薛 霄，王正廠

（1.山東正元數(shù)字城市建設(shè)有限公司，山東 煙臺 264270；2.山東正元建設(shè)工程有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250100）

1 概述

擬建場地位于某市鄭陸工業(yè)大道以北，常焦線以西。本場地環(huán)境良好，交通便利，場地較平坦，地貌類型為平原區(qū)高亢平原地貌形態(tài)[1]。本工程屬于多層框架結(jié)構(gòu)的辦公建筑，耐火等級地上為二級，地下為一級。本工程單體建筑面積為7 342.12 m2。建筑層數(shù)為地上五層，地下一層，建筑高度為20.55 m，地下-4.8 m（局部-5.1 m）。

2 施工部署

根據(jù)本基坑支護(hù)與降水工程的設(shè)計(jì)圖紙、現(xiàn)場施工段的劃分，初定施工流程如下[3]：降水管井施工→管井降水運(yùn)行→土方分層開挖→基坑邊坡支護(hù)施工。針對本工程現(xiàn)場實(shí)際情況及常州地區(qū)類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，本工程各工序之間需進(jìn)行流水施工，對各工序間的配合要求較高，每道工序的施工節(jié)點(diǎn)必須嚴(yán)格按照施工組織進(jìn)度執(zhí)行，否則就會影響下道工序的施工，進(jìn)而影響總的施工工期。根據(jù)本工程的現(xiàn)場特點(diǎn)、施工工藝及工程量，基坑土方開挖及邊坡支護(hù)工期暫定20 d，基坑降水運(yùn)行工期暫定60 d，具體視土方開挖及現(xiàn)場實(shí)際情況確定為準(zhǔn)。

3 基坑支護(hù)

3.1 土釘墻支護(hù)施工

1）施工工藝流程。在施工之前，要針對設(shè)計(jì)條件、土層條件和環(huán)境條件可能帶來的影響，按照施工工藝流程進(jìn)行[4]。

2）施工步驟：①開挖工作面：基坑邊坡開挖應(yīng)分層分段進(jìn)行，分層開挖深度按設(shè)計(jì)工況[5]進(jìn)行。在機(jī)械開挖后，應(yīng)輔以人工修整坡面，坡面虛土應(yīng)予以清除。②設(shè)置鋼筋：按梅花形定位放線，水平向上遇到障礙時可適當(dāng)調(diào)整角度用來避開。③土釘注漿量按設(shè)計(jì)圖紙要求：水泥采用42.5級復(fù)合硅酸鹽水泥，水灰比1∶2，Φ110孔注漿30 kg/m；注漿體強(qiáng)度不得小于M20。④鋪設(shè)坡面鋼筋網(wǎng)：鋼筋網(wǎng)采用Φ8鋼筋，土釘墻支護(hù)區(qū)域設(shè)置1目金屬網(wǎng)+人工綁扎成250×250方格網(wǎng)片，網(wǎng)格允許偏差為±10 mm；鋼筋網(wǎng)與土釘間設(shè)置2Φ14雙向壓網(wǎng)筋，壓網(wǎng)筋與土釘間焊接牢固。⑤噴射混凝士：土釘墻支護(hù)區(qū)域噴砼厚度為80 mm，噴層砼強(qiáng)度為C20，噴射砼配合比（水泥∶砂∶石子）為1∶2∶2，粗骨料粒徑為5～10 mm。⑥設(shè)置排水系統(tǒng)。在噴射砼部位坡面設(shè)置泄水孔，一般每4㎡設(shè)置一個，出水部位增設(shè)。

3.2 施工質(zhì)量和成果

1）質(zhì)量保證措施。原材料要有出廠質(zhì)量證明書和實(shí)驗(yàn)報(bào)告單，錨桿配料工作應(yīng)按照規(guī)范要求進(jìn)行，每道流程應(yīng)嚴(yán)格檢查，觀察邊坡的位移和地面的沉降。

