第２４卷第６期 土 工 基 础 、 １．２４ ＮＯ．６ ２０１０年ｌ２月 Ｓｏｉｌ Ｅｎｇ．ａｎｄ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｄｅｃ．２０１０ 软基上水工建筑物的变形监测实例分析 徐 兵 （上海勘测设计研究院科研所，上海 ２００４３４） 摘要：由几个水工建筑物的变形实例说明应重视软土地基基础的处理工作：填方工程应依据变形监测数据进行 施工；挖方工程除按变形监测数据进行施工外，还应注意临空面的保护；堤防工程中有穿堤建筑物时，最好先行堤 防施工，待堤基稳定后再进行穿堤建筑物的施工，以避免基础发生较大的沉降。沉降监测基准点的基础埋深最好 与主体结构基础埋深相当；对于长、折大堤的水平位移监测，宜采用测斜管 穿堤建筑物及直接座落在软土地基上 的水闸、泵站等水工建筑物的水平位移监测，应重视高填土翼墙向河心的水平位移情况，要求基点稳定，采用假定 的坐标系进行测试方即可满足监测要求。 关键词：软土地基，水工建筑物，变形监测，分析 中图分类号：ＴＵ４７２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—３１５２Ｉ ２０１０）０６—００６２—０４ 形及变形监测提出几点看法和建议，以供探讨。 引言 １ 堤防工程 在我国长江三角洲、珠江三角洲广泛分布着海 相、三角洲相、湖相、沟积相沉积的饱和粘土。这些 软基上的堤防工程，因施工单位追求验收时的 地基土相当软弱，含水量高、孔隙比大、压缩性高、承 整体美观，常会不遵照设计要求在不同里程桩号范 载力低、渗透性差、极易出现流塑变形。建造在其上 围内进行不同数值的预留抛高，目的是避免堤顶防 的水工建筑物（堤防、穿堤建筑物及直接座落在其上 浪墙出现起伏而呈波浪的形状。表１为广州南沙地 的水闸、泵站等）极易出现沉降与侧向变形问题。 区某堤防竣工验收时不同里程防浪墙顶部的高程情 堤顶高程是指堤防沉降稳定后的堤顶面高程。 况（设计防浪墙顶高程４．０００ ｍ）。 一般依据工程等级、防洪（潮）标准、设计高潮位、波 表１某堤防竣工验收时防浪墙顶部高程情况 浪爬高及安全加高等因素来确定。由于地基土性存 断面里程桩号 初始高程（ｍ） 在差异，设计单位考虑到地基土的沉降，一般会明确 ｗｏ＋１ｏ１．４９ ３．９７４ 地在堤防不同里程桩号范围内提出施工期内应有的 Ｗ０４－３５１．６５ ４．１０８ 预留抛高。对于穿堤建筑物和直接座落在软土地基 Ｗｏ十５５７．１１ ４．００４ 上的水闸、泵站等，可依据工程等级、防洪（潮）标准、 Ｗ０４－７５７．９０ ４．０３３ 历史潮位、水位组合特征等因素来确定建筑物的口 Ｗ０十９６５．４５ ３．９６７ 门高程及挡土墙高程。考虑到地基的沉降，一般会 Ｗ１＋０７１．８５ ３．９１７ 明确建筑物底板及墙身的预留抛高。 设计单位一般会依据相关规范＿１ 要求，对新 有的堤防工程由于填筑过程中不遵守施工要 建的水工建筑物提出明确的变形监测要求，并设置 求，在填土区域附近大面积堆土，导致堤基滑移。图 沉降和水平位移等一般性的监测项目。 １为广州南沙某堤防施工期堤基出现滑移前后堤基 本文拟对软土地基上的堤防工程、穿堤建筑物 的沉降情况，滑移后堤基最大沉降量约６４０ ｍｍ。 及直接座落在其上的水闸、泵站等水工建筑物的变 收稿日期：２０１０－０４—０８ 作暑简介：徐兵，男，１９７８年生，工程师，主要从事工程监测及科研工作。 第６期 徐兵：软基上水工建筑物的变形监测实例分析 ６３ 日期 图１某堤防断面出现滑移前后的沉降曲线 ２００１年ｌ１月３日太浦河泵站进水渠南堤桩号 ０＋４１３．Ｏ０ ｍ～Ｏ＋４７５．Ｏ０ ｍ范围内发生滑坡，堤脚 向渠中心滑移３０ ｍ左右，顺堤轴线方向在坡面上 出现宽度和深浅不一的纵向裂缝。经分析，主要原 因是滑坡区域存在厚达６．９ ｍ的②。层淤泥质粉质 粘土，其物理力学指标偏低，进水渠滑坡部位的渠底 完全切人了该层，此外，滑坡前下雨入渗，以及渠堤 填筑加荷速度过快也是导致滑坡的主要原因 ］。 地基处理的面积约５４００ ｍ ，给工程的总投资和竣 工日期都造成了一定的影响。 软土地基上长、折大堤沉降监测中的水准工作 基点的布设，起测点应建造在远离施工现场且不受 施工影响的坚实地基上，校核起测点用的基点的基 础应尽量与堤防的桩基埋深一致（最好采用钢管标 基础或双金属标的型式）或尽量座落在新鲜、稳定的 基岩上，以保证沉降监测数据的可靠。沉降监测应 采用堤基沉降板。监测精度采用三、四等水准精度 即可，监测频率应尽量与施工填土时段相对应。监 测成果应成为施工填土速率控制的主要依据，施工 单位在下层填土稳定后方可按照设计要求的每层填 土厚度进行大堤填筑。 长、折大堤施工期的水平位移因填筑常用大型 机械化作业而较难监测。用导线法测试水平位移， 误差较大，无法满足监测要求。预埋测斜管、测试水 平位移较为直观、理想。需要注意的是，测斜管的深 度应大于大堤基础深度５．０ ｍ以上方可将测斜管 的下部作为不动点，进而计算不同深度的土体侧向 位移。 ２ 穿堤建筑物及直接座落在软基上的 水闸、泵站等水工建筑物 穿堤建筑物一般为涵闸、水闸、泵站等，闸室或 泵房底板的顶面高程是经过反复论证后才确定的， 它决定着过流能力和防洪（潮）能力，对过流流量 起 着决定性的作用。一旦该高程确定后，不允许发生 较大沉降，因为沉降过大、尤其是不均匀沉降过大会 妨碍闸门的启闭甚至会影响建筑物的过水能力。特 别是墙后高填土的闸墩，施工期墙后的填土会使闸 墩产生向河心的水平位移，所以要求墙后填土时，严 格按设计要求的土质和重度进行回填土体的选置， 并依据具体要求进行分层填筑。在运行期内、外河 水头差较大时，运营单位也应注意闸墩顺水流方向 的位移情况。闸室或泵房两侧的高填土翼墙 在施 工期的填土过程中也同样需要注意向河心的水平位 移情况。 穿堤建筑物的沉降监测，其水准工作基点的深 度至少应与主体结构的基础埋深相当。图２为广州 南沙某水闸在远离工地现场的坚实地基上设置的水 准工作基点测试水闸的情况，图３为广州南沙在高 架桥柱设置水准工作基点测试另外一座水闸的情 况。可以明显看出：由于基点基础设置深度不够，基 点受地坪下沉影响导致图２中的曲线不够稳定，测 量成果不合理，图３粗差点较少，监测末期各测点曲 线平滑，成果基本合理。 臼期 图２某水闸闸墩采用地面水准工作基点测试的沉降曲线 日期 图３某水闸闸墩采用高架桥柱作为水准工作基点测试的 沉降曲线 ６４ 土 工 基 础 图３为先行填筑堤防，待堤基稳定后再开挖基 坑进行水闸施工时的闸墩沉降曲线。当同一地区的 水闸座落的地基土层相同、水闸口门尺寸相同、地基 水后在不同的水头差作用下闸墩顺水流方向位移的 情形，其沿水流方向位移的数值较小。通过比较分 析认为：对于水闸和泵站，更应该重视施工填土期翼 墙向河心的水平位移。 处理方式相同但填筑大堤与穿堤建筑物同时施工 时，闸墩的沉降比图３大得多。图４为水闸与堤防 一起施工时闸墩的沉降情况。 图４某穿堤水闸与堤防同时施工闸墩的沉降曲线 穿堤建筑物及直接座落在软土地基上的水闸、 泵站的水平位移，设置假定坐标系进行光学测 量，即可得到较为满意的监测成果。若测墩基础与 主体结构的基础埋深相当就更合理了。图５为上海 某水闸高填土翼墙施工期的水平位移曲线，水平位 移突然增大是因为墙后填土、堆载和有大型机械设 备作业所致，后经墙后卸荷后，墙身向相反的方向位 移，位移曲线趋于收敛。图６为南京秦淮河水闸通 日期 图５某水闸挡±墙墙后填土前后的水平位移Ｉ向河心）曲 线 ２ ０Ｏ ｇ ｌ ５０ １ ｏｏ＊ 窿 ０ ５０， －Ｋ： ０ ００ 日期 图６秦淮河水闸闸墩在不同水头差作用下的水平位移Ｉ顺 水流）曲线 ３ 结语 （１）为使软基上水工建筑物的变形在设计和规 范要求的范围内，应重视软基基础的处理工作。对 于堤防工程，每层填土厚度和填土的物性指标均应 得到有效的控制，填筑速率应该依据沉降监测成果 来进行控制；对于水闸、泵站等高翼墙墙后的填土施 工，应依据水平位移监测成果来控制；对于挖方工 程，应依据临空面的位移监测数据来控制，并做好临 空面的防雨等措施，防止雨水入渗导致地基土的物 理、力学性质降低而出现滑坡之类的工程事故。 （２）当堤防中有穿堤建筑物时，堤防最好先行施 工，待堤基稳定后再开挖基坑进行穿堤建筑物的施 工，以避免基础出现较大的沉降。 （３）软基上水工建筑物的变形监测，无论水准基 点还是水平位移基点，其基础埋设最好与水工建筑 物主体结构的基础埋深相当或座落在新鲜、稳定的 基岩上。 （４）对于长、折大堤的水平位移监测，光学的测 量方法不能满足监测的精度要求，应采用埋设测斜 管的方法进行土体侧向位移的监测。 （５）对于穿堤建筑物或直接座落在软土地基上 的水闸、泵站的水平位移的监测，不需去引测基点的 坐标，用假定坐标系的测试方法即可满足监测 要求。对于闸墩和高填土翼墙，更应重视施工填土 期向河心的水平位移情况。 参 考 文 献 ［１］堤防工程设计规范（ＧＢ５０２８６）Ｉｓ］． ［２］水闸设计规范（ＳＬ２６５～２００１）Ｉｓ］． Ｅ３３泵站设计规范（ＧＢ／Ｔ５０２６５—９７）Ｅｓｌ ［４］林毅峰．真空预压法在太浦河泵站堤防滑坡加固中的应用ＥＪ３． 水利水电科技进展，２００４，２４（２） Ｅ５３林毅峰，黄颖蕾．太浦河泵站进水渠滑坡处理［Ｊ］．上海水利水 电技术，２００６，（４４） ［６］艾凯，徐兵，张计，付更生．真空预压法在某泵站工程中的应用 与研究［Ｊ］．