探討軟土深基坑圍護(hù)工程的施工監(jiān)測

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高層建筑日益增多，深基坑工程數(shù)量已逐漸成為上升趨勢。本文結(jié)合軟土地區(qū)深基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)、施工與現(xiàn)場水平位移等監(jiān)測實(shí)例，探討了深基坑工程支護(hù)的設(shè)計(jì)施工方法、監(jiān)測數(shù)據(jù)控制以及土方開挖時(shí)遇到問題的解決方法，對(duì)指導(dǎo)類似工程施工具有一定參考作用。

【關(guān)鍵詞】軟土地基；深基坑圍護(hù)；監(jiān)測技術(shù)

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，越來越多的建筑開始向超高層和向下（地下空間）開發(fā)利用，因此產(chǎn)生了大量的深基坑工程，軟土地基深基坑支護(hù)已成為一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)較大的工程，稍有不慎，就可能出現(xiàn)工程事故。一是對(duì)周邊環(huán)境的影響，包括鄰近建筑、地下管線如煤氣管線、自來水管、地下管線等。二是對(duì)工程本身的影響，危害基礎(chǔ)工程，如樁基等，造成工期延誤，不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)社會(huì)產(chǎn)生不良影響。

1、工程概況

本工程為2層地下室，基坑呈三角形，基坑面積約23000m2。地下室基坑挖深約8.0～10.6m，本基坑中包括2幢30層高層、2幢20層高層、1幢18層高層和1幢14層高層。本基坑采用鉆孔樁+錨桿+混凝土內(nèi)支撐的支護(hù)形式，冠梁下放至地面下1.3～1.5m，內(nèi)支撐頂面下放到冠梁頂面下2.4～2.9m，支護(hù)樁為Φ550～Φ800mm鉆孔灌注樁，設(shè)計(jì)樁長8.5～15.5m。根據(jù)本工程的勘察報(bào)告描述，開挖范圍內(nèi)均為淤泥及淤泥質(zhì)土，為軟弱土地層。

本基坑西側(cè)為寬50m江面，圍護(hù)樁距江邊約5m；東側(cè)為寬20m道路，平時(shí)有大量車輛通行；北側(cè)圍墻外為農(nóng)田。因此本基坑的東側(cè)道路及西側(cè)江邊是本次周邊環(huán)境監(jiān)測的重點(diǎn)。

2、監(jiān)測內(nèi)容及數(shù)量

（a）深層土體位移監(jiān)測：共17孔，孔深約14～18m，并且以到基巖面或角礫層為限；

（b）支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測：共31點(diǎn)；

（c）支護(hù)結(jié)構(gòu)豎向位移監(jiān)測：冠梁上共31點(diǎn)，立柱上共10點(diǎn)；

（d）錨桿軸向拉力監(jiān)測：共9點(diǎn)；

（e）支撐軸力監(jiān)測：共14點(diǎn)；

（f）周邊環(huán)境監(jiān)測：東側(cè)道路沉降監(jiān)測共5點(diǎn)，其余管線監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場具體情況布置。

監(jiān)測點(diǎn)平面布置如圖1所示。

3、深層土體位移監(jiān)測

3.1位移測試儀器

深層土體位移是采用測斜手段觀測的。本基坑工程采用的是滑動(dòng)式測斜儀。

3.2測斜管埋設(shè)要點(diǎn)

（a）根據(jù)圍護(hù)樁樁長及勘察報(bào)告估計(jì)的各斜管長度，埋設(shè)時(shí)孔深為14～18m，且已埋設(shè)至勘察報(bào)告揭示的⑩3層中風(fēng)化凝灰基巖面。

（b）等冠梁澆筑并且護(hù)坡施工完成，具有工作面后鉆機(jī)進(jìn)場，可以進(jìn)行鉆孔作業(yè)。為了便于放置測斜管，孔徑要比管徑略大，孔的傾斜度控制應(yīng)在小于1°范圍之內(nèi)，孔深度要比管長多0.5～1.5m。

（c）測斜管材質(zhì)可以選用PVC工程塑料管及鋁合金管，管徑一般以45～90mm為宜，管內(nèi)壁設(shè)有2組相互垂直的導(dǎo)槽。

（d）各斜管埋設(shè)時(shí)間：一般應(yīng)將測斜管提早埋設(shè)，埋設(shè)時(shí)間以基坑開挖10d前為宜。

（e）根據(jù)孔位布置圖，編制與現(xiàn)場一致的孔位列表，以便測量數(shù)據(jù)與孔位一一對(duì)應(yīng)，且要在測斜管管口設(shè)置醒目標(biāo)志，做好管口坐標(biāo)及高程示意。

