【摘要】通過基坑監(jiān)測的過程，綜合巖土工程勘察報告、各相關(guān)規(guī)范及設(shè)計要求，分析了基坑監(jiān)測要點及監(jiān)測實測數(shù)據(jù)與規(guī)范要求間的差距，在取得施工經(jīng)驗的同時增強(qiáng)了對規(guī)范要求的理解。

【關(guān)鍵詞】基坑支護(hù)；水平位移；應(yīng)力；基坑監(jiān)測

引言：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化步伐的加快，為滿足日益增長的市民出行、軌道交通換乘、商業(yè)、停車等功能的需要，在用地愈發(fā)緊張的城市中心，結(jié)合城市建設(shè)和改造，開發(fā)大型地下空間已成為一種必然，諸如高層建筑多層地下室、地下鐵道及地下車站、地下道路、地下停車庫、地下街道、地下商場等多種地下民用和工業(yè)設(shè)施等。地下空間開發(fā)規(guī)模越來越大，大者可達(dá)幾十萬平方米；基坑的深度也起來越深，如上海地鐵四號線董家渡基坑則深達(dá)41m。這些深大基坑通常都位于密集城市中心，常常緊鄰建筑物、交通干道及各種地下管線等，施工場地緊張、施工條件復(fù)雜、工期緊迫。所有這些因素導(dǎo)致基坑工程的設(shè)計和施工的難度起來越大，重大惡性基坑事故不斷發(fā)生。而基坑監(jiān)測，作為基坑施工中的重要一環(huán)，對基坑施工起動態(tài)指導(dǎo)及安全預(yù)警的作用。本文通過工程實例，提示了設(shè)計及規(guī)范要求與現(xiàn)實施工質(zhì)量、規(guī)范要求與支護(hù)結(jié)構(gòu)實際變形值之間的差距。

1 .項目背景

擬建場地位于廈門市集美區(qū)建南路東側(cè)，北臨華舒酒店，南臨寧寶世家公寓，東臨烤鰻廠，西臨建南路，如圖1所示。擬建建筑物為四層辦公及宿舍樓，框架結(jié)構(gòu)，設(shè)二層地下室，基礎(chǔ)樁型采用靜壓預(yù)應(yīng)力管樁。

擬建辦公宿舍樓地下室層數(shù)為地下二層?；颖眰?cè)紅線與已建華舒酒店地下室外墻相接，華舒酒店純地下室為地下一層，埋置深度為4.5米；西、東側(cè)紅線外3米為現(xiàn)狀圍墻，西側(cè)圍墻外為市政道路（建南路），東側(cè)圍墻外為空地；南側(cè)13-20米為現(xiàn)狀圍墻，圍墻外為市政道路。

地下室基坑約呈正方形，邊長約35m。場地±0.00相當(dāng)于黃海高程13.83m，基坑開挖深度為10.70m。

與基坑有關(guān)的主要地層自上而下分別為：1雜填土、2殘積砂（礫）質(zhì)粘性土。

本基坑工程側(cè)壁安全等級為一級，本工程采用樁錨與自然放坡聯(lián)合支護(hù)體系，基坑側(cè)壁安全等級為一級，重要性系數(shù)γ=1.10。

2 .施工監(jiān)測

為確保施工安全和基坑開挖的順利進(jìn)行，應(yīng)進(jìn)行全過程的施工監(jiān)測，以便及時掌握施工全過程圍護(hù)結(jié)構(gòu)、周圍土體的受力與變形情況，及時掌握基坑開挖對周圍環(huán)境，尤其對建筑物、道路的影響程度，以便在監(jiān)測信息指導(dǎo)下，及時采取有效措施、調(diào)整施工方案，避免基坑開挖的重大事故發(fā)生，減少事故帶來的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。

2.1監(jiān)測項目

基坑監(jiān)測點的布置從周邊環(huán)境的監(jiān)測和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測兩方面考慮。綜合業(yè)主提供的資料，基坑圍護(hù)方案中對施工監(jiān)測的要求及本工程特點，考慮本監(jiān)測工程設(shè)置以下幾方面的監(jiān)測內(nèi)容：