长江科学院院报，２００５（０５） 第６期 徐兵：软基上水工建筑物的变形监测实例分析 ６５ Ｃａｓｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒ ｏｆ Ｍａｒｉｎｅ ＣＯｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｏｆｔ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔａｋｉｎｇ ｓｏｍｅ ｍａｒｉｎｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｓ ｅｘａｍｐｌｅｓ，ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｆｏｒ ｓｏｆｔ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｅｍｐｈａ— 曲 ｓｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｅｍｂａｎｋｍｅｎｔ ｐｒｏｊ ｅｃｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂａｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒ ｄａｔａ，ａｌｓｏ ｓｈｏｕｌｄ ｐａｙ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｆｒｅｅ ｓｕｒｆａｃｅ．Ｗｈｅｎ ｌｅｖｅｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｅｘｉｓｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｍｂａｎｋｍｅｎｔ ｐｒｏｊ ｅｃｔ，ｔｈｅ ｅｍｂａｎｋｍｅｎｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｆｉｓｔ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｌｅｖｅｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｗｉｌｌ ｂｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｓ ｓｔａｂｉｌｅ，ＳＯ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃａｎ ｂｅ ａｖｏｉｄ．Ｔｈｅ ｒｅｆｅｒ— 帆 ｅｎｃｅ ｐｏｉｎｔ ｆｏｒ ｍｏｎｉｔｏｒ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｉｍｂｅｄｄｅｄ ｔｈｅ ｓａｍｅ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ａｓ ｆｏｒ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｌｏｎｇ 一 ｌｅｖｅｅ，ｔｈｅ ｉｎｃｌｉｎｏｍｅｔｅｒ ｔｕｂｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ．Ｆｏｒ ａｎｏｔｈｅｒ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｇａｔｅ ａｎｄ ｐｕｍｐｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｌｏｃａ— ＆ ｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｆｔ ｇｒｏｕｎｄ，ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐａｙ ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔＯ ｔｈｅ ｗｉｎｇ ｗａｌｌ ｓｈｉｆｔ ｔＯ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｐｏｉｎｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｓｔａｂｌｅ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ａｓｓｕｍｅｄ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｗｏｒｋｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｓｏｆｔ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｍａｒｉｎｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒ，ａｎａｌｙｓｉｓ －墓 ～ ｃ萋 －’ｒ１广１ ｒ－—丫—ｒ］广＿’ｒ’ｒ－’ｒ 广＿’ｒ Ｓ （上接第５９页） Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ Ｔｅｓｔ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ Ｌｏｅｓｓ ａｎｄ 州 Ｌｏｅｓｓ－ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｂｅｌｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｗｉｔｈ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｃ ＱＩＡＯ Ｌａｉ ｊｕｎ ，ＳＨＡＮＧ Ｘｉａｎｇ ｙｕ。