2）施工成果。通過土釘墻噴砼支護(hù)，可以得到以下施工后的成果[6]，如圖1所示。

圖1 施工結(jié)果

3.3 地下管線及其他設(shè)施的保護(hù)措施

1）施工前查明現(xiàn)場20 m范圍內(nèi)管線布置情況，以及其他地下地上設(shè)施布置情況。

2）施工定位放線后，要對照已掌握的資料，確定樁位處是否有地下管線及其他設(shè)施通過，若有要立即向甲方、監(jiān)理及有關(guān)單位反映以確定處理措施。

3）對有可能有地下設(shè)施的區(qū)域要謹(jǐn)慎施工，遇到異常情況要立即停止施工，采取處理措施。

4）施工時除要注意對地下設(shè)施影響外，還要密切監(jiān)測周圍建筑物的變化，以防止對周圍建筑物產(chǎn)生不利影響。

3.4 坍塌事故預(yù)警監(jiān)控措施

基于基坑坍塌事故可能帶來的嚴(yán)重性后果，預(yù)防基坑施工過程中可能發(fā)生的坍塌事故是安全工作重點(diǎn)[7]，在施工過程中應(yīng)對深基坑密切的監(jiān)視，并對可能出現(xiàn)的險情及時做出預(yù)警預(yù)報(bào)。

4 基坑監(jiān)測

4.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)頂水平位移監(jiān)測

4.1.1 點(diǎn)位布置

開工后現(xiàn)場實(shí)際情況，圍護(hù)體頂部、支撐立柱水平位移監(jiān)測采用小角法或極坐標(biāo)法進(jìn)行，基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)共計(jì)埋設(shè)約13個。在護(hù)坡上每隔20 m左右布置一個監(jiān)測點(diǎn)，基坑各邊中部、端部及陽角等相對危險的位置應(yīng)首選布設(shè)，監(jiān)測點(diǎn)共計(jì)8個，編號P1～P8，測點(diǎn)采用在護(hù)坡上埋設(shè)帶有對中標(biāo)志鋼釘?shù)男问讲荚O(shè)，與沉降點(diǎn)共用監(jiān)測點(diǎn)。在工地的影響之外，視野良好的地方布設(shè)3個基準(zhǔn)點(diǎn)，兩點(diǎn)形成連線，并影響精度和穩(wěn)定性。

4.1.2 主要技術(shù)指標(biāo)

工作基點(diǎn)由基準(zhǔn)點(diǎn)采用支導(dǎo)線方法引測，引測時角度和距離各觀測兩測回[8]。支導(dǎo)線不超過兩站，定期對工作基點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測檢查。精度要求為監(jiān)測點(diǎn)坐標(biāo)中誤差小于1.0 mm。報(bào)警值(累計(jì)值）為40 mm，變化速率為3 mm/d。初始數(shù)據(jù)采集為2次，監(jiān)測頻率為1天監(jiān)測1次。

4.1.3 作業(yè)方法

1）小角法主要用于觀測基坑的水平位移變形[9]，在基坑周圍較穩(wěn)定的位置，用兩點(diǎn)形成基準(zhǔn)線。一個點(diǎn)安置全站儀，另外一個點(diǎn)安置棱鏡，利用全站儀精確的測出監(jiān)測點(diǎn)到安置儀器的點(diǎn)的連線和基準(zhǔn)線夾角的微小變化量αP。根據(jù)AP的距離S和P點(diǎn)相對于AB的偏移角αP，按照公式（1）計(jì)算出P點(diǎn)的位移量LP。其中A、B為已知觀測墩，P1為觀測點(diǎn)。

通過上式可知，基坑水平位移精度受觀測距離S和水平角α的觀測誤差影響，其觀測的中誤差為：

由于水平距離S經(jīng)過觀測后可作為固定值，水平位移的觀測精度主要因素是水平角的觀測精度，應(yīng)采用高精度的儀器或增加測回?cái)?shù)來提高水平角的觀測精度。

