朱亞睿，李俊杰

(浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310002)

某排水泵站位于杭州市，工程任務(wù)是增加太湖流域水環(huán)境容量，促進(jìn)杭嘉湖東部平原河網(wǎng)水體流動(dòng)，提高向杭州灣排水能力，改善流域和杭嘉湖東部平原水環(huán)境，提高流域和區(qū)域防洪排澇和水資源配置能力，為Ⅰ等工程，泵站設(shè)計(jì)排水流量200m3/s，位于杭州市錢塘江北岸海塘上(1級(jí)海塘)，系堤身式泵站。本工程泵站基坑最大開挖深度為18.80m，基坑周邊環(huán)境較復(fù)雜，基坑設(shè)計(jì)等級(jí)為一級(jí)。基坑工程[1- 9]施工過程受荷載變化及地下水活動(dòng)影響，施工區(qū)域及周邊易產(chǎn)生形變，若置之不理，可能導(dǎo)致坍塌，造成施工安全事故，本文針對(duì)軟土地區(qū)某泵站深大基坑開挖的工程地質(zhì)特點(diǎn)，介紹了基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置方式，分析了雨季過后局部監(jiān)測(cè)點(diǎn)超報(bào)警性或預(yù)警值的原因，并提出了加強(qiáng)基坑穩(wěn)性定的措施。

1 基坑施工監(jiān)測(cè)概況

基坑支護(hù)采用水泥攪拌樁—基坑開挖—砼灌注樁支護(hù)—基坑開挖的工序進(jìn)行，其中泵站左右岸基坑支護(hù)采用上部放坡開挖，下部采用單排灌注樁的支護(hù)方式，上游引河及排水箱涵基坑采用大開挖方案。主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括圍護(hù)樁頂沉降及位移監(jiān)測(cè)、圍護(hù)樁體變形監(jiān)測(cè)、圍護(hù)樁水平支撐應(yīng)變監(jiān)測(cè)、坡頂沉降位移監(jiān)測(cè)、坡頂深層水平位移監(jiān)測(cè)、周邊建筑物豎向位移監(jiān)測(cè)、周邊建筑物深層水平位移監(jiān)測(cè)和地下水位監(jiān)測(cè)。通過監(jiān)測(cè)隨時(shí)掌握周邊土體的變化情況，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)預(yù)估值進(jìn)行對(duì)比分析，以判斷施工工藝和施工參數(shù)是否要修改，優(yōu)化下一步施工參數(shù)，為施工開展提供及時(shí)的反饋信息，達(dá)到信息化施工的目的，基坑平面位置及監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布如圖1所示，編號(hào)JZ代表建筑物沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，WY為地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，SW為水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)，CX為測(cè)斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

圖1 基坑平面位置及監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置示意圖

2 基坑工程地質(zhì)概況

工程區(qū)屬錢塘江沖海積區(qū)，地形平坦開闊，地面高程一般5.5～7.0m。由于沉積環(huán)境的不斷變遷，土層分布不均勻，在水平及垂直方向上都有相變現(xiàn)象，土層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。主要土(巖)層自上而下可分為：Ⅰ層由粉土、粉質(zhì)粘土等組成的人工堆積層；Ⅱ?qū)由悦?，中等～低壓縮性砂質(zhì)粉土，局部夾淤泥透鏡體；Ⅲ層高壓縮性淤泥質(zhì)土與稍密砂質(zhì)粉土互層；Ⅴ層中等壓縮性含泥粉砂；Ⅶ層可塑～硬塑，中等壓縮性粉質(zhì)粘土、粘土；Ⅸ層軟塑，中等壓縮性粉質(zhì)粘土，Ⅹ層中密～密實(shí)含泥砂礫石夾含泥粉細(xì)砂；Ⅺ層可塑，中等壓縮性含碎石粉質(zhì)粘土；Ⅻ層紫紅色弱風(fēng)化～微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。

泵站底板開挖高程約為-9.8m，位于Ⅱ?qū)由百|(zhì)粉土上，距Ⅲ1層淤泥質(zhì)土與砂質(zhì)粉土互層頂板約3.5～5.0m，下伏Ⅲ2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土以及Ⅲsil層淤泥為軟弱下臥層，土質(zhì)不均，厚度大，為高含水量、低強(qiáng)度的高壓縮性軟土，物理力學(xué)性質(zhì)差，對(duì)建筑物的變形和沉降起控制性作用，故本工程主體建筑物采用三軸攪拌樁支護(hù)，底高程約-20m。組成基坑邊坡的土體主要為砂質(zhì)粉土，屬中等透水性～弱透水性，且臨近錢塘江，地下水位較高。由于開挖深度大，除了自身穩(wěn)定問題，還存在基坑滲水和發(fā)生滲透變形的問題，開挖時(shí)同時(shí)開展截滲排水和基坑圍護(hù)工作。