3.3檢測注意事項(xiàng)

（a）首次觀測成果是各周期觀測的初始值，必須做到連續(xù)3次觀測值沒有過大變化，然后取3次的平均值。

（b）在進(jìn)行觀測時(shí)，預(yù)先把探頭放入孔中5～10min，減小溫差對(duì)測量成果的影響，尤其在夏天和冬天溫差較大季節(jié)要特別重視。管道內(nèi)自下而上每隔50cm設(shè)為1個(gè)測點(diǎn)，同一方向的檢測應(yīng)分正反2次觀測，同一測點(diǎn)的2次觀測絕對(duì)值之差不應(yīng)大于10%，符號(hào)必須相反，如沒達(dá)到要求則要重新測量該組數(shù)據(jù)。每次提拉時(shí)要嚴(yán)格保證對(duì)準(zhǔn)電纜標(biāo)尺或標(biāo)記。

（c）當(dāng)以上部管口作為深層水平位移相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，每次監(jiān)測均應(yīng)測定孔口坐標(biāo)的變化。

（d）測量時(shí)立即做好儲(chǔ)存數(shù)據(jù)處理，并及時(shí)將結(jié)果作記錄，當(dāng)對(duì)測量結(jié)果發(fā)生懷疑時(shí)，應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行檢核。

4、水平位移監(jiān)測

4.1網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)

（a）每一測區(qū)布置3個(gè)以上座標(biāo)基點(diǎn)，座標(biāo)基點(diǎn)埋設(shè)在距基坑開挖深度5倍以上穩(wěn)固的地方。

（b）工作基點(diǎn)位置與基坑距離大于基坑深度的1.0～2.0倍。工作基點(diǎn)與聯(lián)系點(diǎn)也可設(shè)置在穩(wěn)定的永久性建筑物墻體或基礎(chǔ)上。

（c）各類座標(biāo)基點(diǎn)避開遭腐蝕和破壞的地方。

（d）標(biāo)識(shí)、標(biāo)志提前埋設(shè)，穩(wěn)定后開始觀測。穩(wěn)定期根據(jù)觀測要求與地質(zhì)條件確定，一般不宜少于15d。

4.2數(shù)據(jù)測讀

采用全站儀監(jiān)測，通到3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，在工地東側(cè)、南側(cè)及北側(cè)適當(dāng)?shù)牡胤綔y設(shè)工作基點(diǎn)，看施工情況，隨時(shí)復(fù)核工作基點(diǎn)的座標(biāo)?；娱_挖前必須測得至少3次的監(jiān)測點(diǎn)座標(biāo)，并保證測量誤差滿足要求，取3次的平均值，作為所監(jiān)測點(diǎn)的原始座標(biāo)。測量采用極座標(biāo)法，導(dǎo)線測量，現(xiàn)場記錄所測點(diǎn)到起始邊的夾角及所測點(diǎn)到工作基點(diǎn)的距離。本次所測座標(biāo)與該點(diǎn)的原始座標(biāo)比較，分別計(jì)算x、y的位移量及其距離（絕對(duì)位移量）。

5、沉降監(jiān)測

5.1網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)

（a）每一測區(qū)布置2個(gè)以上相對(duì)標(biāo)高基點(diǎn)，相對(duì)標(biāo)高基點(diǎn)埋設(shè)在距基坑開挖深度5倍以上的穩(wěn)固的地方。

（b）各類相對(duì)標(biāo)高必須牢固穩(wěn)妥，基點(diǎn)避開遭腐蝕和破壞的地方。

（c）標(biāo)識(shí)、標(biāo)志提前埋設(shè)，穩(wěn)定后開始觀測。穩(wěn)定期根據(jù)觀測要求與地質(zhì)條件確定，一般不宜少于15d?；鶞?zhǔn)點(diǎn)也可選在不受開挖影響的已沉降和相對(duì)穩(wěn)定的附近建筑物基礎(chǔ)或墻體上。

5.2數(shù)據(jù)測讀與處理

采用精密自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀對(duì)沉降板上的位移標(biāo)桿進(jìn)行觀測，基準(zhǔn)點(diǎn)由委托方提供。觀測采用附合導(dǎo)線或閉合導(dǎo)線，或兩者結(jié)合，盡量多地構(gòu)成小范圍的環(huán)狀閉合導(dǎo)線，以便檢驗(yàn)所測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。對(duì)于超差的數(shù)據(jù)不得采用，查找因原后，馬上重新測量。對(duì)于豎向位移測量，一般采用相對(duì)標(biāo)高，在基坑外不受挖土影響的地方假定零標(biāo)高點(diǎn)，由每次所測的標(biāo)尺讀數(shù)計(jì)算監(jiān)測點(diǎn)的本次相對(duì)標(biāo)高，再由每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)相對(duì)標(biāo)高的變化求得該點(diǎn)的本次累計(jì)豎向位移量，本次累計(jì)豎向位移量與上次累計(jì)豎向位移量比較，進(jìn)而求出本次位移量及位移速率?；娱_挖前必須測得至少3次的監(jiān)測點(diǎn)標(biāo)高，并保證測量誤差滿足要求，取3次的平均值，作為所監(jiān)測點(diǎn)的原始標(biāo)高。

