費霆

上海遠淙工程技術有限公司 上海 201802

引言

在城鎮(zhèn)化建設過程中，基坑工程多處于建筑和地下工程密集區(qū)域，容易給周邊環(huán)境帶來影響。為保障工程施工安全，需要對施工期間周邊建筑物沉降進行監(jiān)測，通過將結果與預測值比較確認各道施工工藝及參數(shù)能否達到要求，為后續(xù)施工順利開展提供保障。根據(jù)施工引發(fā)沉降的時空分布規(guī)律，能夠及早發(fā)現(xiàn)和處理異常，避免施工期間出現(xiàn)大面積將涌砂等事故。將監(jiān)測結果反饋至設計單位，能夠優(yōu)化基坑支護方案，保證工程建設的安全性、經(jīng)濟性。

1 工程概述

青浦區(qū)重固鎮(zhèn)福貿(mào)路北側03-14地塊項目位于重固鎮(zhèn)大街和福貿(mào)路交匯處，東側擁有成片住宅樓。工程面積達21226㎡，基坑開挖深達4.55～4.65m，安全等級和環(huán)境保護等級均為三級?；硬捎脭嚢铇秲?nèi)插型鋼+三軸攪拌樁止水的圍護結構。在基坑工程施工期間，考慮到周圍住宅建筑物可能發(fā)生沉降，需要進行布點監(jiān)測，確保工程采用的支護結構受力均衡，可以最大限度減小周圍環(huán)境受到的影響，確保基坑開挖始終在安全、可控范圍[1]。

2 基坑監(jiān)測基本要求

在明確監(jiān)測內(nèi)容的基礎上，合理布置監(jiān)測點，確保監(jiān)測點與監(jiān)測對象的結構、施工流程、被保護對象的特征及位置等要素相適應，并結合基坑圍護結構的位置和基坑開挖深度，選擇最佳監(jiān)測點位置，控制監(jiān)測點密度。同時，為評估基坑監(jiān)測項目的變形范圍、大小和方向，在監(jiān)測點布置的同時，設置斷面，進而全面評估基坑變形狀況，優(yōu)化圍護結構體系，提高基坑開挖工程安全性。

在控制網(wǎng)布置上，需要在不受施工影響的區(qū)域，選擇穩(wěn)固高程的基準點，通常部署3個，將其與基坑工程施工的高程控制點配合使用，共同構建沉降變形監(jiān)測基準網(wǎng)[2]。將基準點當成是數(shù)值計算的起始點，實施聯(lián)測，提高監(jiān)測準確性，使其符合二級水準測量要求。

針對基坑圍護體系，在樁頂利用帶帽鋼釘布點，共包含54個測點，用于對垂直、水平位移進行監(jiān)測。在結構深層位移監(jiān)測上，采用工法樁測斜監(jiān)測點布設方法，在基坑周圍墻體鉆斜孔，埋深達到樁入土深度[4]。在測斜管布設上，需要綁扎在工字鋼上，并插入到攪拌樁內(nèi)，在鋼筋籠就位后在測斜管內(nèi)注滿清水，并將上口封閉。在混凝土澆搗前進行檢驗，確認測斜管不存在滑槽、堵管等問題，能夠滿足深部水平位移監(jiān)測要求，最終共計布置了10個監(jiān)測點。在潛水水位監(jiān)測上，根據(jù)地下障礙物分布情況確認布點位置，共計在基坑周圍布置18個測點。

3 主要監(jiān)測方法及原理

3.1 監(jiān)測基準

在外業(yè)觀測中，觀測設備選擇WILD NA2+FS1自動安平水準儀，由觀測人員按照往返作業(yè)要求觀測，觀測數(shù)據(jù)的處理遵循二級精密水準測量標準：基輔分劃讀數(shù)限差控制在0.5mm內(nèi)，基輔分劃監(jiān)測的高差限差控制在0.7mm內(nèi)，往返較差及附和或環(huán)線閉合差不超過單程雙測站監(jiān)測的高差限差不超過檢測已測測段高差限差不超過（n是指測站數(shù)量）。在實際監(jiān)測中，監(jiān)測人員應全面檢查外業(yè)記錄，確保各個水準環(huán)閉合差符合要求，確認無誤后方可實施內(nèi)業(yè)平差計算，計算工具選擇EXCEL，計算結果中的高程數(shù)值取位為0.01 mm。