3 基坑監(jiān)測(cè)變形基本情況

該泵站經(jīng)歷持續(xù)雨水天氣后，經(jīng)基坑監(jiān)測(cè)單位反饋的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，泵站主基坑局部位置變形過大，基坑各監(jiān)測(cè)點(diǎn)超預(yù)警值或報(bào)警值數(shù)據(jù)成果統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1—3，基坑外水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)SW2、SW3、SW5、SW6、SW7、SW8、SW12、SW14、SW16、SW18、SW19、SW6- 2累計(jì)變量報(bào)警，土體深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)CX- 02、CX- 05、CX- 06、CX- 06- 2累計(jì)值報(bào)警，地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)WY- 5、WY- 6、WY- 7累計(jì)值報(bào)警。其中基坑?xùn)|側(cè)路面的沉降量累計(jì)最大值達(dá)到34mm(WY- 05孔)，相應(yīng)地表水平位移累計(jì)數(shù)值較小，最大3.8mm(WY- 12)?；?xùn)|側(cè)的4層和6層建筑物各設(shè)10個(gè)和8個(gè)測(cè)點(diǎn)，離基坑最近的4層建筑物的最大沉降量累計(jì)達(dá)到28mm(JZ1)，6層建筑物的最大沉降量累計(jì)達(dá)到29mm(JZ12)。基坑水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)12組報(bào)警(水平日變化500mm，累計(jì)800mm預(yù)報(bào)警，累計(jì)超過1000mm報(bào)警)，累計(jì)變化最大的達(dá)到8520mm?；油馏w深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)4處報(bào)警(日變化3mm，累計(jì)35mm預(yù)報(bào)警，累計(jì)超過45mm報(bào)警)，基坑?xùn)|側(cè)累計(jì)最大值達(dá)到71mm(CX- 06孔)，65mm(CX- 05孔)。

表1 建筑物沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)超預(yù)警值統(tǒng)計(jì) 單位：mm

表2 地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)超預(yù)警值統(tǒng)計(jì) 單位：mm

表3 水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)超預(yù)警值統(tǒng)計(jì) 單位：mm

同時(shí)主基坑?xùn)|側(cè)混凝土路面出現(xiàn)較大沉降和裂縫，基坑?xùn)|側(cè)4層樓對(duì)應(yīng)放坡開挖二級(jí)平臺(tái)出現(xiàn)微隆起和裂縫。因項(xiàng)目復(fù)工在即，為后續(xù)創(chuàng)造安全的施工環(huán)境，并滿足工程基坑監(jiān)測(cè)報(bào)警后消警的建設(shè)程序，特對(duì)主基坑局部位置變形過大進(jìn)行分析并提出合理的處理方案。

表4 測(cè)斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)超預(yù)警值統(tǒng)計(jì) 單位：mm

4 基坑變形原因分析及地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)

4.1 建筑物和地表沉降原因分析

根據(jù)水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，位于基坑外側(cè)東面的SW6地下水位2.62m(高程3.62m)，南側(cè)的SW7和SW8地下水位分別為地面以下1.35m(高程4.75m)和1.18(高程4.99m)，從SW6地下水位一段時(shí)間以來的時(shí)間序列分析，SW6地下水位普遍低于場(chǎng)地天然地下水位1.5m左右。SW6地下水值偏低原因是多方面，有施工冷縫、地下繞滲等原因造成水位降落漏斗。

SW6所在基坑?xùn)|側(cè)水位下降是地表沉降變形和建筑物沉降的主要原因，而6層樓變形值較小(1處報(bào)警)分析地基采用樁基處理有關(guān)。由于坑外側(cè)地下水位降深從現(xiàn)有資料分析，降幅不大，后期地表及建筑物沉降繼續(xù)增大的可能性較小。

4.2 測(cè)斜原因分析

02孔與05孔基本位于同一區(qū)域，02孔冠梁頂變形達(dá)52mm，05孔頂65mm，高差約10m，且-3.40平臺(tái)寬度較窄，所以形成整體蠕動(dòng)，但邊坡有土釘作用，所以可以分析上部邊坡變形相對(duì)較小是合理的。

06孔頂45mm，邊坡-1.0平臺(tái)處最大約70mm，高差約10m，對(duì)比后可以分析上部邊坡-1.0平臺(tái)位置存在突變，結(jié)合地下水變化情況可能有一定的滲土量。

4.3 變形原因小結(jié)及地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和天氣初步研究，從1月中旬開始，發(fā)生多日連續(xù)降雨，特別是1月下旬工地放假后，發(fā)生連續(xù)4日中雨天氣，加上路面和坡面裂縫較多未及時(shí)修復(fù)造成雨水下滲量加大，局部位置可能存在滲漏土的可能，使得邊坡上土壓力增大，土體力學(xué)性能降低，引起基坑邊坡滑動(dòng)和坡頂沉降?？紤]到環(huán)基坑?xùn)|側(cè)路面局部出現(xiàn)明顯沉降，為了解地下是否存在明顯砂土流失而造成的不密實(shí)脫空空洞等不良地質(zhì)情況，在東側(cè)路面中心位置附近布置由南至北的地質(zhì)雷達(dá)測(cè)線一條，長(zhǎng)度約130m，采用500MHz屏蔽天線，連續(xù)測(cè)量方式，疊加次數(shù)64次?；?xùn)|側(cè)道路地質(zhì)雷達(dá)典型探測(cè)成果如圖2所示，雷達(dá)剖面局部反射波振幅較強(qiáng)，同相軸連續(xù)性差，局部伴隨一定程度多次反射現(xiàn)象(雷達(dá)剖面圖2中方框標(biāo)注)，推測(cè)測(cè)區(qū)道路下部土體在深度小于2m范圍內(nèi)局部可能存在不密實(shí)、輕微脫空或脫空的現(xiàn)象。

