張文濤，肖 茜

(北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，河南鄭州 450003)

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)是為地下主體結(jié)構(gòu)施工而設(shè)的臨時(shí)施工措施，一般具有受場(chǎng)地水文地質(zhì)條件影響大、設(shè)計(jì)安全儲(chǔ)備小以及多學(xué)科(如結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程地質(zhì)、基礎(chǔ)工程等)交錯(cuò)的特點(diǎn)[1]?；又ёo(hù)涉及到穩(wěn)定、變形以及滲流三方面技術(shù)問(wèn)題，與設(shè)計(jì)、管理、施工、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等有關(guān)聯(lián)單位人員聯(lián)系密切。此外，由于基坑工程具有明顯的時(shí)空效應(yīng)[2～3]，因此基坑工程的安全施工與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)密不可分。

本文從如何確保地鐵車站基坑工程安全施工出發(fā)，就基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目重要性等級(jí)、基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)出現(xiàn)異常時(shí)的應(yīng)對(duì)措施等方面對(duì)地鐵車站基坑監(jiān)測(cè)工程進(jìn)行了初步探究。

1 基坑工程監(jiān)測(cè)項(xiàng)目重要性等級(jí)

基坑工程安全等級(jí)劃分方法依據(jù)較多，尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JGJ120-2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》[4]、GB50202-2018《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》[5]、GB50007-2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]、GB50497-2009《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》[7以及軌道交通行業(yè)規(guī)范GB50911-2013《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》[8]主要依據(jù)以下幾方面對(duì)基坑安全等級(jí)進(jìn)行了劃分：(1)基坑自身風(fēng)險(xiǎn)(主要依據(jù)基坑深度劃分)；(2)周邊環(huán)境特點(diǎn)、分布和保護(hù)要求；(3)場(chǎng)地地質(zhì)水文條件；(4)工程重要性，支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、變形過(guò)大或失穩(wěn)后果，支護(hù)結(jié)構(gòu)與相應(yīng)主體結(jié)構(gòu)連接方式等。

就基坑工程自身風(fēng)險(xiǎn)而言，現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50202-2018《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》[5]以7m、10m為基坑等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，GB50007-2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]以5m、15m為基坑等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，GB50911-2013《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》[8]選用設(shè)計(jì)深度10m、20m為等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，另外依據(jù)上述其他分類依據(jù)，各類規(guī)范將基坑工程安全等級(jí)(或監(jiān)測(cè)等級(jí))大致地劃分為三個(gè)等級(jí)。

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不同重要性等級(jí)(安全等級(jí))的建(構(gòu))筑物的安全系數(shù)不一樣。同樣的，現(xiàn)行規(guī)范對(duì)不同安全等級(jí)(監(jiān)測(cè)等級(jí))的基坑工程就應(yīng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目也作了相應(yīng)的規(guī)定。

基坑圍護(hù)樁(墻)頂部水平位移、頂部豎向位移對(duì)基坑工程安全性影響尤為明顯，當(dāng)上述兩監(jiān)測(cè)項(xiàng)目變化過(guò)大時(shí)極易造成：(1)基坑圍護(hù)樁(墻)發(fā)生失穩(wěn)，導(dǎo)致圍護(hù)樁(墻)傾斜增大進(jìn)而傾倒。(2)支撐系統(tǒng)遭到破環(huán)，進(jìn)而威脅基坑工程安全。故現(xiàn)行規(guī)范大多將上述兩項(xiàng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目列為三種等級(jí)基坑工程必測(cè)項(xiàng)目。對(duì)圍護(hù)樁(墻)深層水平位移，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較大時(shí)該監(jiān)測(cè)項(xiàng)目可反映圍護(hù)結(jié)構(gòu)沿深度方向上不同點(diǎn)的水平位移曲線，并且可以及時(shí)地確定最大水平位移值及其位置，故一、二級(jí)安全等級(jí)基坑均應(yīng)監(jiān)測(cè)此項(xiàng)。內(nèi)支撐過(guò)長(zhǎng)時(shí)需設(shè)置立柱樁，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)圖如下圖1所示。

圖1 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)

內(nèi)支撐(或錨桿)為圍護(hù)樁(墻)提供抵抗基坑外側(cè)土壓的水平作用力，故內(nèi)支撐的穩(wěn)定性對(duì)基坑工程的安全性不言而喻，因此對(duì)基坑工程，凡運(yùn)用到內(nèi)支撐或錨桿的均應(yīng)對(duì)其內(nèi)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

