郭景全 李文華

摘要：結(jié)合某城市快速路工程地下通道所采用的深基坑動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)手段，介紹了基坑開(kāi)挖施工各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的測(cè)點(diǎn)布設(shè)、觀測(cè)方法及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)了深基坑開(kāi)挖安全監(jiān)控的幾條原則，即制定完整的監(jiān)測(cè)方案、合理布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)、盡量選用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)儀器、及時(shí)處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等，以期對(duì)深基坑變形監(jiān)測(cè)起到一定的參考和指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：深基坑；開(kāi)挖；施工監(jiān)測(cè)；數(shù)據(jù)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：U456.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： Combined with the dynamic monitoring method applied in the deep foundation pit excavation of the underground passage of an urban expressway project， the observation spot setting， observation methods and observation data analysis were introduced. Several rules which should be followed while conducting safety monitoring on excavation of deep foundation pit were concluded， which include making a complete monitoring plan， setting rational observation spots， trying to use advanced monitoring instrument and processing observation data in time.

Key words： deep foundation pit； excavation； construction monitoring； data analysis

0 引 言

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，城市的地上空間越來(lái)越少，地下空間越來(lái)越多地得到利用，從而帶來(lái)了深基坑工程的快速發(fā)展。深基坑在開(kāi)挖過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生變形，基坑變形監(jiān)測(cè)就是在深基坑施工過(guò)程中，通過(guò)在關(guān)鍵位置布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，使用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)儀器對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、基坑周?chē)耐馏w及相鄰的構(gòu)筑物進(jìn)行全面、系統(tǒng)的測(cè)量和分析，使基坑工程處于安全、穩(wěn)定狀態(tài)，確保工程順利進(jìn)行[1]。深基坑開(kāi)挖支護(hù)結(jié)構(gòu)從構(gòu)筑到退出工作，其工作狀況是不斷變化的；因此，需要通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用其反饋的信息和數(shù)據(jù)，及時(shí)進(jìn)行分析計(jì)算。這樣一方面可以及時(shí)采取技術(shù)措施防止重大工程事故發(fā)生，另一方面可為類(lèi)似地區(qū)類(lèi)似地質(zhì)條件下深基坑開(kāi)挖工程提供一些參考[2]。

1 工程概況

某城市快速路工程地下通道起點(diǎn)樁號(hào)K2+470，終點(diǎn)樁號(hào)K3+525.727，全長(zhǎng)1 055.727 m。道路斷面型式為地道快速路+地面輔道，地道主線標(biāo)準(zhǔn)段雙向六車(chē)道。其中快速路主線地道段起訖里程K2+470～K3+245，共775 m。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的形式為：主體結(jié)構(gòu)基坑開(kāi)挖深度基本為8～12 m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用SMW工法樁及鉆孔灌注樁形式，基坑開(kāi)挖時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐體系采用內(nèi)支撐，沿基坑縱向每4 m設(shè)一道鋼支撐，根據(jù)基坑深度不同設(shè)置1～3道鋼管支撐（泵站處4道支撐），鋼圍檁縱向聯(lián)系，采用明挖順筑法施工。

場(chǎng)地土層主要為粘性土和粉（砂）性土，屬弱透水層，擬建場(chǎng)地淺部地下水類(lèi)型為潛水，賦存于淺部粘性土層和粉（砂）土層中，其補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水與地表涇流，地下水位隨季節(jié)、氣候及潮汐作用變化，具體如表1所示。

2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和監(jiān)測(cè)目的

根據(jù)規(guī)范要求并結(jié)合本工程開(kāi)挖深度及水文地質(zhì)情況，明挖基坑區(qū)建立了以下幾項(xiàng)觀測(cè)項(xiàng)目。

（1） 圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移：通過(guò)測(cè)量深層土體地基土的側(cè)向水平位移變化情況，判斷深層土體是否穩(wěn)定，預(yù)測(cè)深層土體滑動(dòng)趨勢(shì)。

（2） 圍護(hù)樁樁頂水平位移及沉降：監(jiān)測(cè)基坑開(kāi)挖過(guò)程中圍護(hù)樁樁頂?shù)乃轿灰萍俺两底兓?/p>

（3） 支撐軸力：監(jiān)測(cè)支撐在施工過(guò)程中的受力變化情況，掌握支撐結(jié)構(gòu)的安全度。

（4） 地下水位：監(jiān)測(cè)基坑坑內(nèi)降水效果和圍護(hù)咬合樁的止水效果，控制降水速度，防止地面沉降，保護(hù)周?chē)ㄖ铩?/p>