圖2 為基坑?xùn)|側(cè)道路地質(zhì)雷達(dá)典型探測(cè)成果

5 基坑變形處置建議

針對(duì)基坑?xùn)|側(cè)部分沉降、測(cè)斜位移出現(xiàn)報(bào)警等問題，擬采取如下措施：

(1)由監(jiān)測(cè)單位加密監(jiān)測(cè)頻率，東面環(huán)基坑道路沉降較大區(qū)域進(jìn)行取孔探明下部砂土流失情況，根據(jù)探明情況如有流失則進(jìn)行泥土灌實(shí)或灌水泥漿填實(shí)，并觀察管井抽排水有否帶沙現(xiàn)象。

(2)對(duì)進(jìn)出水池?fù)鯄^(qū)域現(xiàn)開挖過低位置采用回填鎮(zhèn)壓，以減少排樁的變形和控制錨索受力在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)，同時(shí)盡快完成剩余底板的澆筑。

(3)整修基坑外側(cè)排水措施，修復(fù)基坑破碎護(hù)面，具體如下：①部隊(duì)家屬樓西側(cè)施工道路邊排水溝有10m左右沉降偏多，采取拆除重做，同時(shí)對(duì)排水溝做好防滲措施。②臨時(shí)施工道路、坡面等出現(xiàn)裂縫處全部采用水泥漿進(jìn)行灌縫、灌實(shí)，面層用瀝青封堵。③四層樓西側(cè)與臨時(shí)施工道路間散水砼沉降破損嚴(yán)重處，拆除后重新澆筑80mm砼，面積約為30m2左右；四層樓南側(cè)小臺(tái)階破損拆除重做，臨時(shí)道路分縫開裂處采用水泥漿灌縫、灌實(shí)。④對(duì)基坑邊坡坡角等位置到目前仍未采取有組織排水的，立即進(jìn)行整改；對(duì)現(xiàn)有排水溝及原有排水系統(tǒng)進(jìn)行排查，確保基坑排水能有效排出。

(4)土釘段護(hù)坡底部(-3.4m高程以上部分)出現(xiàn)噴砼護(hù)坡拱起斷裂，在-3.4～1.2m高程護(hù)坡進(jìn)行加固措施及恢復(fù)噴砼護(hù)坡。

(5)嚴(yán)格按圍護(hù)設(shè)計(jì)方案控制基坑周邊動(dòng)、靜荷載，東面基坑道路限制重車行走。加強(qiáng)降排水的管理工作，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡視巡查，落實(shí)人員對(duì)裂縫等及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。其中4層樓區(qū)域內(nèi)增設(shè)水位觀測(cè)井及降水備用井。

(6)以上措施落實(shí)后如變形仍不收斂，則進(jìn)一步采取如削坡卸荷、坡腳鎮(zhèn)壓等方式進(jìn)行加強(qiáng)。

(7)編制相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，落實(shí)控制繼續(xù)變形的措施，按重大危險(xiǎn)源的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行安全管理。

6 結(jié)論

本文介紹了某大型泵站工程地質(zhì)概況及對(duì)應(yīng)深大基坑的設(shè)計(jì)穩(wěn)定計(jì)算流程，根據(jù)坑外水位監(jiān)測(cè)土體深層水平位移監(jiān)測(cè)地表沉降監(jiān)測(cè)等動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果，結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)成果，分析了基坑局部變形的原因，并提出了對(duì)應(yīng)的變形處理措施，方案實(shí)施后基坑變形收斂，得出如下結(jié)論：

(1)基坑動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作是保障施工安全的重要手段，在出現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超預(yù)警值時(shí)，宜加密監(jiān)測(cè)頻率，并加強(qiáng)基坑排水措施，同時(shí)在地表沉降較明顯的區(qū)域控制工程車的載重量。

(2)地質(zhì)雷達(dá)能快速圈定環(huán)基坑道路路面下方隱伏不良地質(zhì)電磁異常的平面分布，在重點(diǎn)異常區(qū)域結(jié)合鉆探與孔內(nèi)灌漿的處理方式可快速處理路面下部的砂土流失。

未來可考慮對(duì)降雨量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，進(jìn)一步研究地下水位的變化、基坑變形和建筑物沉降之間的相關(guān)性規(guī)律。