曹振科

（廣東省地質(zhì)局第三地質(zhì)大隊(duì)廣東東莞523057）

分析工程深基坑監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用

曹振科

（廣東省地質(zhì)局第三地質(zhì)大隊(duì)廣東東莞523057）

隨著高層建筑的建造、大型市政設(shè)施及大量地下空間的開發(fā)，都會產(chǎn)生大量的深基坑工程和環(huán)境土工問題。為了確?；釉O(shè)計、施工的可靠性和安全性,必須進(jìn)行基坑的現(xiàn)場監(jiān)測?，F(xiàn)場監(jiān)測作為確?；庸こ淌┕ぐ踩煽窟M(jìn)行的必要手段,對改進(jìn)和提高設(shè)計水平等具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。對其應(yīng)用進(jìn)行了初步的分析研究。

深基坑工程監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用

0　引言

由于目前基坑工程的設(shè)計假設(shè)工況模型還無法完全反映出施工過程中的具體情況，加之基坑工程具有較高的復(fù)雜性，所以必須通過基坑監(jiān)測得到各種變形數(shù)據(jù)來為下一步施工提供參考依據(jù)。通過信息化的管理方式將有關(guān)施工信息傳達(dá)給各個施工單位，幫助其合理地判斷當(dāng)前的支護(hù)結(jié)構(gòu)以及周邊環(huán)境的安全狀態(tài)，以便在發(fā)生事故時能夠及時采取有效措施進(jìn)行處理，使施工單位能夠更加準(zhǔn)確地進(jìn)行安全施工。

1　工程概況

某深基坑工程地處市內(nèi)繁華地段,地理位置極為特殊。周邊建筑物情況非常復(fù)雜,基坑北側(cè)為市級保護(hù)文物祠堂,施工時需精心保護(hù);西側(cè)為22層商務(wù)大樓,東側(cè)為業(yè)主辦公樓(2層)、郵政樞紐(.2層),東南側(cè)為熱力站(3層)及電力開閉站(2層),基坑離熱力站最近距離僅為0.85m,基坑深23.22～23.72m,局部集水坑深達(dá)26.77m,基坑面積約.10000m2,周長約500m,屬一級深基坑工程。

2　監(jiān)測成果分析

基坑開挖和降水施工將不可避免地對周邊環(huán)境帶來不利影響,為此應(yīng)加強(qiáng)對外圍環(huán)境及支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測,及時了解施工中的動態(tài)變化情況,以指導(dǎo)施工,便于及時采取相應(yīng)措施。為確保基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及周圍建筑物的安全,在基坑開挖、支護(hù)及后續(xù)結(jié)構(gòu)施工階段進(jìn)行了以下項(xiàng)目的監(jiān)測:基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移觀測、周圍建筑物沉降觀測、錨索預(yù)應(yīng)力監(jiān)測、基坑水位觀測等。

2.1位移觀測

為觀測方便且能及時掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形情況,基坑位移觀測點(diǎn)設(shè)置在護(hù)坡樁樁頂連梁上,各觀測點(diǎn)間距為20～30m。本工程共布設(shè)了24個水平位移觀測點(diǎn),基坑開挖期間每天觀測2次,每層錨桿張拉前后各觀測一次,遇下雨、基坑受擾動等增加觀測頻率。根據(jù)周圍建筑物的實(shí)際情況,規(guī)定祠堂、業(yè)主辦公樓、電力開閉站、變壓站等重要建筑物前基坑位移預(yù)警值為20mm;基坑周圍無重要建筑物位移預(yù)警值為40mm。

實(shí)測監(jiān)測點(diǎn)位移變化情況如圖1所示。隨著基坑開挖深度的增加,這些測點(diǎn)水平位移從開始、2mm一直增長到8、9mm,W.7點(diǎn)甚至增長到接近.4mm。測點(diǎn)W.7從2009年6月29日至7月7日8d位移增加了8mm，位移增長相對較快,現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)在基坑北側(cè)與祠堂之間的空地上堆積了大量的鋼筋為.5t,距基坑邊坡約6m)，造成該區(qū)域附加荷載急劇增加,支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移也大幅增加。該區(qū)域測點(diǎn)W. 8位移較大也是此原因。將鋼筋等材料移走后持續(xù)監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移已逐漸趨向穩(wěn)定。由此可見信息化施工對于指導(dǎo)安全施工有著極其重要的作用。

