彭 偉
(上海市巖土工程檢測中心,上海 200000)
隨著城市建設(shè)的發(fā)展,地下空間的高利用率導(dǎo)致基坑周邊環(huán)境越來越復(fù)雜[1]。這就使現(xiàn)代建筑不得不通過提升土地地上與地下的利用率來獲得更大的收益[2],深大基坑也逐漸在工程建設(shè)中占有重要地位,也意味著監(jiān)測工作的難度不比以往。陳鵬[3]和張鴻斌[4]對建筑基坑監(jiān)測時發(fā)生的常見問題進行分析,并提出了相應(yīng)的糾正措施,因此建筑基坑位移測量工作能夠確保建筑項目的安全可靠[5-6]。在周圍具有大量緊鄰建筑的敏感環(huán)境下,深大基坑的開挖和建筑物的變形有著密切聯(lián)系,開始針對開挖方式與支護方式及其穩(wěn)定性進行研究[7-10]。在此基礎(chǔ)之上,深大基坑和周圍建筑變形監(jiān)測工作在整個基坑工程建設(shè)中占據(jù)重要地位[11-14]。結(jié)合深大基坑監(jiān)測自身的特點,對監(jiān)測過程中出現(xiàn)的常見問題分析,并提出相應(yīng)的處理措施,通過工程實例加以分析,以期為類似的深大基坑工程建設(shè)提供一定的參考。
(1)在基坑施工階段,圍護工程、開挖、降水等各種因素產(chǎn)生水體、土體等側(cè)向壓力,在側(cè)向壓力的作用下基坑容易發(fā)生流沙、管涌甚至坍塌等險情,復(fù)雜的水文地質(zhì)條件都將會對施工及周邊環(huán)境產(chǎn)生影響。
(2)基坑鄰近的建(構(gòu))筑物、地下管線、市政道路等復(fù)雜分布,會加大深基坑的監(jiān)測工作難度。地下管道有無破損、泄露情況;周邊建筑物基礎(chǔ)深度且有無現(xiàn)狀裂縫出現(xiàn);周邊道路行駛車輛超載造成道路出現(xiàn)裂縫、沉陷等情況;鄰近基坑及周邊環(huán)境情況息息相關(guān)。
(3)施工工期。基坑規(guī)模的擴大,同時意味著整個施工監(jiān)測的周期可能會變長,但有些工程為降低成本而縮短工期,基坑開挖未按正常工序開挖,出現(xiàn)超挖現(xiàn)象,這會為整個基坑工程留下嚴(yán)重的安全隱患。
(4)現(xiàn)場施工環(huán)境復(fù)雜。施工工序涉及多種作業(yè)班組交叉作業(yè),不同施工環(huán)境下的機械、設(shè)備,人員會產(chǎn)生各種噪音和振動,對基坑變形監(jiān)測工作產(chǎn)生一定的外界影響。
為確保深大基坑的監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠,其對監(jiān)測工作時空效應(yīng)具有較高的要求?;颖O(jiān)測通常從樁基施工、基坑開挖、地下結(jié)構(gòu)施工到回填土全過程動態(tài)監(jiān)測,精度要求高?;颖O(jiān)測工程盡可能做到等精度測量[15]。
由于深大基坑周圍環(huán)境復(fù)雜,監(jiān)測控制網(wǎng)的點位選取要求較為嚴(yán)格,保證在深大基坑周圍合理布設(shè)控制網(wǎng)有助于提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度。由于監(jiān)測周期和外界因素影響,實際工程應(yīng)用中由于控制網(wǎng)布設(shè)不合理而導(dǎo)致的監(jiān)測數(shù)據(jù)失真情況普遍性存在。
