黃承華

（上海遠(yuǎn)淙工程技術(shù)有限公司，上海）

引言

基坑工程屬于臨時(shí)性工程，不僅可以加固原位土體，還能為后續(xù)作業(yè)提供空間。但是，基坑開(kāi)挖一旦出現(xiàn)問(wèn)題極易引起不良環(huán)境效應(yīng)，從而致使周圍土體位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)出現(xiàn)大幅度偏轉(zhuǎn)狀況，嚴(yán)重威脅建筑物及地下管線的安全性。對(duì)此，市區(qū)基坑開(kāi)挖施工期間，應(yīng)全面了解周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)內(nèi)容以及報(bào)警指標(biāo)、監(jiān)測(cè)技術(shù)要求等，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)基坑周圍建筑物及地下管線變形、沉降情況，并提出科學(xué)的解決措施，以降低基坑開(kāi)挖施工對(duì)周圍環(huán)境造成的影響。

1 工程概況

1.1 工程介紹

工程擬建場(chǎng)地位于上海市靜安區(qū)，西鄰平型關(guān)路、南側(cè)粵繡小區(qū)、北鄰上海大寧社區(qū)、東側(cè)為老舊6層小區(qū)及上?；竟? 層食堂，用地面積為5 818 m2左右，包括一棟多層醫(yī)療設(shè)施建筑（六層）以及二層地下室。項(xiàng)目要求做好地下二層基坑開(kāi)挖施工，基坑深度為10.70/11.20 m、周長(zhǎng)為311 m、開(kāi)挖面積為3 812.7 m2、環(huán)境保護(hù)等級(jí)為二級(jí)、安全等級(jí)為二級(jí)。擬開(kāi)挖基坑為鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用三軸攪拌樁止水，共有兩道混凝土支撐體系。另外，房屋評(píng)估報(bào)告顯示，基坑?xùn)|側(cè)老舊小區(qū)（天然地基建筑）及食堂（磚混結(jié)構(gòu)建筑）極易受基坑開(kāi)挖施工影響，必須做好基坑及周圍環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑物傾斜、變形以及管線沉降等問(wèn)題，避免影響周圍環(huán)境。

1.2 周邊環(huán)境狀況

擬建場(chǎng)地東側(cè)鄰近民用建筑、小區(qū)便道，北側(cè)鄰近辦公樓（2 層），西側(cè)為現(xiàn)有道路，南側(cè)為小區(qū)入口便道，周邊環(huán)境條件較復(fù)雜，具體如下：

東側(cè)：場(chǎng)地東側(cè)鄰近民房（按天然地基考慮），地庫(kù)基坑邊線距民房約7.88 m，該側(cè)基坑邊線距用地紅線（道路邊線）最近約4.23 m。南側(cè)：場(chǎng)地南側(cè)為小區(qū)入口便道，地庫(kù)基坑邊線距該側(cè)紅線（道路邊線）最近約6.57 m，距離管線最近約14.12 m。西側(cè)：場(chǎng)地西側(cè)為現(xiàn)有道路（平型關(guān)路），地庫(kù)基坑邊線距該側(cè)紅線（道路邊線）最近約3.59 m。紅線外有燃?xì)?、上水、電信、電力等管線。北側(cè)：場(chǎng)地北側(cè)鄰近辦公樓（2 層，按天然地基考慮），地庫(kù)基坑邊線距該建筑最近約6.20 m，地庫(kù)基坑邊線距用地紅線最近約3.78 m。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘及相關(guān)資料，場(chǎng)地內(nèi)及周邊管線分布比較復(fù)雜，具體如下：

場(chǎng)地西側(cè)為現(xiàn)有道路（平型關(guān)路），紅線外有燃?xì)?、上水、電信、電力等管線。距離紅線最近約3.5 m左右。

2 周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)內(nèi)容及技術(shù)要求

2.1 周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)內(nèi)容及報(bào)警指標(biāo)

