郭智磊

（中國水利水電第十六工程局有限公司基礎(chǔ)設(shè)施分公司，福建福州 350014）

1 工程概況

中山至開平高速公路（中山段）二期福獲路隧道總長965.647m，敞開段長45m，暗埋段長920.647m，屬中隧道。本文選取敞開段隧道深基坑施工監(jiān)測控制作為研究對象，提出科學(xué)合理的深基坑監(jiān)測控制方法，保障隧道深基坑施工安全。

2 隧道敞開段深基坑周邊環(huán)境及基坑等級分析

深基坑安全等級是決定監(jiān)測項目、監(jiān)測報警值的關(guān)鍵因素，因此在進(jìn)行深基坑監(jiān)測前應(yīng)對基坑安全等級進(jìn)行確定。敞開段隧道深基坑深度3.230～5.313m、該段深基坑跨度為42m，設(shè)置格構(gòu)柱、立柱樁，采用明挖順作法[1]施工。該段敞開段隧道距離周邊已有建筑遠(yuǎn)大于3 倍基坑深度，距離左側(cè)基坑邊約10m 有一條平行于深基坑的現(xiàn)狀DN500 燃?xì)夤芫€，若基坑施工導(dǎo)致燃?xì)夤軗p壞將產(chǎn)生嚴(yán)重安全影響，符合基坑施工規(guī)程“支護(hù)結(jié)構(gòu)失效、土體過大變形對基坑周邊環(huán)境或主體結(jié)構(gòu)施工安全的影響嚴(yán)重”[2]規(guī)定的情形，因此根據(jù)以上現(xiàn)場實際情況及規(guī)范要求，敞開段隧道深基坑安全等級應(yīng)定為二級。

3 敞開段深基坑監(jiān)測項目的合理選擇

敞開段隧道深基坑安全等級為二級，根據(jù)施工圖敞開段基坑監(jiān)測項目為土層位移、地下水位、立柱豎向位移、圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平和豎向位移、圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、支撐軸力、管道位移監(jiān)測。根據(jù)地質(zhì)勘查報告及敞開段基坑開挖深度，基坑屬于土質(zhì)基坑，應(yīng)按基坑監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)[3]中土質(zhì)基坑監(jiān)測項目進(jìn)行選擇，除設(shè)計已要求的監(jiān)測項目外，還應(yīng)增加土體深層水平位移、地表沉降監(jiān)測，設(shè)計要求的管道位移監(jiān)測細(xì)化為管道豎向位移監(jiān)測。

4 敞開段隧道深基坑監(jiān)測點布置監(jiān)測精度要求及報警值的確定方法

敞開段隧道深基坑約45m 長，按3 個斷面等距布置監(jiān)測斷面，周邊地表豎向位移每個斷面監(jiān)測布置4個監(jiān)測點。測斜管、水位管、沉降標(biāo)應(yīng)在敞開段隧道深基坑開挖前7d 埋設(shè)。水位觀測管的管底標(biāo)高應(yīng)低于勘察最低水位標(biāo)高5m。將頂部焊有圓頭測量標(biāo)志點的鋼筋打入地下管線地面垂直投影位置上方一定深度，作為間接測量標(biāo)志點。灌注樁內(nèi)的測斜管底標(biāo)高應(yīng)低于灌注樁底設(shè)計標(biāo)高、土體內(nèi)的測斜管埋深應(yīng)為基坑深度1.5 倍且大于灌注樁深度。立柱豎向位移測點應(yīng)在支撐立柱頂部首道混凝土支撐處埋入頂部為十字絲的鋼制測釘。采用鋼筋應(yīng)力計量測混凝土支撐軸力。

