孫春娥，彭 真，孟麗娟

（中建二局第二建筑工程有限公司，廣東 深圳 518000）

伴隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，城鄉(xiāng)一體化建設(shè)在社會(huì)發(fā)展中的地位逐漸凸顯出來(lái)，越來(lái)越多的農(nóng)村人口搬遷到城市居住[1]，房地產(chǎn)逐漸成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。工程項(xiàng)目建設(shè)伴隨著大量基坑開(kāi)挖[2]，地下水問(wèn)題長(zhǎng)期是阻礙現(xiàn)場(chǎng)土方開(kāi)挖、基坑支護(hù)的重要影響因素之一[3]。因?yàn)榈叵滤鴮?dǎo)致的工程事故也時(shí)有發(fā)生，及時(shí)排水、合理開(kāi)挖、有效支護(hù)為現(xiàn)今基坑開(kāi)挖首要考慮的問(wèn)題[4]?；娱_(kāi)挖工程與其他地面工程施工有明顯的差異，一方面，基礎(chǔ)工程大多數(shù)屬于地下水位以下[5]，且具備施工點(diǎn)位多、周期長(zhǎng)的特點(diǎn)；另一方面，住宅基坑施工很大部分位于繁華地段，周圍已經(jīng)有大量建筑物、道路存在，合理設(shè)計(jì)降排水方案，選擇有利的降排水技術(shù)，對(duì)降低工程施工對(duì)已有建筑物影響有直接的影響[6]。管井降水技術(shù)由于其降水速度快、人為可控性高等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，能夠有效阻斷周圍地下水回流現(xiàn)象，有效降低對(duì)周邊環(huán)境的影響，被廣泛應(yīng)用于城市建筑基坑開(kāi)挖支護(hù)過(guò)程的降水處理[7]。本文以某住宅項(xiàng)目基坑開(kāi)挖為例，研究了利用管井降水時(shí)技術(shù)參數(shù)的確定步驟，并結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果分析管井降水的有效性，研究結(jié)果為類似工程降水方法選擇提供參考。

1 工程和地質(zhì)概況

項(xiàng)目為住宅開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，地上32 層，地下1層，結(jié)構(gòu)類型為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)基坑開(kāi)挖深度6m，建筑物基地面積20.0m×75.0m。項(xiàng)目正負(fù)零絕對(duì)標(biāo)高18.43m，基礎(chǔ)底板絕對(duì)標(biāo)高12.43m(-6m)。

根據(jù)前期地勘調(diào)查結(jié)果，項(xiàng)目地基范圍內(nèi)主要由雜填土、圓礫、卵石和泥巖組成，地基各層在層間分割處有部分混合現(xiàn)象，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 項(xiàng)目地基條件及物理力學(xué)參數(shù)

2 降水方案技術(shù)參數(shù)確定

2.1 涌水參數(shù)確定

由于在項(xiàng)目東北角有河流存在，在基坑開(kāi)挖之前，場(chǎng)地存在部分地表水覆蓋區(qū)域，因此，基坑開(kāi)挖之前，要現(xiàn)將地表水處理?；娱_(kāi)挖之后，該地區(qū)周圍地下水會(huì)大量涌入基坑，因此在確定降水方案時(shí)，考慮利用降水效率高、降水速度快的管井降水技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)降水。基坑開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)該使用保持地下水位處于基坑底部0.5m以上，保證不出現(xiàn)突涌現(xiàn)象。由于地下水的主要補(bǔ)給方式為雨水，現(xiàn)場(chǎng)勘探期正好處于豐水期，導(dǎo)致地下水位較其他季節(jié)上浮0.6m左右，基坑開(kāi)挖前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)潛水進(jìn)行抽水試驗(yàn)，計(jì)算得到該基坑范圍內(nèi)試驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表2，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)結(jié)算結(jié)果，得到項(xiàng)目范圍內(nèi)地下水滲透系數(shù)k=72.37m/d，項(xiàng)目基坑開(kāi)挖影響范圍半徑R=16.96m，單井涌水量Q=190.42m3/d。

表2 潛水抽水試驗(yàn)

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)潛水抽水試驗(yàn)計(jì)算得到單井涌水量最大值

式中 Q——基坑涌水量；

H——潛水含水層厚度；

S——基坑水位降深。

2.2 降水技術(shù)參數(shù)確定

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘探及涌水測(cè)算結(jié)果，基坑范圍內(nèi)潛水層主要以卵石為主，地下水滲透系數(shù)較大等于72.37m/d，涌水量較大，且降水深度小于15m，由此確定該項(xiàng)目基坑降水措施選用管井井點(diǎn)降水。