本項(xiàng)目周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)工作本身具有工作量大、范圍廣的特點(diǎn)，要求做好基坑周邊的市政管線、地表以及建筑物的監(jiān)測(cè)工作[1]。另外，工程根據(jù)監(jiān)測(cè)工作要求及基坑施工現(xiàn)場(chǎng)狀況擬定報(bào)警指標(biāo)，按照三級(jí)警戒制度管理報(bào)警指標(biāo)，報(bào)警值為控制值的80%、預(yù)警值為控制值的70%（具體監(jiān)測(cè)報(bào)警值如表1 所示）。

表1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及報(bào)警值

2.2 監(jiān)測(cè)技術(shù)要求

2.2.1 基準(zhǔn)網(wǎng)觀測(cè)技術(shù)要求

基準(zhǔn)網(wǎng)即監(jiān)測(cè)中設(shè)立的基準(zhǔn)點(diǎn)組成的網(wǎng)，基準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)水平直接關(guān)系到基準(zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。對(duì)此，開(kāi)展周圍環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程類型、監(jiān)測(cè)周期、監(jiān)測(cè)網(wǎng)精準(zhǔn)度選擇最佳的基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)方法，以提升監(jiān)測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度。除此之外，垂直位移監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)以相鄰點(diǎn)高差中的誤差為相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的依據(jù)[2]。

2.2.2 沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)技術(shù)要求

本項(xiàng)目建筑物沉降觀測(cè)精度應(yīng)達(dá)到二級(jí)要求，所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置均應(yīng)滿足經(jīng)濟(jì)合理性要求，最大程度上提高監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)（四維空間）的完整性，從而獲得更準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[3]。

3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)與施測(cè)

3.1 高程控制網(wǎng)的布設(shè)與施測(cè)

本項(xiàng)目高程控制網(wǎng)采用獨(dú)立水準(zhǔn)系統(tǒng)，按照國(guó)家Ⅱ等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范開(kāi)展水準(zhǔn)高程控制點(diǎn)的高程測(cè)量工作，高程測(cè)量誤差≤±0.3 mm，具體要求如表2 所示。布設(shè)高程控制網(wǎng)時(shí)，應(yīng)按照整體布置，始終秉承著分級(jí)控制原則，應(yīng)用精密水準(zhǔn)儀，以提升高程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。進(jìn)行高程控制網(wǎng)觀測(cè)期間，項(xiàng)目運(yùn)用閉合路線法（附合水準(zhǔn)路線法），每1～2 個(gè)月復(fù)測(cè)一次控制網(wǎng)中各控制點(diǎn)高程的穩(wěn)定性。當(dāng)受控高程監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常變化時(shí)，也需要復(fù)核各控制點(diǎn)的高程，當(dāng)高程變形量大于2 倍監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)站高差中的誤差時(shí)，需要修正控制點(diǎn)的高程值。普通監(jiān)測(cè)點(diǎn)高程在控制網(wǎng)的控制下采用閉合路線或附合路線的形式進(jìn)行觀測(cè)。其閉合差要求≤0.6√N(yùn)（N- 測(cè)站數(shù)），測(cè)點(diǎn)中誤差一般也應(yīng)≤±1.0 mm。

表2 水準(zhǔn)測(cè)量高程控制網(wǎng)技術(shù)要求

3.2 建筑物垂直位移監(jiān)測(cè)

建筑物只布設(shè)垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)優(yōu)先布設(shè)在基礎(chǔ)類型、埋深和荷載有明顯不同處及沉降縫、伸縮縫、新老建（構(gòu)）筑物連接處的兩側(cè)；建筑物的角點(diǎn)、有代表性的中點(diǎn)，應(yīng)布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；沿其周邊布點(diǎn)間距宜為6～20 m；對(duì)于圓形、多邊形建（構(gòu)）筑物監(jiān)測(cè)點(diǎn)宜沿縱橫軸對(duì)稱布設(shè)。

