下穿通道工程基坑監(jiān)測技術(shù)探討

■　繆揚揚（1.福建省交通科學(xué)技術(shù)研究所；2.福建省公路水運工程重點試驗室，福州　350004）

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下穿通道工程基坑監(jiān)測技術(shù)探討

■繆揚揚1，2
（1.福建省交通科學(xué)技術(shù)研究所；2.福建省公路水運工程重點試驗室，福州350004）

摘要本文結(jié)合天馬路下穿通道工程實例，介紹監(jiān)測技術(shù)在深基坑施工中的應(yīng)用，并結(jié)合各監(jiān)測項進(jìn)行分析，及時掌握基坑信息狀態(tài)變化，為保證基坑安全、科學(xué)決策提供合理的參考數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞下穿通道深基坑監(jiān)測技術(shù)

1　前言

因工程的復(fù)雜性和地區(qū)性，基坑施工至今仍未形成一套完整有效的理論規(guī)范，設(shè)計者的依據(jù)仍然是地質(zhì)勘探資料和室內(nèi)土工試驗參數(shù)，再結(jié)合經(jīng)典力學(xué)理論來推算設(shè)計指標(biāo)。由于基坑工程施工環(huán)境很復(fù)雜，各類基坑施工大小問題及事故經(jīng)常發(fā)生。因此，在基坑施工期間必須請有資質(zhì)的第三方進(jìn)行監(jiān)測，以便采取必要的措施保證基坑施工的安全。

2　工程概述

下穿天馬路通道工程基坑位于廈門同安區(qū)同集路與天馬路交叉路口處。基坑起點樁號為K13+230，終點樁號為K13+930，全長700m。其中兩側(cè)淺下沉共長78m，兩側(cè)擋墻共長120m，兩側(cè)U型槽共長300m，通道長202m。通道段基坑最大開挖深度約11.8m，最大開挖寬度約27.8m，泵房處基坑最大開挖深度約18.4m，開挖寬度約34.2m。

3　基坑監(jiān)測的必要性

通過監(jiān)測數(shù)據(jù)與預(yù)測值作比較，可判斷施工工藝和施工參數(shù)是否符合或達(dá)到預(yù)期要求，及時調(diào)整工藝及參數(shù)，確保順利實現(xiàn)后期施工進(jìn)度控制，從而切實實現(xiàn)信息化施工。

通過跟蹤監(jiān)測，能及時掌握基坑降水引起的基坑外側(cè)相鄰地面沉降的時空分布規(guī)律，控制性的提供有關(guān)變形范圍、最大值及發(fā)展或收斂方向，盡早發(fā)現(xiàn)異常情況并及時處理。

通過監(jiān)測能及早發(fā)現(xiàn)基坑止水帷幕的滲漏問題，并提請施工單位進(jìn)行及時、有效的堵漏準(zhǔn)備工作，防止施工中發(fā)生大面積涌砂現(xiàn)象。

通過監(jiān)測能及早發(fā)現(xiàn)基坑邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)，確?；A(chǔ)施工安全。

及時將現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果反饋給設(shè)計單位，使設(shè)計根據(jù)現(xiàn)場工況發(fā)展，進(jìn)一步優(yōu)化方案，達(dá)到優(yōu)質(zhì)安全、經(jīng)濟(jì)合理、施工快捷的目的。

4　基坑監(jiān)測內(nèi)容

根據(jù)《建筑基坑技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定本基坑側(cè)壁安全等級為二級，重要性系數(shù)為1.0。從保護(hù)周邊環(huán)境、基坑安全的角度出發(fā)，結(jié)合施工工況，監(jiān)測項目主要內(nèi)容包括：基坑內(nèi)外觀察、坡頂（樁頂）豎向位移、坡頂（樁頂）水平位移、樁體變形、支撐軸力、地下水位、基坑周圍建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)沉降。

5　基坑監(jiān)測方法

5.1基坑內(nèi)外情況觀察方法

觀察方法采用巡視法，觀察內(nèi)容包括基坑周圍地面裂縫、塌陷、地面超載及基坑隆起、滲水情況，基坑開挖的地質(zhì)及其變化情況和支護(hù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)等。參照上述內(nèi)容根據(jù)基坑工程的開挖進(jìn)度情況，隨開挖隨進(jìn)行觀察。要求觀察人員作到以下兩點：①首先熟悉每天的監(jiān)測情況，根據(jù)每天監(jiān)測的數(shù)據(jù)，做到心中有數(shù)和有目的的進(jìn)行觀察，并做好每天的觀察日志。②熟悉和了解基坑開挖的進(jìn)程和工況，出現(xiàn)異常情況立即報告。