3.2 垂直位移監(jiān)測

遵循二級精密水準測量標準，垂直位移的監(jiān)測原理如下：在工作基點間構建一條聯(lián)測水準線路，既可設置為閉合線路，也可設置附合線路，利用線路的工作點明確布置監(jiān)測點的高程，通過高程數(shù)值的處理，獲取垂直位移。通常來說，對于各個監(jiān)測點而言，其高程初始值應在監(jiān)測前測定3次，計算平均數(shù)作為高程初始值。某個監(jiān)測點的垂直位移計算公式為本次監(jiān)測高程前一次監(jiān)測高程；累計垂直位移的計算公式為本次監(jiān)測高程初始高程值[3]。

3.3 水平位移監(jiān)測

遵循測量標準要求，水平位移監(jiān)測選擇軸線投影法，監(jiān)測原理如下：在監(jiān)測網(wǎng)中選擇一個條測線，于線路兩端距離較遠的位置，選擇3個穩(wěn)固基準點，記為A點、B點、C點，于A點處架設經(jīng)緯儀，AB作為基準線，確認三者相對關系無誤后，于該線路布置的監(jiān)測點處設置覘板，測定監(jiān)測點和AB基準線間的垂直距離，記為E，測量工具為經(jīng)緯儀。通常來說，對于各個監(jiān)測點而言，其E值初始值應在監(jiān)測前測定2次，計算平均數(shù)作為初始E值。某個監(jiān)測點的水平位移計算公式為本次E值-初始E值，計算結果取位為1mm。

3.4 墻體深層水平位移監(jiān)測

圍護結構的測斜是在基坑圍護結構的預制鋼筋籠合適位置，綁扎PVC管，作為測斜管，要求該管道管徑為Φ70mm，內(nèi)壁帶有2組相互垂直的縱向?qū)Р??？油馔馏w側向位移測點的埋設方法是在坑外土體中鉆Φ110mm的鉆探孔，放入管徑為70mm的測斜管，用細沙及回填土填滿測斜管周圍的孔隙，測斜管頂部安裝硬塑管，管道的長度為1m，管徑為Φ80mm，避免測斜管頂部因施工操作出現(xiàn)破損。在測試過程中，首先將測斜儀的探頭通過導槽緩慢下降至孔底，在溫度穩(wěn)定一定時間后，按照從下至上的順序逐段測定X位移，以測量管頂部位移作為監(jiān)測控制值。通常來說，于基坑施工前，在測斜孔中測定不同深度的傾斜值，每個深度測量2次，取平均數(shù)作為原始偏移值，用“+”、“-”表示偏移方向，前者為向內(nèi)偏移，后者為向外偏移。

4 監(jiān)測結果分析

4.1 樁頂水平位移

從樁頂水平位移監(jiān)測結果來看，在東側基坑開挖階段，Q4、Q5、Q6等多個點位在不同時段的水平位移都曾經(jīng)發(fā)生較大變化，數(shù)值能夠達到4mm，引發(fā)報警情況。而累計值最大的點位為Q4，能夠達到92mm。按照如表1所示的工程報警值，日變化量達到了±2mm，累計最大值為±35mm，說明已經(jīng)達到了臨界條件。分析原因可知，基坑部分樁頂出現(xiàn)水平位移變化，主要是由于東側建筑在基坑開挖階段發(fā)生沉降，同時沉降量比基坑本身沉降量大，造成基坑內(nèi)承受周圍土體產(chǎn)生的荷載，繼而引發(fā)位移變化。根據(jù)監(jiān)測結果可知，為保證周圍基坑支護結構擁有足夠承載力，需要加強結構施工管理，在水平方向上增加結構抗側向能力，避免因水平位移過大造成結構受損。