（5） 坑底隆起：監(jiān)測(cè)深層土體在垂直位移或開(kāi)挖過(guò)程中坑底土體的隆起變形。

（6） 建筑物沉降與傾斜：監(jiān)測(cè)基坑施工過(guò)程中周?chē)ㄖ锏陌踩浴?/p>

（7） 管線位移及沉降：監(jiān)測(cè)基坑施工過(guò)程中周邊地下管線的變形情況。

3 測(cè)點(diǎn)布置

各監(jiān)測(cè)斷面測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

4 觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)及量測(cè)方法

圍護(hù)結(jié)構(gòu)沉降觀測(cè)和表面水平位移觀測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)是在壓頂梁或圈梁上埋設(shè)鋼筋布置，其中圍護(hù)結(jié)構(gòu)沉降采用精密水準(zhǔn)測(cè)量的方法進(jìn)行觀測(cè)，而水平位移采用架設(shè)在觀測(cè)墩上的全站儀觀測(cè)。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移觀測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)：SMW工法樁為鉆孔埋入PVC測(cè)斜管；鉆孔灌注樁將PVC測(cè)斜管綁扎在鋼筋籠主筋上，并在孔內(nèi)注入清水后封蓋，孔深20 m且進(jìn)入第5層不少于2 m。測(cè)斜儀測(cè)頭以其導(dǎo)輪沿著測(cè)斜導(dǎo)管的導(dǎo)槽升降或提升。位移差值為正向讀數(shù)與負(fù)向讀數(shù)之差；差值變化量為本次差值與初始差值之差。

支撐軸力觀測(cè)是通過(guò)將弦式鋼筋計(jì)（帶測(cè)溫補(bǔ)償）在施加預(yù)應(yīng)力之前焊在支撐上，然后焊上10槽鋼加以保護(hù)。支撐加上之后，測(cè)量其初讀數(shù)。支撐軸力P=K（f2i-f20）+bΔT。其中，K為靈敏度系數(shù)（kN·Hz-2）；f0為鋼筋計(jì)的初始頻率；fi為鋼筋計(jì)工作頻率值；b為溫度修正系數(shù)（MPa·℃-1）；ΔT為相對(duì)基準(zhǔn)值的溫度變化量（℃）。

地下水位觀測(cè)是將水位管鉆孔埋入需測(cè)水位的土層中，用水位測(cè)量?jī)x測(cè)出初讀數(shù)。endprint

坑底隆起觀測(cè)是通過(guò)在基坑坑底土體內(nèi)埋設(shè)測(cè)試鋼板，應(yīng)用精密水準(zhǔn)測(cè)量法測(cè)量鋼板的豎向位移值，從而確定基坑內(nèi)坑底土回彈值[3]。

建筑物沉降、傾斜觀測(cè)是在基坑深度的2～3倍影響范圍內(nèi)的建筑物靠近通道側(cè)轉(zhuǎn)角處布置沉降測(cè)點(diǎn)，并且在側(cè)面布置建筑物傾斜測(cè)量的測(cè)點(diǎn)，房屋沉降使用精密水準(zhǔn)測(cè)量，房屋傾斜角測(cè)量通過(guò)經(jīng)緯儀投點(diǎn)法進(jìn)行測(cè)量[4-5]。

管線位移及沉降是通過(guò)將測(cè)釘固定在管線表面，并延伸到地面下10 cm，使用精密水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行觀測(cè)。各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目所用儀器和精度如表2所示。

另外，在開(kāi)挖過(guò)程中安排專(zhuān)人巡視，查看坑壁水跡、坑周是否有裂縫產(chǎn)生等；對(duì)基坑開(kāi)挖有影響的建筑物，用數(shù)碼相機(jī)或攝像機(jī)對(duì)已有的裂縫等表觀特征進(jìn)行拍照或錄像，開(kāi)挖結(jié)束后進(jìn)行對(duì)比分析[6]。

5 觀測(cè)頻率及報(bào)警值

5.1 觀測(cè)頻率

各測(cè)點(diǎn)的測(cè)試頻率按一級(jí)基坑確定。具體每個(gè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)頻率如表3所示。