1、周圍地下管線變形（沉降、位移）監(jiān)測；

2、基坑外地下水位監(jiān)測；

3、深層土體位移（測斜）監(jiān)測；

4、圍護(hù)墻頂變形（沉降、位移）監(jiān)測。

5、錨索應(yīng)力監(jiān)測。

6、圍護(hù)樁身鋼筋應(yīng)力監(jiān)測。

2.2監(jiān)測點的設(shè)置

1、監(jiān)測點、后視點、水準(zhǔn)基點應(yīng)設(shè)置在基坑施工影響范圍外。

2、沉降和位移監(jiān)測點應(yīng)設(shè)在灌梁上，間距不宜大于20m。

3、地表開裂，宜采用標(biāo)記法進(jìn)行觀察和比較，有裂縫時，先測量其寬度并做好記錄，然后用水泥漿灌實抹平，必要時可拍照留存。

2.3 監(jiān)測精度及所采取的技術(shù)措施、報警值

2.3.1、技術(shù)措施

1） 為了確保各項監(jiān)測項目的精度，投產(chǎn)的儀器必須按規(guī)定內(nèi)容檢查標(biāo)定其主要技術(shù)指標(biāo)，儀器檢查合格后方能使用，并做記錄歸檔。遇特殊情況（如受震、受損）隨時檢查、檢定。不合格儀器堅決不能投產(chǎn)使用。

2）水準(zhǔn)測量宜采用閉合或附合路線觀測方法。

3） 盡量做到測量定人，定儀器；觀測數(shù)據(jù)不得隨意涂改，測量數(shù)據(jù)有疑問時，應(yīng)做至反復(fù)觀測尋找問題原因。

2.3.2、報警值要求

各監(jiān)測項目變形量或測量值接近或到達(dá)報警值時，應(yīng)及時發(fā)出預(yù)警報告或報警，并提請業(yè)主及有關(guān)單位注意。根據(jù)設(shè)計規(guī)定，報警值如下：

1）基坑周邊地面沉降量≤40mm，且沉降差大于3‰，坡頂水平位移接近40mm，樁頂位移≤30mm，樁身沉降接近20mm，支護(hù)樁內(nèi)力接近70%f，錨索應(yīng)力接近80%f（f為應(yīng)力設(shè)計值），深層水平位移接近50mm。地下水位變化累計值≤1000mm，日變化速率500mm。

2）支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移速率連續(xù)幾天急劇增大，如每天位移>3mm，且不能收斂。

3）地下水位變化累計值≤1000mm，日變化速率500mm。

4）鄰近建筑物的不均勻沉降已大于《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）規(guī)定的允許沉降差或建筑物的傾斜速率連續(xù)三日大于0.0001H/d（H為建筑物承重結(jié)構(gòu)高度）。

5）基坑底部或周圍土體出現(xiàn)可能導(dǎo)致剪切破壞的跡象或其它可能影響安全的征兆（如流砂、管涌、隆起、陷落、或較嚴(yán)重的滲漏等）。

6）基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的錨管體系出現(xiàn)過大變形、壓屈、斷裂、松弛或拔出的跡象。

7）周邊建筑的結(jié)構(gòu)部分、周邊地面出現(xiàn)較嚴(yán)重的突發(fā)裂縫或危害結(jié)構(gòu)的變形裂縫。

若出現(xiàn)上述情況之一時，應(yīng)立即報警，情況嚴(yán)重時應(yīng)立即停止施工，并采取應(yīng)急措施。

當(dāng)位移接近或達(dá)到預(yù)警值時，或建筑物底部或周圍土體出現(xiàn)可能導(dǎo)致剪切破壞的跡象或其他可能影響安全的征兆（如流砂、涌土、隆起、陷落等）時，應(yīng)立即報警，確定可能采用的應(yīng)急措施，排除險情。

3 .監(jiān)測結(jié)果與經(jīng)驗總結(jié)

施工過程中，各施工班組的配合、項目部的統(tǒng)籌安排及科學(xué)施工至關(guān)重要，本工程從基坑開挖到底板澆筑過程中，發(fā)生了以下幾件事情值得警惕：