立柱產(chǎn)生水平或豎向位移過(guò)大時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致內(nèi)支撐體系失穩(wěn)，進(jìn)而對(duì)基坑安全造成影響，因此據(jù)GB50911-2013《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，立柱水平位移、豎向位移在基坑監(jiān)測(cè)等級(jí)達(dá)到二級(jí)及以上時(shí)均應(yīng)監(jiān)測(cè)。此外由于地下工程對(duì)水敏感性強(qiáng)，因此應(yīng)對(duì)地下水進(jìn)行相應(yīng)監(jiān)測(cè)。

在城市建設(shè)中，市政管線一般于地面下3m以上范圍內(nèi)鋪設(shè)(圖2)。

圖2 基坑開(kāi)挖時(shí)坑內(nèi)市政管線

如圖2，基坑開(kāi)挖時(shí)將不免對(duì)地下管線進(jìn)行擾動(dòng)。而作為城市正常運(yùn)行的“地下血管”，地下管線遭到破壞將嚴(yán)重影響城市的正常運(yùn)行，故凡是出現(xiàn)在基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)(或一定開(kāi)挖影響范圍內(nèi))的地下管線，均應(yīng)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)監(jiān)測(cè)。相應(yīng)的，若在開(kāi)挖基坑的周邊存在既有建筑，同樣應(yīng)對(duì)既有建筑進(jìn)行必要的監(jiān)測(cè)，以確?；娱_(kāi)挖時(shí)既有建筑的安全。

2 基坑工程監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

基坑工程監(jiān)測(cè)時(shí)依據(jù)GB50497-2009《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，城市軌道交通建設(shè)中依據(jù)GB50911-2013《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》[8]，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置有明確的規(guī)定，但在基坑工程實(shí)際施工時(shí)若照搬規(guī)范一成不變，而不去考慮實(shí)際工程中場(chǎng)地地質(zhì)水文條件以及周邊環(huán)境，則容易出現(xiàn)以下情況。

(1)相應(yīng)基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目無(wú)法形成有效互補(bǔ)關(guān)系?，F(xiàn)行設(shè)計(jì)中，按照規(guī)范，基坑一側(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿基坑周邊布設(shè)，布設(shè)間距在基坑監(jiān)測(cè)等級(jí)一、二級(jí)時(shí)為10～20m，GB120-2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》[4]對(duì)支撐軸力的監(jiān)測(cè)有如下描述“每層支撐的監(jiān)測(cè)數(shù)量不宜少于每層支撐數(shù)量的10 %，且不應(yīng)少于3根”，且在GB50911-2013《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》[8]有“考慮不同監(jiān)測(cè)對(duì)象的內(nèi)在聯(lián)系和變化規(guī)律時(shí)，不同的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目布點(diǎn)要處在同一斷面上”，此時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)某一未布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)的斷面的變形值無(wú)法得到反映。

(2)測(cè)點(diǎn)布置在容易被破壞的區(qū)域，增大監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自身風(fēng)險(xiǎn)，造成浪費(fèi)和基坑風(fēng)險(xiǎn)隱患。在基坑工程現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)施工單位限于各種原因，現(xiàn)場(chǎng)挖出的土方往往無(wú)法及時(shí)運(yùn)出，這時(shí)便會(huì)出現(xiàn)基坑一側(cè)堆有大量開(kāi)挖土的現(xiàn)象(圖3)。

圖3 基坑一側(cè)土方堆載

此時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)上述情況，由于土方堆載，該側(cè)基坑相應(yīng)的樁頂水平位移很大可能超過(guò)監(jiān)測(cè)控制值，但圍護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍建筑物卻安然無(wú)恙。相同情況導(dǎo)致出現(xiàn)報(bào)警而未發(fā)生險(xiǎn)情，易使監(jiān)測(cè)人員產(chǎn)生麻痹思想，造成“狼來(lái)了”現(xiàn)象。

(3)基坑自身風(fēng)險(xiǎn)與周邊環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)之間無(wú)相應(yīng)聯(lián)系。依據(jù)規(guī)范，其對(duì)基坑的監(jiān)測(cè)是將基坑本身與周邊環(huán)境分開(kāi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此時(shí)，基坑本身的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法與周邊環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)形成互補(bǔ)關(guān)系，利用一方監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)易造成險(xiǎn)情的誤判。

總結(jié)本章，現(xiàn)行規(guī)范雖對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置作了比較詳細(xì)的規(guī)定，但實(shí)際布測(cè)點(diǎn)時(shí)應(yīng)避免上述三點(diǎn)的出現(xiàn)，力爭(zhēng)做到“點(diǎn)為坑布，反映實(shí)際”。