2）極坐標(biāo)法。極坐標(biāo)法是利用數(shù)學(xué)中的極坐標(biāo)的方法，將2個已知點(diǎn)為坐標(biāo)軸，使其中一個點(diǎn)為極點(diǎn)建立坐標(biāo)系[10]。測定觀測點(diǎn)到極點(diǎn)的距離，測定觀測點(diǎn)到極點(diǎn)的連線與已知坐標(biāo)軸的角度，最后來計(jì)算觀測點(diǎn)的坐標(biāo)。

根據(jù)A、B已知點(diǎn)坐標(biāo)，角度α和距離S，按照以下公式，計(jì)算C點(diǎn)坐標(biāo)。

3）兩種方法的比較。小角法布設(shè)方案對場地的要求比較高，要求基坑四周比較開闊，有足夠的空間布設(shè)基線，基線不能距離基坑邊緣太遠(yuǎn)(一般2 m左右保持小角)，且工地的建設(shè)基線間不能有遮擋物；極坐標(biāo)法要求有一通視的工作基點(diǎn)作為后視即可，具有靈活性。小角法的精度較高，極坐標(biāo)法的精度較低，但現(xiàn)有的高精度儀器的基礎(chǔ)上都可以達(dá)到一級基坑監(jiān)測的要求。小角法和極坐標(biāo)法觀測和計(jì)算都比較簡單，工作效率都比較高。

4.1.4 數(shù)據(jù)處理

本次各點(diǎn)測試值與同點(diǎn)號上次測試值之差為本次變化量，本次各點(diǎn)測試值與同點(diǎn)號的初始測試值之差為累計(jì)變化量。測量時，用電子手簿記錄，并按照Excel表格格式出具成果，如表2所示。

表2 圍護(hù)體頂部水平位移監(jiān)測成果表

以P1點(diǎn)繪制累計(jì)位移和累計(jì)速度，如圖2、3所示。根據(jù)觀測次數(shù)的第1次、第7次、第14次和第21次，可顯示所有點(diǎn)的累計(jì)位移量都為正，累計(jì)位移在7.0～9.0 mm之間，可見都向基坑內(nèi)側(cè)水平位移。第21次時，部分點(diǎn)位已經(jīng)被破壞，施工情況位，基坑整體下挖4.5 m左右，底板澆筑完畢。累計(jì)位移量和位移速率都在報(bào)警值范圍以內(nèi)，滿足要求，基坑并無異常。

圖2 P1點(diǎn)累計(jì)位移量圖

4.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)頂沉降監(jiān)測

4.2.1 點(diǎn)位布置

基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)在測區(qū)上，所有點(diǎn)位距監(jiān)測對象150 m以上，并采用穩(wěn)定的建/構(gòu)筑物角點(diǎn)或固定路燈基座標(biāo)識。為使沉降觀測成果與現(xiàn)行1985國家高程基準(zhǔn)一致，以200 m影響區(qū)外城市等級控制點(diǎn)（基于1985國家高程基準(zhǔn)）作為整網(wǎng)起算并完成所有聯(lián)測工作。

4.2.2 主要技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)本地域施工經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合相關(guān)規(guī)程，本項(xiàng)目采用《建筑變形測量規(guī)范》中二級變形測量級別精度要求進(jìn)行沉降觀測[11]。報(bào)警值（累計(jì)值）為20 mm，變化速率為2 mm/d。初始數(shù)據(jù)采集為2次，監(jiān)測頻率為1天監(jiān)測1次。

圖3 P1點(diǎn)位移速度圖

4.2.3 作業(yè)方法

在測量之前，對儀器進(jìn)行監(jiān)測，以減少儀器的系統(tǒng)誤差對沉降監(jiān)測的影響，此外還需注意固定使用同一套水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)尺。第一次觀測時應(yīng)進(jìn)行高程引測及基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測，后期每間隔3個月進(jìn)行一次基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性檢測，以保證觀測數(shù)據(jù)的可靠性。高程引測及基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測按照二級水準(zhǔn)測量的觀測精度要求進(jìn)行，采用往返觀測。由四等水準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)成閉合水準(zhǔn)線路，按二級沉降觀測精度要求進(jìn)行往返觀測。

