劉海軍

(青島瑞源工程集團(tuán)有限公司，山東 青島 266555)

1 工程項(xiàng)目概況與地質(zhì)環(huán)境

本次所選的工程項(xiàng)目為淄博高新區(qū)石橋棚改配套(二期)建設(shè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目場(chǎng)地地形較為平整[1]。地理位置如圖1所示。

圖1 場(chǎng)地自然地理位置圖

其中軌道預(yù)留車(chē)站長(zhǎng)740 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度22.7 m，開(kāi)挖深度15.7～18.4 m，盾構(gòu)井開(kāi)挖深度為20 m左右，基坑面積為20 000 m2。北下沉廣場(chǎng)長(zhǎng)90 m，寬32.5 m，開(kāi)挖深度為9 m左右，基坑面積為3 000 m2。

淄博北站為高鐵站，場(chǎng)地內(nèi)地形平緩，土層巖性成分復(fù)雜，土層變化大，主要分布有(0)耕土、(1)1粉質(zhì)黏土、(1)2 粉質(zhì)黏土、(1)3 粉質(zhì)黏土、(1)3-1 粉土、(2)1 粉土、(2)2 細(xì)砂、(2)3 中砂、(2)4粉質(zhì)黏土、(2)5粉質(zhì)黏土、(2)6中砂、(2)7圓礫土、(2)8粉質(zhì)黏土等，坑底主要位于(2)3 中砂層，圍護(hù)樁底主要位于(2)5 粉質(zhì)黏土層。經(jīng)調(diào)查，本場(chǎng)地地下水可能受附近水廠(chǎng)大量開(kāi)采地下水影響，地下水位下降較多。雨季地下水位將上升，地下水位變幅為1.0～3.0 m。

2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及工作內(nèi)容

項(xiàng)目監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容包括：軌道預(yù)留車(chē)站深基坑、北下沉廣場(chǎng)深基坑。

完成對(duì)項(xiàng)目基礎(chǔ)地質(zhì)信息的獲取后，對(duì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行闡述，具體內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及工作內(nèi)容

3 深基坑建設(shè)項(xiàng)目工程風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)分析

對(duì)本次研究的深基坑建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行周邊環(huán)境條件的分析，該項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)北側(cè)為淄博北站施工工地，其余方向均為農(nóng)田和苗圃，場(chǎng)地開(kāi)闊。現(xiàn)場(chǎng)周?chē)谑┕すこ逃兄需F十一局施工落客平臺(tái)、匝道橋、廣場(chǎng)東西路、車(chē)站上覆鋼結(jié)構(gòu)；中建八局施工公交車(chē)站、長(zhǎng)途汽車(chē)站，以及淄博北站高鐵站房工程[2]。施工道路主要為 S238 和北辛路。

3.1 項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)源

項(xiàng)目周邊西五路正在修建，站前路、站東路、站西路同期施工。施工場(chǎng)地范圍內(nèi)地下管線(xiàn)及地面桿線(xiàn)已改遷，基坑周?chē)鸁o(wú)管線(xiàn)。掌握工程周邊環(huán)境的地質(zhì)信息后，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行分析，整理分析成果，提出工程在建設(shè)施工中存在的風(fēng)險(xiǎn)源，分別為：

(1)雨季施工對(duì)工程進(jìn)度存在干預(yù)。

(2)基坑開(kāi)挖的深度較大，施工作業(yè)行為的實(shí)施會(huì)對(duì)土層原有應(yīng)力狀態(tài)造成影響，當(dāng)土層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)應(yīng)力變化后，基坑結(jié)構(gòu)容易發(fā)生變形、滑坡、坍塌等風(fēng)險(xiǎn)。

(3)基坑側(cè)壁分布著砂層及圓礫層，土層的穩(wěn)定性較差，容易引起周邊地面環(huán)境的沉降。

(4)在對(duì)基坑進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)，土體自重應(yīng)力被釋放，坑底部分置于黏性土和砂土中，坑底土體會(huì)有一定的回彈。

(5)土質(zhì)(2)3層為中砂層，土層的擾動(dòng)敏感性較強(qiáng)，同時(shí)，該層混有大量黏性土，一旦遇水滲入該層，其含水量會(huì)迅速增加，短時(shí)間內(nèi)會(huì)迅速軟化崩解，降低結(jié)構(gòu)承載力。