確定基坑涌水量

確定基坑降水井點(diǎn)數(shù)量

由此確定降水井?dāng)?shù)量為12 個(gè)。

式中 R——降水影響半徑；

r0——基坑等效半徑；

k——滲透系數(shù)；

a、b——基坑長(zhǎng)、短邊邊長(zhǎng)。

2.3 降水系統(tǒng)施工工序

為有效實(shí)施基坑管井降水措施，確定實(shí)施管井降水方案的施工工序詳細(xì)見(jiàn)圖1。

圖1 降水系統(tǒng)實(shí)施步驟

3 監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析

3.1 監(jiān)測(cè)方案

為有效防治基坑開(kāi)挖對(duì)項(xiàng)目周圍環(huán)境及現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)的不利影響，基坑開(kāi)挖過(guò)程中必須對(duì)因?yàn)殚_(kāi)挖而可能導(dǎo)致的不利因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本文在利用前文管井井點(diǎn)降水的基礎(chǔ)上對(duì)項(xiàng)目基坑實(shí)施科學(xué)開(kāi)挖，開(kāi)挖過(guò)程秉承“監(jiān)測(cè)先行、信息化施工”的基本指導(dǎo)思想，對(duì)基坑開(kāi)挖過(guò)程中影響點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)部位分為周邊建筑物沉降監(jiān)測(cè)、周邊道路沉降監(jiān)測(cè)及基坑坡頂水平位移監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置原則如下。

1）周邊建筑沉降監(jiān)測(cè) 先確定需要監(jiān)測(cè)的周邊建筑物，在對(duì)應(yīng)建筑物外墻上確定20 個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，沉降觀測(cè)點(diǎn)距離地面高度1.5m 左右，保證所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)清晰可見(jiàn)。監(jiān)測(cè)設(shè)備：水準(zhǔn)儀。監(jiān)測(cè)周期：基坑開(kāi)挖初期，每天監(jiān)測(cè)1～2 次，開(kāi)挖過(guò)程中每1～2 天監(jiān)測(cè)一次，沉降變形穩(wěn)定后，每周監(jiān)測(cè)1 次，如出現(xiàn)降雨結(jié)構(gòu)異常等增加監(jiān)測(cè)頻率。

2）周邊道路沉降監(jiān)測(cè) 確定基坑周圍需要監(jiān)測(cè)道路，在待監(jiān)測(cè)道路上布置20 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)位布置要盡可能不被路人破壞，監(jiān)測(cè)設(shè)備及監(jiān)測(cè)過(guò)程與周邊建筑物沉降監(jiān)測(cè)一致。

3）基坑坡頂水平位移監(jiān)測(cè) 在基坑周圍布置20 個(gè)水平監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間間距5～10m，。監(jiān)測(cè)設(shè)備：全站儀。監(jiān)測(cè)過(guò)程與周邊建筑物沉降監(jiān)測(cè)一致。

監(jiān)測(cè)過(guò)程中均在基坑開(kāi)挖及管井降水實(shí)施前進(jìn)行2～3 次監(jiān)測(cè)，得到監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)，然后以該原始數(shù)據(jù)與后期監(jiān)測(cè)過(guò)程中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

3.2 數(shù)據(jù)處理

周邊建筑物沉降監(jiān)測(cè)和周邊道路沉降監(jiān)測(cè)均利用水準(zhǔn)儀對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在施工過(guò)程中豎向位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，因此可以利用以下公式進(jìn)計(jì)算。

?h=h2-h1

式中 h2——后一次監(jiān)測(cè)點(diǎn)高差；

h1——前一次監(jiān)測(cè)點(diǎn)高差；

?h——監(jiān)測(cè)間隙期監(jiān)測(cè)對(duì)象沉降值。

基坑坡頂變形監(jiān)測(cè)需要利用全站儀對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析基坑坡頂向基坑的偏移量，其分析計(jì)算公式如下。

式中 s——基坑偏移量；

x1、y1——后一次監(jiān)測(cè)坐標(biāo)值；

x2、y2——前一次監(jiān)測(cè)坐標(biāo)值。

由此分別得到基坑開(kāi)挖期間周圍建筑物沉降、周圍道路沉降及基坑坡頂水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果。

3.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

利用上述公式分別對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行處理，對(duì)多個(gè)監(jiān)測(cè)結(jié)果取平均值進(jìn)行分析，分別得到周圍建筑物沉降、周圍道路沉降和基坑坡頂水平位移隨時(shí)間之間關(guān)系如圖2～圖4。

