审查意见(2001.7.3)12、《结构监测项目与内容(简要)》(2001.7)润扬长江公路大桥悬索桥北锚碇基础工程关键施工技术科研组13、《关于北锚碇基础施工安全监测方案的意见》(2001.7.19)润扬长江公路大桥总监办公室14、《北锚碇深基坑监测方案修改意见》(2002.02.08)清华大学科研组15、《斜撑上增设钢筋应力计》(2002.02.21)中港二航局润扬项目部16、《关于支撑轴力监测点增加方案的批复意见》(2002.03.17)润扬长江大桥总监办公室第二部分监测内容及历程一、支护结构概况北锚碇基础工程是全桥难度最高的施工项目，是全桥工程的关键。它位于长江之中，基坑平面为长69米、宽51米的矩形结构，开挖深度50米。规模庞大，属国内第一、世界罕见。围护结构采用深度为53米，厚度为1.2米的嵌岩地下连续墙，地下连续墙兼有挡土与止水两种作用，在地下连续墙外侧槽段之间接缝部位通过高压摆喷加固止水。锚碇底板以下岩层采用劈裂注浆封底抗渗。地下连续墙嵌岩深度一般为3米。坑内设十二道钢筋混凝土支撑，坑内设16根直径为0.6米钢管混凝土桩和16根直径为1.2米钢管混凝土桩作为支撑立柱。支撑平面结构及剖面见图二、三。5100069000图二支撑结构平面图图三支撑结构剖面图润扬长江公路大桥南汊悬索桥北锚碇基础工程围护结构监测总结报告-4-二、基坑土方开挖及支撑浇筑基坑开挖和支撑混凝土浇筑按照分区、分层、快速的原则进行。具体如下：合理分区，使开挖与支撑形成呈流水作业。遵循对称施工原则，减少墙体结构的不均匀变形；开挖遵循先中间后四边的原则，形成“锅底式”作业；遵循快速成撑的原则，缩短墙体暴露的时间，减少墙体变形量。土方开挖及支撑施工按图中I区-II区-VII区的顺序进行，具体见下图四：69000Ⅴ区Ⅲ区Ⅶ区Ⅲ区I区Ⅱ区51000Ⅷ区Ⅳ区Ⅵ区基坑开挖自2001年11月14日开始，在开挖初期，由于机械设备及人员配合均未达理想状态，每层开挖及支撑浇筑时间约需23天。经过不断磨合及施工工序不断优化，每层施工所需时间缩短至10天左右。支撑浇筑均能做到在基坑面暴露后48小时内完成。到2002年4月20日完成混凝土封底，5月4日完成底板浇筑，目前北锚碇锚体结构已完成。三、基坑降水北锚锚区地质及水文条件和基础结构复杂，施工技术难度高，加上超深基坑本身技术含量高、风险大。施工过程中一旦地质条件与预计情况有所变化，设计或施工考虑技术措施不周全，未留有足够的安全储备，在强大坑外水土压力作用下，基坑出现任何集中渗漏、突涌或结构破坏，将造成灾难性后果。故施工单位准备了坑内外二套降水系统。1、坑内降水基坑内布置了6口ф325降水管井，管井深入基岩3米，用于坑内降水。2、坑外降水在地下连续墙与高喷帷幕之间23米宽的环形地带分两批共布置了30口降水井，其中第一批在基坑四周距地下连续墙外边缘3.5米，布置了20口降水井，管井间距12～14米。第二批在高喷帷幕内侧距高喷帷幕边缘3.5米，布置了10口降水井。所布降水井作为抵抗风险预案的技术储备。四、监测内容由于本工程为全国重点项目，责任重大，工程中不得有任何意外，布设的监测系统应能及时