圖1　部分測點(diǎn)水平位移變化圖

2.2沉降觀測

本工程基坑開挖非常深,槽壁有易坍塌的人工填土、粉土、砂土和碎石土層,同時在坑深范圍內(nèi)存在多層地下水,為了防止降水及基坑開挖對周圍重要建筑物產(chǎn)生過大的不利影響,施工過程中,對距基坑較近的重要建筑物設(shè)置沉降觀測點(diǎn)。沉降觀測儀器采用精密水準(zhǔn)儀,在基坑2倍坑深以外合適位置布置半永久水準(zhǔn)基點(diǎn),在被觀測建筑物墻上標(biāo)記沉降觀測點(diǎn),距離約20m,離開地面高度約0.5m左右,沉降預(yù)警值為20mm。

降水施工及基坑開挖階段時每天觀測遇到雨天以及各種可能危及支護(hù)安全的水害來應(yīng)加強(qiáng)觀測頻率,每天觀測2～3次。水準(zhǔn)基點(diǎn)要聯(lián)測檢查,以保證沉降觀測成果的準(zhǔn)確性。每次沉降觀測應(yīng)該做到“定機(jī)定人”,監(jiān)測時需連續(xù)進(jìn)行,全部測點(diǎn)需要一次測完。實(shí)際監(jiān)測結(jié)果表明,在本工程采取的支護(hù)結(jié)構(gòu)下,周圍建筑物沉降較小,最大沉降僅為5mm左右,出現(xiàn)在距離基坑最近的熱力站,其墻體并沒有出現(xiàn)裂縫。

每次開挖后技術(shù)人員對工作面地層進(jìn)行肉眼觀察，并記錄結(jié)果。如果水文、地質(zhì)情況沒有變化，每10m做一次觀測記錄；如果水文，地質(zhì)情況有變化，包括水位、水量、水質(zhì)、地層性質(zhì)、厚度等，根據(jù)地質(zhì)情況變化及時記錄。若滲漏的地下水中含有泥砂，立即報警。對已施工的支護(hù)結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行觀察和記錄描述，如發(fā)現(xiàn)異常立即報警。數(shù)據(jù)處理：將所有的記錄當(dāng)天存入計算機(jī)監(jiān)測管理系統(tǒng)，統(tǒng)一管理。

2.3錨索預(yù)應(yīng)力監(jiān)測

為確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全可靠,采用GMS型錨索測力計對錨索的內(nèi)力進(jìn)行監(jiān)測。該測力計穩(wěn)定性好,抗干擾能力強(qiáng),密封可靠,便于現(xiàn)場安裝操作,對后續(xù)施工影響小。

分別在前3排錨索中選取錨索進(jìn)行預(yù)應(yīng)力監(jiān)測,第4排錨索由于施工進(jìn)度原因未來得及進(jìn)行監(jiān)測。以上監(jiān)測結(jié)果表明:錨索張拉及鎖定過程中,有較大的預(yù)應(yīng)力損失。錨索預(yù)應(yīng)力損失按照施工過程可分為:張拉過程中的損失、鎖定瞬間的損失、鋼絞線應(yīng)力松弛造成的損失及土體變形等其他因素造成的損失。

對錨索施加預(yù)應(yīng)力的過程中,發(fā)現(xiàn)錨索測力計的示數(shù)與千斤頂?shù)挠捅檬緮?shù)存在差異,即張拉產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力損失,從監(jiān)測結(jié)果來看,張拉過程中開始時預(yù)應(yīng)力損失所占比例較大,隨著張拉力的不斷加大,預(yù)應(yīng)力損失所占的比重越來越少。張拉過程中產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失的原因一方面可能是千斤頂標(biāo)定有誤差,油泵壓力表精度不夠,造成讀數(shù)有誤差;另一方面可能與張拉前錨索鋼絞線的彎曲程度有關(guān)。因此張拉時在保證千斤頂做好足夠精度標(biāo)定的情況下采取預(yù)張拉的措施有利于減少張拉過程中的預(yù)應(yīng)力損失。