（1）按相關(guān)規(guī)范及施工組織設(shè)計規(guī)定，土方開挖應(yīng)當(dāng)遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖”的原則，但具體施工過程中，總會或多或少地違背此原則。在基坑開挖前期（5月24-28日），項目部安排在基坑?xùn)|側(cè)先澆筑塔吊基礎(chǔ)，在13號監(jiān)測點位置一次性挖土到基坑底標(biāo)高以下兩米，致使東基坑?xùn)|側(cè)土體位移過大，13號監(jiān)測點位置兩根圍護(hù)樁與灌梁連接處樁身開裂，裂縫長度達(dá)1米，裂縫寬度達(dá)2毫米。梁頂位移達(dá)67毫米。如圖1所示，局部監(jiān)測點位移累計值、單日變化值均超預(yù)警值。

圖1：華能基坑11-18#點水平位移累計值變化表

（2）錨索應(yīng)力變化時程曲線如圖2所示?？梢钥闯觯髌拭驽^索受力情況隨開挖及錨索的增加而出現(xiàn)不同的受力情況。當(dāng)僅一層錨索時，基坑超挖，錨索應(yīng)力超過預(yù)警值，但小于設(shè)計值。增加錨索及鋼管斜撐后，錨索應(yīng)力保持在一定范圍，基本滿足工程施工要求。

圖2 華能基坑MS1～MS7應(yīng)力變化時程曲線圖

（3）鋼筋應(yīng)力時程曲線見圖3。應(yīng)力以拉力為正值，壓力為負(fù)值，鋼筋應(yīng)力計安裝于冠梁下約4.5米處。北側(cè)及東側(cè)基坑超挖時鋼筋應(yīng)力較大，應(yīng)力增長速度快。在7月15號增加的錨索及支撐鋼筋受力后，鋼筋應(yīng)力小幅降低，坑壁較穩(wěn)定，應(yīng)力計的受力變化較小，逐漸保持在一定的范圍內(nèi)。鋼筋應(yīng)力受拉部分超預(yù)警，但未達(dá)設(shè)計值，受壓部分受力較小，雖然超挖導(dǎo)致圍護(hù)樁頂部分砼開裂，但圍護(hù)樁仍正常工作，能滿足設(shè)計要求。

圖 3 華能基坑YL1～YL7號監(jiān)測點鋼筋應(yīng)力時程曲線圖

（4） 在整個基坑四周共布置4個水位觀測井，由于基坑支護(hù)體采用明排結(jié)合管井降水，水位降低至3.6米左右后保持相對穩(wěn)定。從整個監(jiān)測過程，基坑周邊水位基本保持相對穩(wěn)定，基坑降水未對周邊水位造成過大變幅，未對周邊環(huán)境造成不良影響。

（5）由于在支護(hù)樁中時埋設(shè)測斜管較困難，采取了在支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)的土體中埋設(shè)測斜管，通過觀測樁后土體的水平位移變化情況來間接反映支護(hù)樁的水平位移情況。如圖4所示?；颖眰?cè)及東側(cè)未按規(guī)范要求開挖、超挖，變化曲線明顯，且超預(yù)警值較大，而其余兩側(cè)因正常開挖，則變化不大。測斜孔處于鉆孔灌注樁+混凝土冠梁支撐處，基坑頂部水平位移受支撐約束影響明顯，曲線呈“鼓肚形”特點，隨深度增加，水平位移最大值的位置逐步下移，最大位移出現(xiàn)在3-6m左右。另外由其位移——深度曲線圖可以看出，在深度為10m的位置存在突變的現(xiàn)象，分析后可以看出，該處位于基坑開挖底標(biāo)高附近，受被動力區(qū)土壓力的影響，水平位移相對減小。

圖4 CX1深層水平位移

（6）基坑?xùn)|側(cè)塔吊安裝后，13號監(jiān)測點的位移變化漸趨穩(wěn)定，但施工隊于北側(cè)開挖時仍然是隨意超挖，于5月26-28日一次性挖到基坑底面標(biāo)高，導(dǎo)到基坑北側(cè)東北角和西北角的圍護(hù)樁于樁頂與灌梁連接點相距約1米處開裂，北側(cè)樁頂位移單日達(dá)48mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過預(yù)警值。為防止安全事故發(fā)生，發(fā)現(xiàn)問題后立即安排坑底部位回填，于北側(cè)增設(shè)兩排錨索，于東北角和西北角加設(shè)斜撐。增設(shè)了兩排錨索及斜撐后，北側(cè)位移變化較小。詳見下圖5。