3.2 應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)上述提出的工程風(fēng)險(xiǎn)，提出下述五個(gè)方面的應(yīng)對(duì)措施，分別為：

(1)完成深基坑開(kāi)挖作業(yè)后，應(yīng)及時(shí)做好基坑的支護(hù)工作，并跟進(jìn)對(duì)基坑變形的監(jiān)控，遇到雨季施工時(shí)，需要增加監(jiān)測(cè)頻率，及時(shí)反映基坑變形情況。

(2)及時(shí)監(jiān)測(cè)水位，在工程建設(shè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置足夠的排水設(shè)備，確?；影踩?3)按規(guī)范設(shè)置專(zhuān)人進(jìn)行基坑安全性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的監(jiān)測(cè)。

(4)對(duì)于自穩(wěn)能力弱的砂層及圓礫層重點(diǎn)地段，進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，特別是雨季，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻率。

(5)按照基坑開(kāi)挖施工進(jìn)度，密切關(guān)注坑底隆起，特別是基底標(biāo)高在中砂的部分地段重點(diǎn)防控。

4 深基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)方案設(shè)計(jì)

4.1 深基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)

在對(duì)深基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，以淄博高新區(qū)石橋棚改配套(二期)建設(shè)項(xiàng)目為例，針對(duì)其深基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行布設(shè)。本次監(jiān)測(cè)方案共布設(shè)監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)4個(gè)，工作時(shí)還需要根據(jù)工程實(shí)際布設(shè)若干工作基點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)共計(jì)布設(shè)679點(diǎn)(其中6個(gè)錨索監(jiān)測(cè)點(diǎn)建議布設(shè))。具體為：

(1)樁頂水平位移點(diǎn)埋設(shè)74點(diǎn)。

(2)樁頂垂直位移點(diǎn)埋設(shè)74點(diǎn)。

(3)樁體變形測(cè)斜孔埋設(shè)74點(diǎn)。

(4)地下水位觀(guān)測(cè)孔埋設(shè)37點(diǎn)。

(5)坑底隆起觀(guān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)10點(diǎn)。

(6)地表沉降觀(guān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)296點(diǎn)。

(7)立柱傾斜觀(guān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)28點(diǎn)。

(8)立柱豎向位移觀(guān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)28。

(9)支撐軸力觀(guān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)48點(diǎn)。

(10)建議錨索拉力監(jiān)測(cè)6點(diǎn)。

本次監(jiān)測(cè)方案共布設(shè)監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)4個(gè)，工作基點(diǎn)需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行布設(shè)若干點(diǎn)，采用二等方法進(jìn)行校核后開(kāi)展工作[3]。針對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)，采用鉆機(jī)鉆孔的方式進(jìn)行埋設(shè)，向孔內(nèi)打入直徑為48 mm的鋼管，并澆灌C20細(xì)石混凝土，最后通過(guò)焊接的方式將鋼板焊牢(基準(zhǔn)點(diǎn)預(yù)埋標(biāo))與鋼管連接?；鶞?zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)示意圖如圖2所示。

圖2 基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)示意圖

本項(xiàng)目地表沉降觀(guān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)296點(diǎn)、樁頂垂直位移點(diǎn)埋設(shè)74點(diǎn)，立柱豎向位移觀(guān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)28點(diǎn)、坑底隆起觀(guān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)10點(diǎn)。采用二等水準(zhǔn)路線(xiàn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)過(guò)程中為了確保精度要求，需要設(shè)立若干工作基點(diǎn)，形成水準(zhǔn)路線(xiàn)網(wǎng)，并進(jìn)行水準(zhǔn)網(wǎng)平差計(jì)算[4]。沉降點(diǎn)埋設(shè)主要通過(guò)鉆孔并打入沉降測(cè)頭的形式實(shí)現(xiàn)。

4.2 確定監(jiān)測(cè)方案

在完成對(duì)深基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的布設(shè)后，明確具體的監(jiān)測(cè)方案。

首先，確定監(jiān)測(cè)方案中的初始值：需要確保監(jiān)測(cè)項(xiàng)目當(dāng)中至少連續(xù)2次測(cè)得的數(shù)據(jù)一致，并在得到這一結(jié)果后，計(jì)算得出其平均值，將平均值作為其初始值。具體而言，檢測(cè)方案為：在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，將基準(zhǔn)控制點(diǎn)作為監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)，并在監(jiān)測(cè)時(shí)確保基準(zhǔn)控制點(diǎn)的高程始終保持不變，并且檢查周期不得大于30 d[5]。針對(duì)沉降問(wèn)題的監(jiān)測(cè)的具體步驟為：