另外，在出現(xiàn)暴雨或報(bào)警等情況下進(jìn)行加密監(jiān)測(cè)，甚至對(duì)個(gè)別監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行連續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)。

5.2 報(bào)警值

依據(jù)規(guī)范有關(guān)規(guī)定及地下管線主管單位和設(shè)計(jì)單位提出的要求，以及工程施工可行性要求，對(duì)各監(jiān)測(cè)對(duì)象提出如下報(bào)警值。

（1） 圍護(hù)樁樁頂?shù)某两担簢o(hù)樁樁頂最大沉降為2 cm。

（2） 圍護(hù)樁樁頂?shù)奈灰疲簢o(hù)樁樁頂最大位移為0.5%挖深。

（3） 坑周地表沉降：坑周地表沉降變化率為2 mm·d-1，地面最大沉降量為30 mm。

（4） 坑底水位：坑內(nèi)降水導(dǎo)致坑外水位降低的變化率最大為500 mm·d-1，或者累計(jì)達(dá)到1 000 mm；坑底水位高于設(shè)計(jì)值達(dá)到1 000 mm。

（5） 建筑物體沉降與傾斜：建筑物體沉降變化率達(dá)到2 mm·d-1，或建筑物體最大沉降量為20 mm，或建筑物差異沉降達(dá)到1/1 000。

（6） 供水管線變位：沉降和水平位移為10 mm，變形速率為1 mm·d-1，如果超過(guò)此限度立即報(bào)警。

（7） 其他監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的報(bào)警由數(shù)據(jù)的變化率確定。

6 監(jiān)測(cè)資料的收集與分析

6.1 監(jiān)測(cè)實(shí)施

針對(duì)本工程監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，成立了由6人組成的專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)小組，其中3人具備測(cè)量、土力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)等方面的知識(shí)，組長(zhǎng)負(fù)責(zé)工程監(jiān)測(cè)計(jì)劃、組織及監(jiān)測(cè)質(zhì)量的審核。

數(shù)據(jù)采集嚴(yán)格按上述觀測(cè)頻率定人、定期并及時(shí)認(rèn)真地進(jìn)行觀測(cè)，每天采集的數(shù)據(jù)當(dāng)天完成整理，校核各項(xiàng)原始記錄，對(duì)應(yīng)各種變形值，按時(shí)間逐點(diǎn)填寫(xiě)觀測(cè)數(shù)值表，繪制各種變形過(guò)程線以及變形分布圖[7]。

監(jiān)測(cè)小組每天對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)以及土體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。

6.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

對(duì)K2+550、K2+650兩個(gè)斷面，從基坑開(kāi)挖至鋼筋混凝土底板完成后，每天采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，這兩個(gè)斷面各觀測(cè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)變化量均較小，開(kāi)挖過(guò)程中無(wú)異常突變發(fā)生，累計(jì)趨于穩(wěn)定，各觀測(cè)項(xiàng)目隨時(shí)間的變化曲線如圖2～4所示。

7 結(jié) 語(yǔ)

本項(xiàng)目基坑從土方開(kāi)挖開(kāi)始，整個(gè)施工過(guò)程中各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，基坑未出現(xiàn)異常情況，測(cè)值均在正常范圍內(nèi)。深基坑開(kāi)挖是個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，與之有關(guān)的影響也是動(dòng)態(tài)的，因此加強(qiáng)在施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)，有助于快速反饋施工信息，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采用最優(yōu)的工程對(duì)策。對(duì)于深基坑開(kāi)挖安全監(jiān)控，要嚴(yán)格遵守幾條原則：“定儀器、定人、定時(shí)間”原則；觀測(cè)路線、程序、方法固定原則；觀測(cè)資料及時(shí)整理，并及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)信息；嚴(yán)格遵守“開(kāi)槽支撐、先撐后挖、分層開(kāi)挖、嚴(yán)禁超挖”的開(kāi)挖原則；嚴(yán)格控制地下水位；嚴(yán)格控制開(kāi)挖速率；便道兩側(cè)不宜堆放過(guò)多荷載；盡量減少便道上過(guò)往的重型車(chē)輛；雨期挖土?xí)r，做好降水、排水工作，并定時(shí)檢查坑壁土體情況。

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[責(zé)任編輯：王玉玲]endprint