處理措施:在進行監(jiān)測控制網(wǎng)點位布設(shè)時,要保證控制點穩(wěn)定可靠且標(biāo)識清晰,選點時依據(jù)基坑邊線外2倍的基坑深度布設(shè)基準(zhǔn)點,工作基點便于現(xiàn)場施測,基準(zhǔn)點和工作基點應(yīng)定期組織聯(lián)測工作,以本文為例,現(xiàn)場布設(shè)8個平面控制點覆蓋整個監(jiān)測區(qū),考慮到使測距、測角誤差在橫、縱坐標(biāo)上均勻分布,網(wǎng)形為閉合導(dǎo)線網(wǎng),引測外方向為施工平面控制網(wǎng);布設(shè)4個水準(zhǔn)控制點與施工高程控制點建立閉合環(huán),并每個月聯(lián)測一次。
由于在基坑現(xiàn)場進行監(jiān)測時會有很多施工班組同時交叉作業(yè),由于施工場地的限制,人為因素,天氣環(huán)境條件等方面影響,可能會涉及監(jiān)測成果的精度和穩(wěn)定性,另外,由于作業(yè)班組人員和機械設(shè)備操作不當(dāng),可能會對已布設(shè)的監(jiān)測點產(chǎn)生破壞或損毀,這也嚴(yán)重影響著基坑監(jiān)測工作的進行。
處理措施:現(xiàn)場施工監(jiān)測時,盡量避開施工工序影響大時段,對精度要求較高的監(jiān)測項目施工間歇時進行施測。如,基坑支撐軸力監(jiān)測、立柱沉降監(jiān)測、墻體垂直和水平位移監(jiān)測等,針對作業(yè)班組人員和機械設(shè)備操作不當(dāng)引起監(jiān)測點破壞的情況,現(xiàn)場監(jiān)測點布設(shè)后應(yīng)組織各參建方進行交底,加強現(xiàn)場巡視工作,點位破壞后應(yīng)及時補設(shè)恢復(fù)測得初始值并取得圍護設(shè)計單位同意。以五里橋項目為例,其基坑監(jiān)測頻率安排如表1所示。
表1 基坑監(jiān)測頻率安排
在監(jiān)測過程中,當(dāng)監(jiān)測點超出報警界限值或發(fā)生異常情況時,應(yīng)當(dāng)立即與項目監(jiān)測負(fù)責(zé)人聯(lián)系,對該區(qū)域監(jiān)測的頻率進行適當(dāng)加密與反復(fù)監(jiān)測確保數(shù)據(jù)真實反映情況,并及時向各參建方反饋。
本項目處于交通樞紐和居民區(qū)復(fù)雜的鬧市街區(qū),周邊管線權(quán)屬單位較多,由于地下管線復(fù)雜且目前物探技術(shù)不夠成熟,對隱蔽管線探測可能不夠全面,對臨近地下管線位置的確定也變得十分困難。
處理措施:組織召集各管線權(quán)屬單位到場進行現(xiàn)場交底,摸清周邊管線情況再依據(jù)規(guī)范和管線單位要求布設(shè)監(jiān)測點。地下管線監(jiān)測點的埋設(shè)采用直接點或間接點,利用原有設(shè)備即在管線設(shè)備的窨井、蓋頭、表計閥門上布點或在管線正上方鉆孔布設(shè)。
本文以位于上海市黃浦區(qū)五里橋街道99街坊2/2地塊基坑信息化施工監(jiān)測項目為例進行分析,綜合監(jiān)測等級為一級基坑,開挖深度為12.2m~15.7m。
場地位于上海市黃浦區(qū)五里橋地區(qū),其西側(cè)鄰近魯班路及其上方南北高架路(盧浦大橋引橋段),場地北側(cè)靠近中山南一路及上方內(nèi)環(huán)高架路,東側(cè)緊鄰蒙自路及其地下的地鐵13號線世博會博物館站,場地南面緊鄰龍華東路。場地四周道路均已建成通車,施工環(huán)境條件較為復(fù)雜。
整個基坑工程大體主分A、B、C、D、E五個區(qū),為便于分析各監(jiān)測內(nèi)容在各分區(qū)施工階段的變化趨勢及變化量,除必要的基坑本體及支護結(jié)構(gòu)的監(jiān)測結(jié)果外,選取在復(fù)雜環(huán)境下具有代表性的監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制了曲線圖以便分析。
3.2.1 周邊建(構(gòu))筑物沉降監(jiān)測