第一步，明確監(jiān)測(cè)流程；

第二步，記錄；

第三步，針對(duì)沉降點(diǎn)的沉降值進(jìn)行計(jì)算，其公式為：

△ht(1,2)=△ht(2)-△ht(1)

(1)

式中：△ht(1,2)為沉降點(diǎn)的沉降值；△ht(2)為沉降點(diǎn)高差；△ht(1)為基點(diǎn)高差。

第四步，按規(guī)定要求完成周期水準(zhǔn)觀(guān)測(cè)；

第五步，在確保標(biāo)尺分劃線(xiàn)成像清晰，并且穩(wěn)定情況下完成觀(guān)測(cè)；

第六步，對(duì)各周期觀(guān)測(cè)異?；螯c(diǎn)位變動(dòng)情況進(jìn)行記錄，并完成草圖繪制。

在對(duì)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)可采用視準(zhǔn)線(xiàn)法來(lái)實(shí)現(xiàn)。視準(zhǔn)線(xiàn)法水平位移監(jiān)測(cè)示意圖如圖3所示。

圖3 視準(zhǔn)線(xiàn)法水平位移監(jiān)測(cè)示意圖

圖3所示的監(jiān)測(cè)方法可適用于深基坑結(jié)構(gòu)中直線(xiàn)邊與直線(xiàn)支撐桿結(jié)構(gòu)水平時(shí)[6]。針對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)較零亂、不在同一直線(xiàn)上的情況，可采用小角度法完成監(jiān)測(cè)。

4.3 繪制深基坑工程監(jiān)測(cè)頻率表

針對(duì)本項(xiàng)目在確定其監(jiān)測(cè)具體實(shí)施方案后，針對(duì)監(jiān)測(cè)頻率進(jìn)行設(shè)計(jì)，并繪制深基坑工程監(jiān)測(cè)頻率表，見(jiàn)表1。

表1 深基坑工程監(jiān)測(cè)頻率表

本觀(guān)測(cè)次數(shù)按照《淄博高新區(qū)石橋棚改配套(二期)四標(biāo)段項(xiàng)目基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)服務(wù)》具體施工期確定，初步監(jiān)測(cè)天數(shù)為180 d，具體觀(guān)測(cè)次數(shù)可根據(jù)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)日變化量進(jìn)行調(diào)整[7]。為了更好配合施工進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，按基坑施工段的不同進(jìn)程進(jìn)行劃分，主要分為標(biāo)準(zhǔn)段基坑監(jiān)測(cè)和站臺(tái)段基坑監(jiān)測(cè)，各分段監(jiān)測(cè)頻率及次數(shù)如下：

(1)針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)段基坑監(jiān)測(cè)頻率確定為：標(biāo)準(zhǔn)段東側(cè)基坑，總計(jì)觀(guān)測(cè)次數(shù)189次；標(biāo)準(zhǔn)段西側(cè)基坑：總計(jì)觀(guān)測(cè)次數(shù)200次。

(2)針對(duì)站臺(tái)段基坑監(jiān)測(cè)頻率確定為：站臺(tái)段基坑，總計(jì)觀(guān)測(cè)次數(shù)180次。在對(duì)觀(guān)測(cè)次數(shù)進(jìn)行詳細(xì)劃分時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)開(kāi)挖深度以及施工階段對(duì)其觀(guān)測(cè)間隔進(jìn)行明確[8]。以標(biāo)準(zhǔn)段東側(cè)基坑為例，當(dāng)開(kāi)挖深度不大于5 m時(shí)，施工15 d，每3 d觀(guān)測(cè)1次，總計(jì)觀(guān)測(cè)5次；當(dāng)開(kāi)挖深度5～10 m時(shí)，施工15 d，每2 d觀(guān)測(cè)一次，總計(jì)觀(guān)測(cè)8次；當(dāng)開(kāi)挖深度為10～15 m時(shí)，施工20 d，每1d觀(guān)測(cè)1次，總計(jì)觀(guān)測(cè)20次；當(dāng)開(kāi)挖深度大于15 m時(shí)，施工20d，每1d觀(guān)測(cè)2次，總計(jì)觀(guān)測(cè)40次；當(dāng)主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)，施工172 d，每2d觀(guān)測(cè)1次，總計(jì)觀(guān)測(cè)86次；當(dāng)主體結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后，觀(guān)測(cè)3個(gè)月，每3d觀(guān)測(cè)1次，總計(jì)觀(guān)測(cè)30次。