4.2 樁頂豎向位移

從樁頂豎向位移變化情況來看，Q3、Q4、Q6、Q7等點位出現(xiàn)了沉降變化，但總體上來看單日變化速率不大，最大僅為-0.55mm，累計值最大點位為Q17，數(shù)值達到了-20.11mm。因此在基坑開挖過程中，樁頂豎向位移始終未超出規(guī)范限值，始終未發(fā)出報警，說明支護結構在豎直方向上擁有足夠的承載力。樁頂位移變化最大的點位于基坑開挖最深點附近，并未超出預設報警值，而其他點位的位移變形量較小。由此可見，在基坑開挖和支護過程中，受到的周圍環(huán)境影響較小。

4.3 基坑周邊地面沉降

從基坑周邊地面沉降情況來看，單日地表沉降值最大不超2mm，并未出現(xiàn)報警問題。而從累計情況來看，在25個監(jiān)測點中累計值最大的為M2-1點位，能夠達到-19.03mm，同樣未超出報警限值。從圍墻沉降監(jiān)測結果來看，同樣能夠達到控制要求，累計最大的點位為WQ2，數(shù)值為-8.89mm，在報警限值范圍內(nèi)。從周圍建筑物沉降情況來看，各點位監(jiān)測結果符合沉降控制要求，累計沉降值最大的位置位于F2-5，能夠達到-7.06mm。在基坑開挖、結構施工整個過程中，電信管線下沉在-1～-10mm范圍內(nèi)，沉降量最大的點位累計值為-5.61mm，給水管線下沉約-1～-10mm，最大點位沉降量累計為-5.23mm。在不同時間段對基坑周邊地表、建筑物、管線等進行監(jiān)測，可以發(fā)現(xiàn)各測點在前期變化整體呈平緩向上發(fā)展趨勢，沉降逐漸增加，并且在基坑開挖階段將發(fā)生顯著下沉情況。但隨著基坑墊層、底板等結構施工相繼完成，變化趨勢逐漸放緩，最終逐步趨于穩(wěn)定。期間，并未有點位沉降量超出報警限值，說明基坑工程施工不會給周圍建筑物、構筑物等帶來過大影響，能夠保證施工順利開展。

4.4 支護結構深部水平位移

在樁頂位置水平位移超限的情況下，重點進行深部水平位移變化情況監(jiān)測，確認支護結構是否存在安全隱患。在工程施工期間，對CX1～CX6共計6個點位水平位移進行監(jiān)測，自-0.5m深度開始，每向下0.5m位置進行一次水平位移測量。從測量結果來看，距離地表越近的位置水平位移越大，越深的位置水平位移越小。在基坑開挖最初階段，CX2、CX3點位日水平位移量均超出了報警限值要求，平均變化速率達到了3mm/d以上。隨著施工持續(xù)開展，進入到結構施工階段，水平位移變化量逐漸減小。在整個監(jiān)測期間，直至完成地下一層頂板澆筑，深部水平位移最大的點位為CX2，累計值達到了95.89mm，超出了報警限制要求。分析原因可知，受土質(zhì)等因素的影響，基坑開挖階段給墻體測斜變形帶來了較大影響。而在CW2點位周邊，行駛大量重載車輛，同樣給墻頂位移產(chǎn)生了較大影響。隨著挖土面積的逐漸加大，坑內(nèi)、外水土平衡條件變得更差，在未能及時進行底板施工的情況下，增加了深部結構變形速率，導致單次最大變形量較大，遠超單次報警限值要求。遭遇雨天無法進行基坑挖土，容易引發(fā)滑坡問題，導致坑底位置出現(xiàn)嚴重隆起現(xiàn)象。

5 結束語

在項目實施過程中，通過對基坑工程周邊建筑物沉降情況展開監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)了圍護結構存在水平位移變形量較大的情況，通過及時通知業(yè)主、監(jiān)理和總包進行了分析討論，根據(jù)地質(zhì)資料和現(xiàn)場施工情況采取了應對措施，在保證工程施工安全的同時，確保了基坑作業(yè)順利開展。結合項目經(jīng)驗可知，根據(jù)地質(zhì)條件合理確定基坑工程施工的沉降監(jiān)測內(nèi)容，通過科學布點對周圍建筑物沉降、圍護樁位移等多項內(nèi)容展開監(jiān)測，能夠及時發(fā)現(xiàn)和處理施工隱患，為工程可持續(xù)發(fā)展提供保障。