(1)居民小區(qū)。因距基坑工程區(qū)域較近,為重點監(jiān)測對象。從監(jiān)測報表中選取具有代表性階段數(shù)據(jù),繪制成曲線圖如圖1。
圖1 挖土后魯班大樓豎向位移曲線(mm)
基坑B區(qū)及C區(qū)開挖監(jiān)測范圍內(nèi)有兩棟主樓、變電房、拍照小平房、門衛(wèi)室,除了兩棟主樓為樁基礎(chǔ)之外其他都是條形基礎(chǔ)磚混建筑,主樓為24層高層建筑,變電房為兩層,拍照小平房和門衛(wèi)室都是一層,根據(jù)圖3結(jié)合實際施工進度分析,隨著B區(qū)土方開挖完畢,至5月18日,挖土后鄰近建筑豎向位移累計量逐漸增加,四個腳點F24、F25、F26、F27沉降量分別為214mm、186mm、177mm、194mm。對于報警情況我方第一時間通知業(yè)主,業(yè)主聯(lián)系相關(guān)單位召開專題會議,最后由房檢單位出具相應(yīng)的質(zhì)檢報告,由總包進行外側(cè)的加固維修,由于臨近基坑開挖邊線,受開挖深度影響加上房屋地基基礎(chǔ)較差,累計變形量還在持續(xù)增加,專家提出要對建(構(gòu))筑物與圍護墻體之間土體進行壓密注漿措施,靠近變電房一側(cè)打斜孔注漿至變電房條形基礎(chǔ)下側(cè),起到固結(jié)土體提高土體強度,從而控制建筑物沉降。
(2)高架橋橋墩。基坑周圍具有較多的高架橋墩,根據(jù)盧浦大橋及高架橋豎向位移累計變化量繪制對大橋橋墩的豎向位移情況進行分析,如圖2所示。根據(jù)圖2并結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出,在施工期間,監(jiān)測點數(shù)據(jù)總體變化量較小,變化速率平穩(wěn),期間未出現(xiàn)報警情況,主要原因分析橋墩基礎(chǔ)較基坑開挖深度較深且離基坑邊線較遠(yuǎn),總體變化在2~5mm之間。
圖2 高架橋橋墩豎向位移變化趨勢(mm)
3.2.2 周邊管線沉降監(jiān)測
周邊管線沉降累計變形量趨勢如圖3~4所示。綜合圖3、圖4來看,在這個分區(qū)監(jiān)測周期中,周邊管線監(jiān)測點豎向位移變形較明顯,中山南一路的管線出現(xiàn)報警,在支撐拆除階段增加了斜拋撐后,管線沉降量變化速率總體穩(wěn)定。B區(qū)在開挖施工過程中,于3月19號魯班路電力、信息、排水管線都開始出現(xiàn)累計量報警,變化量最大的點位在西側(cè)出入口,受基坑開挖及土方車出入重壓影響。最大沉降點號是XX4,達到98mm左右。
圖3 魯班路管線沉降累計量變化趨勢
圖4 中山南一路管線沉降累計量變化
3.2.3 鄰近地鐵側(cè)分層沉降監(jiān)測
因基坑D、E區(qū)靠近運營地鐵13號線,為保證地鐵運營安全,對地鐵一側(cè)進行了土體分層沉降監(jiān)測。選取具有超出預(yù)警值的深層土體沉降變化趨勢圖加以分析。如圖5所示。
圖5 D區(qū)域深層土體沉降變化趨勢
根據(jù)圖并結(jié)合實際施工進度分析,D區(qū)在開挖第二層土?xí)r,變化速率較小,隨著后續(xù)施工進度持續(xù)推進,監(jiān)測點KN2的數(shù)據(jù)累計量變化最大,最大的監(jiān)測斷面是KN2.2,達到76mm,超出報警值(報警值30mm),一直延續(xù)至±0階段,才逐漸減緩變化速率。
本文總結(jié)了復(fù)雜環(huán)境條件下深大基坑監(jiān)測常見問題及相應(yīng)處理措施,結(jié)合上海市黃浦區(qū)五里橋基坑監(jiān)測項目進行了具體分析,采用具體的處理措施有效地解決了深大基坑監(jiān)測中常見的監(jiān)測點破壞、現(xiàn)場施工的影響及鄰近地下管線位置確定三大問題,能夠保證基坑工程有條不紊的進行,為相似的工程項目提供了參考,具有一定的實際意義。