5.2地表沉降監(jiān)測方法

采用高精度EL302A型自動安平電子水準(zhǔn)儀、配合半厘米分劃銦鋼標(biāo)尺進(jìn)行測量。用光學(xué)測微法進(jìn)行觀測，測前應(yīng)對儀器、標(biāo)尺進(jìn)行檢定，每次觀測前應(yīng)對儀器I角進(jìn)行檢測，I＜15＂?？刂凭W(wǎng)及首次觀測可采用單程雙測站觀測，其后可采用單程單測站觀測，監(jiān)測點必須構(gòu)成閉合環(huán)，以確保《建筑變形測量規(guī)程》中規(guī)定的二級變形測量精度?；鶞?zhǔn)點選在離基坑50m以外的地方（基準(zhǔn)點采用Φ15mm左右、長度1.0～1.5m的鋼筋打入地下，地面用砼加固，或設(shè)置在年代較老且結(jié)構(gòu)堅固的建筑物上），形成一個地面控制網(wǎng)，定期校核。在基坑降水前對各監(jiān)測點進(jìn)行首次觀測時，應(yīng)對各觀測點連續(xù)觀測兩次，兩次高程平均值取中數(shù)作為初始值，以后每次觀測均應(yīng)與初始值比較，以求得垂直位移量的累計值及本次變化量。精度：按國家水準(zhǔn)二等精度要求，每個測點的測站高差中誤差不大于0.5毫米。測點布置：在工地內(nèi)埋設(shè)三個基準(zhǔn)點作為起算點，起算點每月聯(lián)測一次，檢查基準(zhǔn)點的穩(wěn)定性。地表沉陷監(jiān)測點采用長度300～500mm的16號螺紋鋼或長度50mm、直徑Φ20mm的圓頭鋼釘作為觀測標(biāo)志，測點布設(shè)低于路面2～5cm，地面沉降監(jiān)測按設(shè)計埋設(shè)完畢后，注意保護(hù)，以免破壞，若破壞及時補上測得數(shù)據(jù)。

5.3坡頂（樁頂）水平位移監(jiān)測方法

利用高精度全站儀，采用極坐標(biāo)法進(jìn)行施測。利用起算點坐標(biāo)和實測的邊長夾角，算出每個待測點的絕對坐標(biāo)進(jìn)而求出每個點的變化矢量。

5.4橫撐軸力監(jiān)測方法

用JYYBJ-580型振弦式頻率計，量測軸力計的頻率值，當(dāng)軸力計受到軸向力時，引起彈性鋼弦的張力變化，改變鋼弦的振動頻率，通過頻率儀測得鋼弦的頻率變化即可測出軸力計受力的大小，通過換算計算出橫撐內(nèi)力的大小。儀器精度：±2HZ。

5.5水位監(jiān)測方法

進(jìn)行地下水位監(jiān)測就是為了預(yù)報由于地下水位不正常下降引起的地層沉陷。水位監(jiān)測井采用大口井，水位監(jiān)測井深度應(yīng)超過基坑的開挖深度。采用鋼尺水位計（儀器精度±1mm）觀測地下水位的變化。在水位觀測井頂部選用一點，做為觀測井水位的基準(zhǔn)點（與水準(zhǔn)網(wǎng)點連測），從此基準(zhǔn)點開始，將水位計探頭沿水位井下放，當(dāng)碰到水時接受機會發(fā)出蜂鳴聲，此時讀出至基準(zhǔn)點的讀數(shù)，再結(jié)合管口基準(zhǔn)點的高程，就可以求出地下水位的絕對高程，進(jìn)而監(jiān)測地下水位的變化。依據(jù)設(shè)計要求在基坑兩側(cè)布設(shè)一組水位觀測井，總共布設(shè)26口地下水位觀察井（深井17口、淺井9口）。精度：測量誤差不大于5mm。

5.6立柱變形監(jiān)測方法

觀測時在遠(yuǎn)離基坑的地段選定基準(zhǔn)點，用于每次觀測時的高程起算點，采用精密水準(zhǔn)儀，按國家二等水準(zhǔn)測量要求進(jìn)行施測，求出每次各點的高程，其差值就是立柱的沉降變化量。

5.7基坑周邊建筑物沉降變形監(jiān)測方法

監(jiān)測方法同地表沉陷。

6　監(jiān)測成果分析

6.1基坑內(nèi)外觀察

主要觀察支護(hù)結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量、冠梁、圍檁、支撐有無裂痕出現(xiàn)、支撐、立柱有無較大變形、止水帷幕有無開裂、滲漏、墻后土體有無裂縫、沉陷及滑移、基坑有無涌土、流沙、管涌。