4.2.4 數(shù)據(jù)處理

在建筑物建設(shè)的過程中，隨著工程推進(jìn)，建筑物的基礎(chǔ)部分會產(chǎn)生一定量的沉降。沉降量超過一定程度時，必然會導(dǎo)致建筑物受力不均，引起建筑損壞[12]。所以在建筑施工和最初使用過程中，應(yīng)對建筑物進(jìn)行周期性的沉降監(jiān)測，有效防止因沉降過大而產(chǎn)生的事故。每次外業(yè)觀測工作結(jié)束后，把數(shù)據(jù)放在電腦上用軟件進(jìn)行平差計(jì)算，求得各點(diǎn)高程，計(jì)算本次沉降量、累計(jì)沉降量及沉降速度，提交成果時在成果資料上注明觀測日期及施工進(jìn)度，繪制沉降關(guān)系曲線圖，并進(jìn)行成果分析。

測量時，用電子手簿記錄，并按照Excel表格格式出具成果，如表3所示。根據(jù)監(jiān)測成果，繪制累計(jì)沉降圖和沉降速率圖，如圖4、5所示。

表3 圍護(hù)體頂部垂直位移監(jiān)測成果表

圖4 P1點(diǎn)累計(jì)沉降圖

圖5 P1點(diǎn)沉降速度圖

根據(jù)觀測次數(shù)的第1次、第7次、第14次和第21次，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)位數(shù)據(jù)都為負(fù)，并且累計(jì)位移在-2.5～-0.1 mm之間，可見都垂直向下位移。第21次時，施工情況是基坑整體下挖4.5 m左右，底板澆筑完畢。支護(hù)結(jié)構(gòu)頂累計(jì)沉降沒有達(dá)到報(bào)警值，沉降速率雖然波動明顯，但沒有發(fā)生較大的沉降，基坑無異常。

4.3 周邊建筑物、道路沉降監(jiān)測

4.3.1 點(diǎn)位布置

沉降監(jiān)測依據(jù)建筑物周圍的水準(zhǔn)基點(diǎn)進(jìn)行，首先根據(jù)觀測要求，需要埋設(shè)不少于3個穩(wěn)定牢固的水準(zhǔn)基點(diǎn)且相互的間距不大于100 m，這些基準(zhǔn)點(diǎn)與建筑物最大邊緣的距離在50～100 m之間，并且要將水準(zhǔn)基點(diǎn)布設(shè)在受建筑沉降影響范圍之外的安全區(qū)域。此外，為保證其能夠穩(wěn)定且長期保存，需要將水準(zhǔn)點(diǎn)保護(hù)起來，在布設(shè)時要按照二、三等水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)石要求進(jìn)行埋設(shè)標(biāo)志。

高程引測及基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測按照二級水準(zhǔn)測量的觀測精度要求進(jìn)行[13]，采用往返觀測。沉降監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)組成監(jiān)測網(wǎng)，使用水準(zhǔn)測量方法進(jìn)行監(jiān)測。

4.3.2 主要技術(shù)指標(biāo)

主要技術(shù)指標(biāo)與支護(hù)結(jié)構(gòu)頂沉降監(jiān)測一致，報(bào)警值(累計(jì)值）為40 mm，變化速率為3 mm/d。初始數(shù)據(jù)采集為2次，監(jiān)測頻率為1天監(jiān)測1次。

4.3.3 作業(yè)方法

沉降監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)組成監(jiān)測網(wǎng)，用水準(zhǔn)測量方法進(jìn)行監(jiān)測。每次監(jiān)測前先要監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性，而且需要滿足二等水準(zhǔn)觀測要求。沉降監(jiān)測點(diǎn)采用閉合水準(zhǔn)路線，按照二級沉降觀測精度的要求進(jìn)行觀測，與基坑的沉降監(jiān)測方法一致。