6、錨桿軸向拉力監(jiān)測

6.1監(jiān)測原理

錨桿軸向拉力監(jiān)測采用安裝在錨桿上的鋼筋應(yīng)力計(jì)進(jìn)行量測，以掌握基坑開挖過程中錨桿軸向拉力的變化。測鋼筋應(yīng)力采用的是振弦式鋼筋應(yīng)力計(jì)。鋼筋應(yīng)力計(jì)的長度大約700mm或更多，在其中部為其工作段，長度大約為100mm，內(nèi)部有一根鋼弦，端部焊接在兩側(cè)的端塊上，外接讀數(shù)儀。按照預(yù)先標(biāo)定的“力——頻率”關(guān)系曲線，即可得出作用在鋼筋計(jì)上的拉（壓）力。

6.2注意事項(xiàng)

選擇合適的鋼筋應(yīng)力計(jì)的量程，量程一般以設(shè)計(jì)值的2倍為宜；在埋設(shè)前，應(yīng)對(duì)鋼筋應(yīng)力計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)且做好編號(hào)；在土體開挖前7d將鋼筋應(yīng)力計(jì)埋設(shè)完畢，初始值為土體開挖前連續(xù)2d測量無明顯差異之讀數(shù)的平均值。按日期排列的計(jì)算結(jié)果，可整理成日期——軸力變化圖，從而可更直觀地掌握支撐梁的軸力變化情況。

7、支撐軸力監(jiān)測

支護(hù)結(jié)構(gòu)支撐軸力監(jiān)測采用安裝在結(jié)構(gòu)內(nèi)部或表面的鋼筋應(yīng)力計(jì)進(jìn)行量測，以掌握土方開挖過程中支撐軸力的變化。按照預(yù)先標(biāo)定的“力——頻率”關(guān)系曲線，即可得出作用在鋼筋計(jì)上的拉（壓）力。再利用鋼筋混凝土構(gòu)件受力時(shí)，鋼筋與混凝土同步變形的原理，用應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系公式，求得混凝土所受應(yīng)力，進(jìn)而求得梁的混凝土所受壓力。其他注意事項(xiàng)同上節(jié)所述。

8、周邊環(huán)境監(jiān)測

設(shè)點(diǎn)對(duì)基坑外側(cè)工程樁變形進(jìn)行監(jiān)測、周邊道路及管線沉降及變形進(jìn)行監(jiān)測。如要求不太嚴(yán)時(shí)，也可直接在管線的露頭（窨井）上設(shè)點(diǎn)觀測豎向位移及水平位移。水平位移通過埋設(shè)測量標(biāo)或直接測量管線的露頭，用經(jīng)偉儀或全站儀三等導(dǎo)線測量。沉降觀測通過埋設(shè)測量標(biāo)或直接測量管線的露頭，用高精度水準(zhǔn)儀觀測，二等水準(zhǔn)測量。沉降標(biāo)為帶有套管的，底部焊有50cm×50cm鋼板的鋼管或圓鋼。鋼板埋至地面以下50cm左右，當(dāng)?shù)孛嫦鲁習(xí)r，沉降標(biāo)跟著下沉。

9、結(jié)語

軟土地質(zhì)地震條件復(fù)雜，施工難度大，深基坑工程支護(hù)和開挖土方的方案能成功地解決大型基坑施工的難題，各監(jiān)測點(diǎn)水平位移、支撐軸力和周邊沉降監(jiān)測結(jié)果都有效地控制在預(yù)測的范圍之內(nèi)， 成功地保證了周邊環(huán)境和圍護(hù)體的安全。

參考文獻(xiàn)

[1]張永火，邱學(xué)習(xí).軟土深基坑的挖土施工技術(shù)[J].浙江建筑，2008（05）

[2]王耀.軟土地區(qū)超大超深基坑施工技術(shù)[J].福建建筑，2010（09）

[3]馬心俐.軟土地區(qū)基坑支護(hù)施工方案[J].山西建筑，2010（21）