依此類(lèi)推完成上述另外兩個(gè)基坑結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)頻率設(shè)計(jì)，本文在此不進(jìn)行過(guò)多贅述。同時(shí)，在實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中，若出現(xiàn)特殊情況，則需要對(duì)監(jiān)測(cè)力度進(jìn)行強(qiáng)化，并適當(dāng)提高監(jiān)測(cè)頻率。

4.4 監(jiān)測(cè)預(yù)警等級(jí)劃分與預(yù)警流程設(shè)計(jì)

在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，結(jié)合監(jiān)測(cè)變化量指標(biāo)和變化速率指標(biāo)針對(duì)其預(yù)警等級(jí)進(jìn)行劃分，共分為4個(gè)預(yù)警等級(jí)，其危害程度從小到大，依次為四級(jí)、三級(jí)、二級(jí)和一級(jí)，分別對(duì)應(yīng)綠色、黃色、橙色、紅色，其中綠色預(yù)警等級(jí)為上述2項(xiàng)指標(biāo)均未超過(guò)控制值的70%；黃色預(yù)警等級(jí)為上述兩項(xiàng)指標(biāo)均超過(guò)控制值的70%或之一超過(guò)80%；橙色預(yù)警等級(jí)為上述2項(xiàng)指標(biāo)均超過(guò)控制值的80%或之一超過(guò)90%；紅色預(yù)警等級(jí)為上述2 項(xiàng)指標(biāo)均超過(guò)控制值，或變化速率急劇增加[9]。對(duì)于預(yù)警信息的報(bào)送，每日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)于當(dāng)日16∶00前將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)及電子版資料發(fā)送到監(jiān)理及施工單位。在申請(qǐng)黃色或橙色等級(jí)的消警時(shí)需要提交以下資料：施工單位、監(jiān)測(cè)單位提供的收斂到正常變化范圍內(nèi)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；整改處理落實(shí)情況；消警申請(qǐng)單[10]。在申請(qǐng)紅色等級(jí)的消警時(shí)需要提交以下資料：現(xiàn)場(chǎng)警情分析會(huì)紀(jì)要；消警申請(qǐng)單，并且需要由監(jiān)理單位形成會(huì)議紀(jì)要，軌道公司工程管理部門(mén)與安質(zhì)部備案。

5 實(shí)例應(yīng)用

為了簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以樁頂水平位移監(jiān)測(cè)為例，根據(jù)基坑沉降預(yù)警值，進(jìn)行監(jiān)測(cè)結(jié)果的輸出(此次監(jiān)測(cè)以8 d為一個(gè)周期)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖4所示。

圖4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)示意圖

整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如圖5所示。

圖5 樁頂水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果

從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，樁頂水平位移<日?qǐng)?bào)警值(2 mm)，且8 d位移總量<預(yù)警值(14 mm)，未達(dá)到預(yù)警界限，因此無(wú)須進(jìn)行工程項(xiàng)目的返工。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)證明了本文設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)技術(shù)方案可以精準(zhǔn)獲取項(xiàng)目中樁頂水平位移的變化趨勢(shì)，即監(jiān)測(cè)效果良好。

6 結(jié)束語(yǔ)

上文完成了對(duì)深基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)方案的設(shè)計(jì)研究，并證明此方案可以實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目中樁頂水平位移的變化趨勢(shì)的獲取，為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)此類(lèi)工程的優(yōu)化，可在后續(xù)的研究中，增加對(duì)站臺(tái)段的錨索單元進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保站臺(tái)段施工安全；建議采用BIM 對(duì)基坑建模，并把監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，同BIM模型聯(lián)系，可以再現(xiàn)基坑施工過(guò)程的變形演化，同時(shí)也為后續(xù)整個(gè)工程的全生命周期的演化奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。基于此種方式，為相關(guān)施工項(xiàng)目的安全建設(shè)提供保障。