，ＬＶ Ｘｉａｏ ｌｉａｎｇ。，ＬＩＡＮＧ Ｈｅｎｇ ｃｈａｎｇ。 （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ Ｊｉａｎｇｓｕ ２２１ｌ１６： ２．Ｓｉｎｏ—Ｃｏａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ，ＢｅｉＪｉｎｇ Ｈｕａｙｕ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ Ｈｅｎａｎ ４６７００２； ３．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｄ ｆｏｒ Ｇｅｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｄｅｅｐ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｘｕｚｈｏｕ Ｊｉａｎｇｓｕ ２２１００８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｄｉｒｅｃｔ ｓｈｅａｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｄｒｙ ｄｅｎｓｉｔｙ Ｓ ｌｏｅｓｓ ａｎｄ １ｏｅｓｓ—ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｂｅｌｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ １ｏｅｓｓ，ｕｌｔｉｍａｔｅ ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｌｏｅｓｓ—ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｂｅｌｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｎｏｒｍａｌ ｓｔｒｅｓｓ，ｄｒｙ ｄｅｎｓｉｔｙ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｐｌａｓｔｉｃ ｌｉｍｉｔ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｓ ｔｈｅ Ａｔｔｅｒｂｅｒｇ ｌｉｍｉｔｓ ｗｈｅｔｈｅｒ ｔｈｅ ｄｒｙ ｄｅｎｓｉｔｙ ｈａｓ ａ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｂｅｌｔ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｎｏｒｍａｌ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎ— ｔｅｎｔ，ｕｌｔｉｍａｔｅ ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｌｏｅｓｓ—ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｂｅｌｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｗｉｌｌ ｂｅ ｂｉｇｇｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｌｏｅｓｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｎｏｒｍａｌ ｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｉｓ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｉＳ ａｄｖｅｒｓｅ ｔｏ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｅｓｓ—ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｂｅｌｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｌｏｅｓｓ，ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｂｅｌｔ，ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