4.3.4 數(shù)據(jù)處理

測量時，用電子手簿記錄，并按照Excel表格格式出具成果，如表4所示。

表4 沉降監(jiān)測成果表

以其中兩點(diǎn)繪制累計(jì)沉降圖和沉降速度圖，如圖6、7所示。

圖6 C8點(diǎn)累計(jì)沉降圖

圖7 C1點(diǎn)沉降速度圖

根據(jù)觀測次數(shù)的第1次、第7次、第14次和第21次，可發(fā)現(xiàn)絕大部分點(diǎn)位數(shù)據(jù)都為負(fù)，并且在累計(jì)位移在-9.2～1.2 mm之間，可見大部分都垂直向下位移。第21次時，施工情況是基坑整體下挖4.5 m左右，底板澆筑完畢。根據(jù)數(shù)據(jù)來看，基坑周邊的建筑物在緩慢向下沉降，但沉降量不大，沒有達(dá)到報(bào)警值，所以基坑周邊無異常情況。

4.4 地下水位監(jiān)測

在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)外周邊土體埋設(shè)地下水位管，成孔深度至基坑開挖水位控制深度下2 m左右，逐段安放水位管。量測精度不宜低于10 mm，變化為正值表示水位上升，負(fù)值表示水位下降，量測精度不宜低于10 mm。日報(bào)警值大于300 mm/d（連續(xù)3 d），累計(jì)報(bào)警值大于等于1 000 mm。初始數(shù)據(jù)采集為2次，監(jiān)測頻率為1天監(jiān)測1次。讀取鋼尺的讀數(shù)，讀數(shù)是從地下水位到管口的深度。基坑開挖降水前，選擇晴天連續(xù)測量2～3 d的水位，取其平均值為水位初始值。

根據(jù)觀測次數(shù)的第1次、第7次、第14次和第21次，如圖8所示。

圖8 基坑地下水位

以4次數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)，第1次為2.582 m、第7次為1.445 m、第14次為0.770 m、第21次為-0.758 m，基坑的下地水位并無異常情況。

4.5 鋼絞線錨索軸力監(jiān)測

每根軸上的測試點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在錨頭附近，并在有代表性的力位置。安裝過程中應(yīng)隨時對錨索測力計(jì)4個傳感器逐一進(jìn)行監(jiān)測，是否4個傳感器受力均勻，從錨索開始向周圍錨索逐步加載以防偏心受力或過載。當(dāng)測得的結(jié)果達(dá)到承載能力的70%時，應(yīng)及時報(bào)警。初始數(shù)據(jù)采集為2次，監(jiān)測頻率為1天監(jiān)測1次。對所得的數(shù)據(jù)按照以下Excel表格格式出具成果，如表6所示。

表6 軸力測定值

根據(jù)不同孔號測量的測定值，取一個孔號繪制折線，如圖9所示。

圖9 孔號ZX1累計(jì)變化量圖

根據(jù)圖表可知，有1次達(dá)到高峰，但未達(dá)到預(yù)警值，其他測定時都較為穩(wěn)定，沒有發(fā)現(xiàn)特殊情況，滿足要求。

5 結(jié)論

基坑監(jiān)測中，監(jiān)測成果是根據(jù)施工安排和進(jìn)度為依據(jù)，對外業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并且提供變形監(jiān)測報(bào)告。對于監(jiān)測結(jié)果，可以進(jìn)行點(diǎn)位的穩(wěn)定性分析、水平位移分析和建筑物沉降分析?；拥纳疃炔粩嘣诩由钪?，基坑的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)已經(jīng)取得的很大的進(jìn)步。一方面，我們應(yīng)對不同的基坑進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)，優(yōu)化其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)；另一方面，應(yīng)加強(qiáng)基坑監(jiān)測，為改進(jìn)建筑設(shè)計(jì)和研究提供有效的材料。