3 基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目控制值

基坑工程經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，不同地區(qū)結(jié)合自身特點(diǎn)，提出了適用于本地區(qū)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目控制值，但如何利用好控制標(biāo)準(zhǔn)，仍舊值得我們深入研究。

例，地鐵基坑在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到：(1)圍護(hù)樁(墻)作為抗浮一部分參與車站結(jié)構(gòu)整體抗浮計(jì)算；(2)地面處土體側(cè)壓力較小(有時(shí)為零值)，鋼支撐有脫落危險(xiǎn)；(3)方便地下管線的鋪設(shè)。故在設(shè)計(jì)時(shí)通常將圍護(hù)樁(墻)冠梁設(shè)于距地面下一定距離。同時(shí)，又因場(chǎng)平標(biāo)高在設(shè)計(jì)時(shí)未能及時(shí)更新，此時(shí)便易出現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)冠梁上擋土墻過(guò)高的現(xiàn)象(圖1)。

擋土墻由于其剛度較小，修筑過(guò)高時(shí)易使其產(chǎn)生過(guò)大的水平位移，從而導(dǎo)致較大地表沉降，據(jù)相關(guān)工程項(xiàng)目監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可達(dá)數(shù)十厘米。而依據(jù)規(guī)范，地表沉降是基坑安全等級(jí)高于三級(jí)時(shí)的必測(cè)項(xiàng)目，限值為毫米量級(jí)。此時(shí)如若僅按規(guī)范，地表沉降達(dá)到監(jiān)測(cè)控制值，現(xiàn)場(chǎng)施工將進(jìn)行警情報(bào)送，必要時(shí)將會(huì)停工檢查。但實(shí)際檢查中發(fā)現(xiàn)圍護(hù)樁樁頂水平、豎向位移均未超出限值，僅是擋土墻由于自身剛度小造成。雖是虛驚一場(chǎng)，但造成的損失和影響是很大的。

在基坑開(kāi)挖中，現(xiàn)場(chǎng)施工超挖、支撐架設(shè)不及時(shí)是常引起監(jiān)測(cè)值達(dá)到報(bào)警值的因素，但實(shí)際施工中超挖具有隨機(jī)性，盲目地增加測(cè)點(diǎn)將造成資源浪費(fèi)。據(jù)相關(guān)論文經(jīng)驗(yàn)[9]：超挖時(shí)相應(yīng)區(qū)域的圍護(hù)樁(墻)測(cè)斜速率出現(xiàn)異常，且位置一般出現(xiàn)在測(cè)斜拉錨位置及對(duì)撐位置。故在布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)可在該區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)地布置，并對(duì)圍護(hù)樁(墻)測(cè)斜速率等進(jìn)行重點(diǎn)觀測(cè)。

從基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能或變形出發(fā)，每條邊中部以及陽(yáng)角位置處應(yīng)為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象。在進(jìn)行設(shè)計(jì)以及現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，應(yīng)做到根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況，對(duì)可能發(fā)生超過(guò)監(jiān)測(cè)控制值的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有大致的預(yù)判，結(jié)合點(diǎn)位的布置，在遵循相應(yīng)規(guī)范的前提下，因地制宜，做到既不浪費(fèi)又能對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)有全面化的監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)論

基坑工程作為臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，涉及多種學(xué)科，且受場(chǎng)地水文地質(zhì)條件以及周邊環(huán)境影響大，本文從如何確保地鐵車站基坑工程安全施工出發(fā)，就基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目重要性等級(jí)、基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)控制值等方面對(duì)地鐵車站基坑監(jiān) 測(cè)工程進(jìn)行了初步探究，得出了以下結(jié)論：

(1)基坑圍護(hù)樁(墻)頂部水平位移，頂部豎向位移以及基坑周邊管線、建(構(gòu))筑物等現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定達(dá)到相應(yīng)安全等級(jí)的基坑應(yīng)測(cè)項(xiàng)目，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)重點(diǎn)觀測(cè)；

(2)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置不應(yīng)盲目照搬規(guī)范，應(yīng)避免與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際不符的情況出現(xiàn)，力爭(zhēng)做到“點(diǎn)為坑布，反映實(shí)際”；

(3)在進(jìn)行設(shè)計(jì)以及現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，應(yīng)做到根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況，對(duì)可能發(fā)生超過(guò)監(jiān)測(cè)控制值的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有大致的預(yù)判，結(jié)合點(diǎn)位的布置，在遵循相應(yīng)規(guī)范的前提下，因地制宜，做到既不浪費(fèi)又能對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)有全面地監(jiān)測(cè)。