圖2 周圍建筑物沉降觀察值

圖3 周圍道路沉降觀察值

圖4 基坑坡頂水平位移檢測(cè)值

由圖2～圖4 開(kāi)挖與變形之間關(guān)系有，伴隨基坑降排水和開(kāi)挖過(guò)程，基坑周圍建筑物沉降、基坑周圍道路沉降量和基坑坡頂水平位移量均呈現(xiàn)先迅速增加，后緩慢增加，最后逐漸穩(wěn)定3 個(gè)階段，但是三者之間變形量之間存在一定的差異性。其中，由圖2 基坑周圍建筑物沉降量與基坑降排水和開(kāi)挖過(guò)程之間關(guān)系可以得出，基坑降排水和開(kāi)挖初期周圍建筑物沉降量增加較快，第一天沉降變形為0.38mm，其后3d 沉降變形分別為0.21mm、0.16mm 和0.07mm，每日沉降量呈現(xiàn)逐漸降低的狀態(tài)，從基坑降排水和開(kāi)挖第五天開(kāi)始，周圍建筑物沉降量幾乎不在增加，此次監(jiān)測(cè)期內(nèi)，基坑總體沉降為0.84mm。由圖3 基坑周圍道路沉降與基坑降排水和開(kāi)挖之間關(guān)系有，基坑降排水及開(kāi)挖第一天，道路沉降監(jiān)測(cè)值為0.65mm，其后3 天沉降檢測(cè)值分別為0.36mm、0.21mm、0.07mm，其后一段時(shí)間內(nèi)，道路不再出現(xiàn)明顯沉降，其變形區(qū)域穩(wěn)定，整體沉降變化關(guān)系與建筑物沉降變化趨勢(shì)一致，此次監(jiān)測(cè)期內(nèi)，由于基坑降排水和開(kāi)挖導(dǎo)致的道路沉降值保持在1.329mm 內(nèi)。由圖4 基坑坡頂水平位移與基坑降排水和開(kāi)挖之間關(guān)系，發(fā)現(xiàn)基坑降排水及開(kāi)挖前五天內(nèi)，基坑坡頂水平位移分別 為1.93mm、1.31mm、0.64mm、0.34mm 和0.25mm，最后穩(wěn)定在4.66mm 之內(nèi)。整體變化趨勢(shì)與建筑物沉降變化趨勢(shì)一致。

分析基坑降排水和開(kāi)挖導(dǎo)致的基坑周圍建筑物承建、建筑周圍道路沉降和基坑坡頂水平位移之間差異性，可以發(fā)現(xiàn)最終變形量表現(xiàn)為基坑坡頂變形量大于道路變形量，道路變形量大于建筑物變形量，出現(xiàn)這一現(xiàn)象原因?yàn)榛悠马斪冃巫儸F(xiàn)為坐標(biāo)點(diǎn)位移，考慮了兩個(gè)方向變形，且基坑坡頂距離基坑邊界最近，其受影響程度最嚴(yán)重，因此出現(xiàn)的變形量最大。建筑物變形與道路變形是由于基坑降排水和開(kāi)挖之后，地下水位線降低和水平方向應(yīng)力釋放而引起，由于建筑物上部荷載較大，其地基受負(fù)荷能量較大，因此在基坑降排水和開(kāi)挖之后出現(xiàn)沉降量較小。

根據(jù)GB 50497-2009《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，基坑變形監(jiān)測(cè)不能超過(guò)表3 規(guī)定極限值。

表3 位移及沉降預(yù)警值

由文中可知，坡頂單日水平位移最大值為1.93mm，建筑單日沉降最大值0.38mm，道路單日最大沉降值0.65mm，均未超過(guò)規(guī)范要求指標(biāo)，并且坡頂變形總位移量、建筑物累計(jì)沉降量和周邊道路累計(jì)沉降均為超過(guò)規(guī)范要求指標(biāo)。由此說(shuō)明，基坑降排水措施及開(kāi)挖過(guò)程安全，表明降排水措施可靠，開(kāi)挖過(guò)程合理。

4 結(jié)語(yǔ)

依據(jù)高層住宅項(xiàng)目基坑施工過(guò)程中面臨的降排水和開(kāi)挖階段，提出了利用管井井點(diǎn)進(jìn)行降水的降排水方案，并對(duì)降排水過(guò)程和開(kāi)挖過(guò)程基坑進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，得到如下結(jié)論。

1）以高層住宅樓基坑開(kāi)挖工程為例，分析了管井井點(diǎn)降水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及步驟，提出了管井井點(diǎn)降水的施工工序。

2）基坑降排水及開(kāi)挖過(guò)程中，基坑周圍建筑物沉降量、基坑周圍道路沉降量及基坑坡頂水平位移量均呈現(xiàn)為先迅速增加，后緩慢增大，最后趨于穩(wěn)定三個(gè)階段。

3）基坑降排水及開(kāi)挖監(jiān)測(cè)期內(nèi)，坡頂單日水平位移最大值為1.93mm，總變形量4.66mm；基坑周圍建筑物單日沉降最大值0.38mm，總變形量0.84mm；基坑周圍道路單日最大沉降值0.65mm，總變形量1.33mm，所有指標(biāo)均未超過(guò)規(guī)范要求臨界值。