2.4水位監(jiān)測

基坑施工過程中,為保證基坑開挖及土方運(yùn)輸?shù)捻樌M(jìn)行,必須進(jìn)行降水工作?；又ёo(hù)完成后,為保證后續(xù)結(jié)構(gòu)施工的順利進(jìn)行,必須保證基坑的地下水位在基底以下0.5m,為防止地下水位上升對底板防水層造成破壞,需要對地下水位進(jìn)行監(jiān)測。

本工程水位觀測井,間距為50m左右。采用電測水位計測量地下水位,測線采用平行電纜制作,并做好深度標(biāo)記,表頭使用電流表或者萬能表,入水部分采用短鋼筋制作。降水之前先進(jìn)行預(yù)觀測,取3次觀測的平均值作為起始值。開始降水后,每3d觀測.次,地下水位穩(wěn)定后可減為每周1次。水位監(jiān)測工作應(yīng)該貫穿整個基坑開挖和結(jié)構(gòu)施工階段,直至結(jié)構(gòu)后澆帶完成。對于該市多雨季節(jié)時出現(xiàn)的地下水位上升,采用加大降水井抽水量,延長抽水時間的辦法降低地下水位,并加大地下水位監(jiān)測的頻率,確保結(jié)構(gòu)施工的順利進(jìn)行。

除采取以上監(jiān)測措施外,另外每天由工程經(jīng)驗(yàn)豐富的人員對基坑穩(wěn)定作肉眼觀測,主要觀察支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量、維護(hù)體系滲水現(xiàn)象、施工條件的改變、坑邊荷載的變化、管道滲漏、降雨等情況對基坑的影響。密切注意基坑周圍的地面裂縫、維護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐體系的失常情況、鄰近建筑物的裂縫、局部管涌現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)隱患及時處理。

3　監(jiān)測結(jié)果分析

所有的觀測數(shù)據(jù)，都按《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范【GB50497-2009】》變形監(jiān)測要求的各項(xiàng)限差進(jìn)行控制。對監(jiān)測原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)改正、平差計算，生成監(jiān)測報表和變形過程曲線圖，計算各點(diǎn)的高程及沉降量，累計沉降量。監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析與反饋，用于修正設(shè)計支護(hù)參數(shù)及指導(dǎo)施工、調(diào)整施工措施等。

4　監(jiān)測結(jié)果整理的注意事項(xiàng)

每次監(jiān)測后，將原始記錄存入計算機(jī)監(jiān)測管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，并及時以圖表形式作直觀的反映，對于位移、變形速度的變化和加速度的變化，采取自動預(yù)警，提出相應(yīng)的參考措施及對策。

隨著施工的進(jìn)度，監(jiān)測工作在工程期間應(yīng)穿插進(jìn)行。為了能夠保證施工的安全性，做到監(jiān)控能時時指導(dǎo)施工，應(yīng)及時將處理數(shù)據(jù)反饋給技術(shù)人員，制定成報表。監(jiān)控量測資料按照圖表格式進(jìn)行整理，凡在當(dāng)天監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)天處理完畢，并及時反饋給施工單位的技術(shù)人員。采取預(yù)警控制法結(jié)合變形速率進(jìn)行安全信息反饋，凡監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預(yù)警值或超過規(guī)范時，監(jiān)測人員應(yīng)在當(dāng)天的報表中標(biāo)注出來，及時向技術(shù)主管部門進(jìn)行匯報。每周將本周的報表進(jìn)行處理，進(jìn)行一次匯總，進(jìn)行周報。

每次監(jiān)測后對監(jiān)測面內(nèi)的每個監(jiān)測點(diǎn)分別作回歸分析，求出各自精度最高的回歸方程，并進(jìn)行相關(guān)分析和預(yù)測，推算出最終位移（應(yīng)力）變化規(guī)律，并由此判斷施工方法的合理與安全性。

對每項(xiàng)監(jiān)測，總變形量應(yīng)在允許范圍之內(nèi)，且不大于預(yù)留變形量，否則采取必要措施（如注漿、加密支撐間距等），以減小變形量。

5　結(jié)語

本次工程對基坑開挖后的支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、建筑沉降、立柱沉降以及地下水位的變化情況進(jìn)行了觀測，充分實(shí)現(xiàn)了信息化施工，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對施工和設(shè)計方案進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，對出現(xiàn)的各類情況采取了有效的處理措施，確保了基坑及周圍建筑的安全，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

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TV551.4[文獻(xiàn)碼]B

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