監(jiān)測項目的預(yù)警值按報警值的70%考慮。灌注樁變形監(jiān)測報警值按0.2%H，且＜30mm 控制，基坑深度H=5.313m，對應(yīng)的報警值應(yīng)為10mm；土層位移（埋設(shè)深層沉降標(biāo)法監(jiān)測）監(jiān)測報警值按0.4%H，且＜35mm控制，基坑深度H=5.313m，對應(yīng)的報警值應(yīng)為21mm；軸力計量程應(yīng)大于等于設(shè)計值的1.5 倍。敞開段隧道基坑監(jiān)測點布置、監(jiān)測精度及報警值詳見表1。

表1 敞開段隧道深基坑監(jiān)測點布置、監(jiān)測精度及報警值一覽表

5 監(jiān)測項目的初始值確定及監(jiān)測頻率控制

監(jiān)測初始值的確定，原則上在相關(guān)工序施工前進(jìn)行測量，應(yīng)取連續(xù)測量3 次穩(wěn)定值的算術(shù)平均值作為初始值。當(dāng)設(shè)計文件要求的監(jiān)測頻率高于建筑基坑監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)按設(shè)計要求執(zhí)行；當(dāng)設(shè)計文件未明確監(jiān)測頻率時，應(yīng)按建筑基坑監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)確定監(jiān)測頻率。按上述原則考慮，該項目隧道敞開段深基坑正常情況下的監(jiān)測頻率見表2。

表2 隧道敞開段深基坑監(jiān)測頻率表

增加監(jiān)測頻率的情形：監(jiān)測數(shù)據(jù)累計值或變化速率達(dá)到預(yù)警值或突然明顯增大，基坑開挖發(fā)現(xiàn)與勘查報告不符的為不良地質(zhì)，基坑出現(xiàn)管涌、滲漏或流沙，基坑內(nèi)或周邊大量積水、長時間連續(xù)降雨，灌注樁、水平撐、立柱等出現(xiàn)開裂、壓屈、松弛或拔出的跡象，出現(xiàn)違反設(shè)計工況施工時，基坑附近地面荷載突然增大或超過設(shè)計限值，周邊地面或管線突發(fā)較大沉降或出現(xiàn)開裂。當(dāng)出現(xiàn)以上情況之一時，應(yīng)及時增加監(jiān)測頻率，及時將監(jiān)測結(jié)果向上級部門反映，必要時采取應(yīng)急預(yù)案。

6 深基坑施工項目監(jiān)測技術(shù)的控制

深基坑監(jiān)測一般采取現(xiàn)場巡視檢查、儀器設(shè)備測量等方法進(jìn)行。巡視檢查可及時發(fā)現(xiàn)險情，記錄、描述深基坑施工和周邊環(huán)境變化過程。土層位移、燃?xì)夤艿莱两?、灌注樁頂豎向位移、立柱豎向位移、地表沉降水準(zhǔn)測量方法操作和記錄即可，軸力計安裝完成后按規(guī)定頻率現(xiàn)場讀取支撐軸力并記錄，灌注樁頂水平位移、土體深層水平位移、灌注樁變形、地下水位監(jiān)測技術(shù)相對復(fù)雜，具體監(jiān)測技術(shù)如下：

6.1 基準(zhǔn)點埋設(shè)及穩(wěn)定性控制

基準(zhǔn)點應(yīng)設(shè)置在距離基坑邊3 倍開挖深度范圍外，埋設(shè)3 個穩(wěn)定、可靠的點作為基準(zhǔn)點?；鶞?zhǔn)點在穩(wěn)定情況下，每兩個月復(fù)測一次?；鶞?zhǔn)點穩(wěn)定性分析方法按《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ 8—2016）第5.4.2條[4]相關(guān)方法實施具體如下：

該項目隧道深基坑的基準(zhǔn)點網(wǎng)復(fù)測后，對所有基準(zhǔn)點進(jìn)行兩兩組合，該期平差計算后的高差與上次平差后高差的差值小于按以下公式計算的限差，因此可判斷基準(zhǔn)點穩(wěn)定。