圖5華能基坑1-10#點水平位移累計值變化表

裂紋詳見圖6：（基坑北側(cè)未分層開挖，圍護(hù)樁頂距冠梁約1米處開裂）

圖6 裂紋示意圖

（7）應(yīng)確保地勘報告的準(zhǔn)確性。本次地質(zhì)勘察期間，按規(guī)定應(yīng)布置基坑外圍孔，基坑外圍孔距基坑開挖范圍線應(yīng)相當(dāng)于基坑開挖深度的2-3倍，即基坑外圍孔應(yīng)于距北側(cè)圍護(hù)樁20-30米的距離。受周邊環(huán)境的限制，本基坑四周均都不具備此施工條件?；颖眰?cè)灌梁距華舒酒店車道僅約10米。而勘察外業(yè)施工時，華舒業(yè)主（亦此基坑建設(shè)方股東）強(qiáng)調(diào)擬建基坑與酒店間下方為已建華舒地下室，外圍孔無法布置、施工。當(dāng)基坑設(shè)計時對基坑外圍土體套用基坑開挖范圍內(nèi)土層殘積砂（礫）質(zhì)粘性土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)C、Φ值，開挖期間、當(dāng)華舒供水管破裂導(dǎo)致北側(cè)坑壁大量滲水、土體較大位移時，建設(shè)方才告知說基坑北側(cè)與酒店交接處為預(yù)留地下室接口，地下室接口施工時回填的是素填土！前期酒店地下室開挖時采用放坡開挖，酒店門口地下留有一跨地下室未施工，這也正好解釋了北側(cè)位移一直異常的現(xiàn)象。

錨索自由段滲入基坑，導(dǎo)致基坑北側(cè)樁頂位移較大的變化，經(jīng)搶修、止水后北側(cè)樁頂位移變穩(wěn)定。此次變化也能從北側(cè)各監(jiān)測點位移變化曲線中可以體現(xiàn)。

（8）科學(xué)設(shè)計，保證足夠的保險系數(shù)?；釉O(shè)計期間，建設(shè)方多次要求設(shè)計要考慮建設(shè)方的投資成本，但我方堅持必要的安全系數(shù)，堅持要求保證圍護(hù)樁的配筋率、樁身砼強(qiáng)度及樁身直徑應(yīng)滿足安全要求。經(jīng)開挖期間的多次突發(fā)情況證明，若不堅持必要的配筋率、樁身砼強(qiáng)度和樁身直徑，在基坑開挖期間，東側(cè)和北側(cè)的一次超挖到底的做法將導(dǎo)致重大安全事故。從表面看，局部樁身開裂，但主要受力鋼筋還在起主導(dǎo)作用，確保基坑側(cè)壁安全穩(wěn)定。

（9）相關(guān)規(guī)范指標(biāo)的參考性。根據(jù)基坑設(shè)計規(guī)范，基坑變形的監(jiān)控值：對于一級基坑，圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻頂位移監(jiān)控值為3cm，圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體最大位移監(jiān)控值為5cm，地面最大沉降監(jiān)控值為3cm。而本基坑北側(cè)及東側(cè)監(jiān)測點位移遠(yuǎn)超規(guī)范要求。針對施工而言，監(jiān)測方提出預(yù)警，相關(guān)施工方也未及時做必要的防范工作，這對安全管理也提出了極大的挑戰(zhàn)。

結(jié)語：

基坑施工涉及的安全因素眾多，安全事故的影響也較大，只有相關(guān)參與方積極合作，將隱患消滅于萌芽狀態(tài)，才能為后期的安全、進(jìn)度、質(zhì)量贏得堅實的保障。

參考文獻(xiàn)

[1]《基坑工程手冊（第二版）》

[2]《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）

[3]《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》（GB50497-2009）

[4]《建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》DBJ13-07-2006