豎向位移測(cè)量采用精密水準(zhǔn)儀，水準(zhǔn)線路按國(guó)家二等水準(zhǔn)要求觀測(cè)。以附合或閉合路線在水準(zhǔn)路線上聯(lián)測(cè)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)為基準(zhǔn)，測(cè)算出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)高。同一測(cè)點(diǎn)相鄰兩次標(biāo)高差即為本次該測(cè)點(diǎn)豎向位移量，第一次豎向位移量累加至當(dāng)次本次豎向位移量即為該測(cè)點(diǎn)累計(jì)豎向位移量。計(jì)算公式如下：

式中：dhi- 本次豎向量；hi- 本次標(biāo)高；hi-1- 上次標(biāo)高；Dh- 本次累計(jì)豎向量

3.3 施工區(qū)域周邊地下管線位移監(jiān)測(cè)

為準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)施工區(qū)域周邊地下管線沉降情況，本項(xiàng)目直接穿透路面結(jié)構(gòu)硬殼層埋設(shè)沉降點(diǎn)，直接將監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在深層位置，運(yùn)用Φ25 mm 螺紋鋼標(biāo)桿為沉降標(biāo)桿，直接深入到原狀土內(nèi)（30 cm 以上），如圖1所示。另外，沉降標(biāo)桿外側(cè)應(yīng)始終10 cm 以上內(nèi)徑金屬套管保護(hù)，并使用黃砂回填標(biāo)桿間隙，在套管頂部安裝管蓋，保證其與地面處于齊平狀態(tài)，以提升監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)度。

圖1 沉降標(biāo)桿埋設(shè)方法

地下管線監(jiān)測(cè)點(diǎn)的間距一般宜為15～25 m。在監(jiān)測(cè)警戒范圍內(nèi)如有多條多種管線時(shí)，應(yīng)依據(jù)所在空間位置、年份、類型、材質(zhì)、管徑等情況，優(yōu)先在那些需要重點(diǎn)保護(hù)的并有足夠代表性的管線上布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。對(duì)于需要重點(diǎn)保護(hù)煤氣等剛性管線，在條件允許時(shí)，應(yīng)盡可能利用窨井、閥門(mén)、抽氣孔、積水井、檢查井等管線設(shè)備埋設(shè)直接觀測(cè)點(diǎn)或模擬直接點(diǎn)，對(duì)于一般電信等柔性管線有可能時(shí)也盡量利用修理井或自行埋設(shè)深層標(biāo)布設(shè)模擬直接點(diǎn)，只有在條件不允許時(shí)，才允許采用埋設(shè)于管線上方地表的間接監(jiān)測(cè)點(diǎn)。擬在周邊燃?xì)夤芫€、電力管線、上水管線、電信管線上布設(shè)垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)時(shí)可以用水準(zhǔn)儀對(duì)準(zhǔn)標(biāo)桿參考點(diǎn)來(lái)測(cè)量其高程變化，即是管線的豎向位移。

3.4 地表垂直位移監(jiān)測(cè)

在基坑每邊布設(shè)地面垂直位移監(jiān)測(cè)斷面，每一監(jiān)測(cè)斷面在垂直基坑方向35 m 的（大于3 倍基坑開(kāi)挖深度）范圍內(nèi)每隔4 m、5 m、7 m、9 m、10 m 布設(shè)1 個(gè)沉降測(cè)點(diǎn)。垂直位移測(cè)點(diǎn)以光滑的凸球面的鋼制測(cè)釘或鋼筋打入。

測(cè)量采用國(guó)家二等水準(zhǔn)精度等級(jí)的電子全站儀，建立起水準(zhǔn)路線上的各個(gè)監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)的聯(lián)系，使其形成附合支路或閉合環(huán)線路，以水準(zhǔn)控制點(diǎn)為基準(zhǔn)，對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)位相對(duì)于水準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量。同一測(cè)點(diǎn)相鄰兩次標(biāo)高差即為本次該測(cè)點(diǎn)沉降量，將每次監(jiān)測(cè)得到的沉降值結(jié)果累加后，再與初次沉降觀測(cè)結(jié)果做和值處理，其輸出結(jié)果就是該監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)位的累積沉降量。