式（1）～式（2）中：δ為高差差值限差，(mm)；μ為對應(yīng)精度等級的測站高差中誤差；n為兩個基準(zhǔn)點之間的觀測測站數(shù)。

6.2 灌注樁水平位移極坐標(biāo)法測量方法

極坐標(biāo)法測量法原理：A、B 為已知點，A 點坐標(biāo)為(XA,YA)、B 點坐標(biāo)為(XB,YB)，p 為待定點，見圖2。

圖2 極坐標(biāo)測量法示意圖

通過測定AB 邊與Ap邊的夾角β，Ap邊的垂直角v以及Ap邊的斜距S，計算出AB 邊的坐標(biāo)方位角αAB和Ap邊的平距DAP，求得p點的坐標(biāo)X、Y。計算式為：

通過各點的坐標(biāo)，求出垂直于基坑灌注樁的坐標(biāo)分量，即為位移量。該期觀測偏移量與初始值、上次觀測偏移量之差，即為該點的累計水平位移量和此次水平位移量。

6.3 測斜監(jiān)測方法及精度

測斜應(yīng)在基坑開挖前取前3 次連續(xù)監(jiān)測的平均值作為初始值。測試方法為，將探頭導(dǎo)輪對準(zhǔn)與所測位移方向一致的槽口，緩緩放至管底，探頭在管底停留幾分鐘，待探頭與管內(nèi)溫度基本一致、顯示儀讀數(shù)穩(wěn)定后開始監(jiān)測。按探頭電纜上的刻度分劃，均速提升。每隔500mm 讀數(shù)一次，并做好記錄。待探頭提升至管口處，旋轉(zhuǎn)180°，再按上述方法測量一次。

測斜計算公式[5]：

式（8）中：dx為自管底端以上任一點的水平位移，(mm)；L為量測點 的分段長度，(mm)；H為探頭 敏感軸與重力軸夾角。

監(jiān)測儀器型號和精度為：基深CX-3C 測斜儀（標(biāo)稱精度：±0.01mm/500mm），在土體深層水平位移、灌注樁變形監(jiān)測中使用。

6.4 地下水位監(jiān)測方法及精度

監(jiān)測儀器采用斯比特SSC-101 標(biāo)準(zhǔn)讀數(shù)儀，精度1mm。在基坑開挖前測3 次，取穩(wěn)定的3 次讀數(shù)的平均值作為初始值。計算方法：

式（9）中：Hsw為測量水位，（m）；H為儀器測量點深度，（mm）；k為標(biāo) 定 常數(shù)；Fi為測試 模 數(shù)（Hz2×10-3）F0為測試模數(shù)（Hz2×10-3）。

7 監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理和反饋

每次外業(yè)觀測結(jié)束后及時整理監(jiān)測數(shù)據(jù)資料，向施工、監(jiān)理、建設(shè)單位提供監(jiān)測簡報，簡報成果包含此次變形量、累計變形量、變形-時間曲線圖、是否出現(xiàn)預(yù)警值等，以指導(dǎo)施工作業(yè)。若發(fā)現(xiàn)變形值突然增大或達(dá)到預(yù)警值應(yīng)按規(guī)定程序及時反饋。出現(xiàn)需加大監(jiān)測頻率的情況時，應(yīng)實時將監(jiān)測結(jié)果報建設(shè)各方。

8 結(jié)語

隧道敞開段深基坑安全等級的劃分決定了監(jiān)測項目選擇范圍、監(jiān)測報警值大小的確定，而監(jiān)測技術(shù)、監(jiān)測頻率是保證基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠和及時發(fā)現(xiàn)問題的手段，監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與反饋是基坑監(jiān)測控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一、應(yīng)準(zhǔn)確及時以保證處理施工中的安全隱患的時效。本文對上述基坑監(jiān)測控制提出合理的方法和控制機(jī)制，有效指導(dǎo)實際監(jiān)測控制工作，提升了深基坑監(jiān)測控制水平。