6.2坡頂（樁頂）豎向位移

圖1為基坑右側(cè)J9～J10斷面開挖開始至完成以及后續(xù)主體結(jié)構(gòu)施工期間的監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過主體結(jié)構(gòu)施工階段的監(jiān)測，受基坑施工和周邊施工機械動載的影響，各斷面地表沉降監(jiān)測點變化與施工各階段情況相符合。地表沉降變化較大的是：基坑右側(cè)J9～J10斷面間地表沉降最大總變化量J9～J10（-20.45 mm），原因是：某日8時基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體透水的影響，及時進(jìn)行注漿封堵，次日基本控制了透水現(xiàn)象，透水得到控制后，9～10斷面間地表沉降變化逐漸趨于穩(wěn)定。

6.3基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)（樁）墻頂水平位移監(jiān)測

圖2為基坑右側(cè)S9～S19斷面開挖開始至完成以及后續(xù)主體結(jié)構(gòu)施工期間的監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過基坑土方施工和主體結(jié)構(gòu)施工階段的監(jiān)測，各斷面（樁）墻頂位移監(jiān)測點隨基坑施工深度增加均有變化。受基坑外施工車輛動載、后期支撐拆除和主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)間無支撐的影響，向基坑內(nèi)位移變化較大，水平位移變化較大的是：基坑S16～S19斷面間樁體水平位移最大總變化量S16～S19（30.45 mm），原因是：某日凌晨基坑未事先支護(hù)的情況下進(jìn)行開挖，由于基坑開挖是土體卸荷的過程，而引起坑底土體產(chǎn)生向上為主的位移，與基坑外車輛動載導(dǎo)致了S16～S19斷面位移變化，經(jīng)及時支護(hù)S16～S19斷面間水平變化逐漸趨于穩(wěn)定。

圖1?。↗9～J10）斷面時間-沉降曲線

圖2?。⊿16～S19）斷面時間-沉降曲線

6.4支撐軸力

通過對支撐軸力計監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，各監(jiān)測點總受力變化不大，符合設(shè)計要求，與圍護(hù)結(jié)構(gòu)（測斜）變形相符合。但基坑外側(cè)注漿時軸力變化明顯，因此注漿時應(yīng)將軸力作為一個參考指標(biāo)，指導(dǎo)施工，保證基坑安全。

6.5地下水位

除4～6斷面基坑右側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)受透水影響外，各觀測井水位累計均呈上升趨勢，這與施工季節(jié)趕在雨季有關(guān)。

6.6樁體變形

通過對17個監(jiān)測孔的監(jiān)測，圖3為監(jiān)測孔監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，變化合理符合規(guī)律，變化不大，土方開挖期間由于種種原因支撐不及時的部位變形速率較快，應(yīng)引起高度重視。

圖3　深沉水平位移變化量-時間曲線表

端頭井14斷面為基坑深度最深的部位，左側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體測斜A14孔監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示施工狀態(tài)良好，墻體變形不大，表明在基坑施工中，隨著基坑施工深度的增加及時安裝支護(hù)，有效控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，是保證施工的安全和質(zhì)量的必要條件。

6.7基坑周圍建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)沉降

建筑物前期施工期間，基坑在回填之前由于卸除地基土自重或降水等因素而引起的基坑外影響范圍內(nèi)的建筑物及道路的結(jié)構(gòu)應(yīng)力也在緩慢調(diào)整。變形觀測的目的就是通過測量基坑周圍預(yù)設(shè)的工作點和其周圍建筑物特征部位之間的不對稱變異量，對基坑在回填前及回填過程中的整體穩(wěn)固趨勢作出評估，為建筑質(zhì)量評價和最后驗收提供參考依據(jù)。一般情況下建筑物的變形觀測內(nèi)容為：基坑周圍建筑物和道路的水平位移、垂直位移及裂縫觀測。

通過對周邊建筑物的沉降數(shù)據(jù)顯示，各監(jiān)測點變化不大，符合設(shè)計要求，與對應(yīng)基坑內(nèi)的測斜、樁墻體水平位移、樁體沉降、支撐軸力、地下水位變形相符合。

7　結(jié)束語

深基坑的開挖具有很強的地域性，由于地質(zhì)和水文條件的差異、周圍環(huán)境的變化都給基坑開挖帶來很大的不確定因素。因此，很難在工程的初期就從理論上對開挖工程中出現(xiàn)的情況做預(yù)測，所以在基坑開挖過程中實時地對基坑進(jìn)行監(jiān)測對保證施工的安全是十分必要的。隨著各種技術(shù)的成熟，基坑監(jiān)測的精度和手段都有了日新月異的變化，也更便于工程實際的應(yīng)用。在基坑監(jiān)測工程中總結(jié)經(jīng)驗，整理資料，對日后指導(dǎo)工程設(shè)計、施工都有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)

［1］JGJ 8—2010，建筑變形測量規(guī)范［S］．

［2］DG/TJ 08—2010，基坑施工監(jiān)測規(guī)程［S］.