4 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析及建議

4.1 建筑變形情況分析

本次重點(diǎn)監(jiān)測(cè)建筑變形情況，按照要求開(kāi)展建筑各類應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)標(biāo)埋設(shè)、初始值設(shè)定及測(cè)定工作。各區(qū)基礎(chǔ)施工期間，本項(xiàng)目依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)開(kāi)挖深度2.5 倍影響范圍內(nèi)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并視各項(xiàng)應(yīng)變參數(shù)線性變化情況確定監(jiān)測(cè)工作頻率。從圖2 可以看出，隨著施工的推進(jìn)，周邊建筑物沉降明顯，但累計(jì)值均未達(dá)到報(bào)警值，在基坑施工期間由于土體的側(cè)向位移導(dǎo)致地表沉降較為明顯，底板澆筑后周邊建筑物沉降相對(duì)穩(wěn)定。

圖2 周邊建筑物沉降監(jiān)測(cè)變化曲線（部分）

4.2 地表及主要管線沉降結(jié)果分析

本項(xiàng)目嚴(yán)格按照要求保護(hù)周邊管線，并按照要求制定了多種監(jiān)測(cè)方案，全方位監(jiān)測(cè)基坑周圍地表及主要管線沉降情況。

如圖3 所示，隨著施工的推進(jìn)，周邊地表沉降明顯，但累計(jì)值均未達(dá)到報(bào)警值，在基坑施工期間由于土體的側(cè)向位移導(dǎo)致地表沉降較為明顯，底板澆筑后周邊地表沉降相對(duì)穩(wěn)定。

圖3 地表沉降監(jiān)測(cè)變化曲線（部分）

從圖4 可以看出，隨著施工的推進(jìn)，周邊管線沉降明顯，但累計(jì)值均未達(dá)到報(bào)警值，在基坑施工期間由于土體的側(cè)向位移導(dǎo)致管線沉降較為明顯，底板澆筑后管線點(diǎn)沉降相對(duì)穩(wěn)定。

圖4 周邊管線沉降監(jiān)測(cè)變化曲線

4.3 施工建議

針對(duì)建筑物、地表及主要管線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，本項(xiàng)目提出了以下施工建議：建議一，根據(jù)基坑施工情況及裂縫現(xiàn)狀，制定科學(xué)的加固措施，以避免后續(xù)基坑開(kāi)挖施工期間房屋出現(xiàn)變形、坍塌問(wèn)題；建議二，放慢樁基施工速度，將預(yù)制管樁施工工藝改為鉆孔灌注樁施工工藝，以減少樁基施工對(duì)建筑物造成的影響，避免裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大[4]。

5 結(jié)論

本次靜安區(qū)中醫(yī)醫(yī)院平型關(guān)路院區(qū)工程現(xiàn)已順利完成，不僅降低了基坑開(kāi)挖施工對(duì)周圍環(huán)境造成的影響，還保障了基坑開(kāi)挖施工質(zhì)量。監(jiān)測(cè)市區(qū)基坑開(kāi)挖對(duì)周邊環(huán)境影響期間，項(xiàng)目嚴(yán)格按照要求完成了水平位移監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)布設(shè)與施測(cè)、施工區(qū)域周邊地下管線位移及沉降監(jiān)測(cè)等工作，準(zhǔn)確掌握了建筑變形情況及地表、主要管線沉降狀況，為后續(xù)樁基礎(chǔ)施工提供了依據(jù)。本文就市區(qū)基坑開(kāi)挖對(duì)周邊環(huán)境影響及監(jiān)測(cè)工作開(kāi)展了深入探討，總結(jié)了大量監(jiān)測(cè)工作經(jīng)驗(yàn)，希望可以為類似工程施工提供借鑒。