基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測的分析

劉衛(wèi)成

【摘 要】本文以某廣場下某端頭井及隧道風(fēng)機(jī)房基坑工程為例，利用了基坑在施工期間對圍護(hù)結(jié)構(gòu)、坑外土體及基坑周邊環(huán)境的實(shí)施監(jiān)測的全過程，分析和討論了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測的分布規(guī)律，通過監(jiān)測結(jié)果分析，用來指導(dǎo)該基坑在施工期間的安全性，為后續(xù)工程施工工藝、工序安排提供參考依據(jù)，以便及時(shí)采取有效措施，避免事故的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】坑外土體；基坑圍護(hù)；變形規(guī)律

【Abstract】This paper takes a square under a fan room end well and tunnel foundation pit for example， the use of the foundation pit during the construction monitoring of retaining structures outside the pit soil and foundation pit surrounding environment of the whole process， analyze and discuss the distribution regularity of the deformation monitoring of foundation pit retaining structure， through the analysis of the monitoring results， safety to guide the excavation during construction， provides the reference for the follow-up project construction process， process arrangement， in order to take timely and effective measures to prevent the accident.

【Key words】Pit soil；Bracing of foundation pit；Deformation law

1. 工程概況

本場地土劃分為13個工程地質(zhì)層，60.0m深度以內(nèi)均為第四系堆積物，在垂直向上具有明顯沉積韻律，水平方向上巖相較穩(wěn)定，局部亞層多呈透鏡體分布，據(jù)鉆孔內(nèi)水位觀測，擬建工程區(qū)地下水水位埋深為39.9～41.6m。

2. 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的監(jiān)測

2.1 在圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁體、基坑外側(cè)土體水平位移監(jiān)測點(diǎn)布置。

沿基坑周邊墻體內(nèi)布設(shè)觀測孔，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，本工程共布設(shè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁體水平位移監(jiān)測點(diǎn)6個，編號為ZTS01、ZTS02、……、ZTS06；布設(shè)基坑外側(cè)土體水平位移監(jiān)測點(diǎn)17個，編號為TTS01、TTS02、……、TTS17。

2.2 樁體、基坑外側(cè)土體水平位移監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)及技術(shù)要求。

2.2.1 埋設(shè)方法。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁體、基坑外側(cè)土體水平位移均采用測斜儀進(jìn)行監(jiān)測，其測點(diǎn)埋設(shè)方法分別如下：

（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁體測斜管埋設(shè)擬采用綁扎埋設(shè)。測斜管通過直接綁扎固定在圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁鋼筋籠上，鋼筋籠入槽（孔）后，澆筑混凝土。埋設(shè)示意圖見圖1，效果圖見圖2。

（2）基坑外側(cè)土體測斜管埋設(shè)擬采用地質(zhì)鉆機(jī)成孔，將底端密封好的測斜管下到孔底，在測斜管與孔壁間用干凈細(xì)砂填實(shí)。

2.2.2 埋設(shè)技術(shù)要求。

（1） 管底宜與鋼筋籠底部持平或略高于鋼筋籠底部，頂部達(dá)到地面（或?qū)敚?/p>

（2） 測斜管與支護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼筋籠綁扎埋設(shè)，綁扎間距不宜大于1.5m。

（3） 測斜管的上下管間應(yīng)對接良好，無縫隙，接頭處牢固固定、密封。

（4） 管綁扎時(shí)應(yīng)調(diào)正方向，使管內(nèi)的一對測槽垂直于測量面（即平行于位移方向）。

（5）封好底部和頂部，保持測斜管的干凈、通暢和平直。

（6）做好清晰的標(biāo)示和可靠的保護(hù)措施。

2.3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測方法。

2.3.1 觀測方法：（1） 用模擬測頭檢查測斜管導(dǎo)槽；（2） 使測斜儀測讀器處于工作狀態(tài)，將測頭導(dǎo)輪插入測斜管導(dǎo)槽內(nèi)，緩慢地下放至管底，然后由管底自下而上沿導(dǎo)槽全長每隔0.5m讀一次數(shù)據(jù)，記錄測點(diǎn)深度和讀數(shù)。測讀完畢后，將測頭旋轉(zhuǎn)180°插入同一對導(dǎo)槽內(nèi)，以上述方法再測一次，深點(diǎn)深度同第一次相同；

（3） 每一深度的正反兩讀數(shù)的絕對值宜相同，當(dāng)讀數(shù)有異常時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)測（監(jiān)測儀器采用XB338-2型測斜儀見圖3）。

2.3.2 觀測注意事項(xiàng)：（1） 初始值測定：測斜管應(yīng)在測試前5天裝設(shè)完畢，在3～5天內(nèi)用測斜儀對同一測斜管作3次重復(fù)測量，判明處于穩(wěn)定狀態(tài)后，以3次測量的算術(shù)平均值作為側(cè)向位移計(jì)算的基準(zhǔn)值；（2） 觀測技術(shù)要求：測斜探頭放入測斜管底在恒溫10～15分鐘后開始讀數(shù)，觀測時(shí)應(yīng)注意儀器探頭和電纜線的密封性，以防探頭數(shù)據(jù)傳輸部分進(jìn)水。測斜觀測時(shí)每0.5m標(biāo)記要卡在相同位置，每次讀數(shù)一定要等候電壓值穩(wěn)定才能讀數(shù)，確保讀數(shù)準(zhǔn)確性。

2.4 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測的規(guī)律。

（1）首先必須設(shè)定好監(jiān)測基礎(chǔ)點(diǎn)，圍護(hù)體變形觀測的監(jiān)測基礎(chǔ)點(diǎn)一般設(shè)在測斜管的底部。當(dāng)被測圍護(hù)體產(chǎn)生變形時(shí)，測斜管軸線產(chǎn)生撓曲，用測斜儀確定測斜管軸線各段的傾角，結(jié)合測斜探頭0.5m的固定長度，便可計(jì)算出圍護(hù)體的水平位移。設(shè)監(jiān)測基礎(chǔ)點(diǎn)為O點(diǎn)，坐標(biāo)為（X0，Y0），于是測斜管軸線各測點(diǎn)的平面坐標(biāo)由下列兩式確定：

3. 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)的分析

3.1 觀測點(diǎn)穩(wěn)定性分析原則如下：（1）觀測點(diǎn)的穩(wěn)定性分析基于穩(wěn)定的監(jiān)測基礎(chǔ)點(diǎn)作為監(jiān)測基礎(chǔ)點(diǎn)而進(jìn)行的平差計(jì)算成果；（2）相鄰兩期觀測點(diǎn)的變動分析通過比較相鄰兩期的最大變形量與最大測量誤差（取兩倍中誤差）來進(jìn)行，當(dāng)變形量小于最大誤差時(shí)，可認(rèn)為該觀測點(diǎn)在這兩個周期內(nèi)沒有變動或變動不顯著；（3）對多期變形觀測成果，當(dāng)相鄰周期變形量小，但多期呈現(xiàn)出明顯的變化趨勢時(shí)，應(yīng)視為有變動。

3.2 監(jiān)測點(diǎn)報(bào)警判斷分析原則如下：（1）將階段變形速率及累計(jì)變形量與控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，如階段變形速率或累計(jì)變形值小于報(bào)警值，則為正常狀態(tài)，如階段變形速率或累計(jì)變形值大于報(bào)警值則為報(bào)警狀態(tài)。（2）分析確認(rèn)有異常情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知有關(guān)各方采取措施。

3.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)成果規(guī)律分析原則：（1）通過繪制時(shí)程曲線圖、監(jiān)測橫斷面圖、監(jiān)測縱斷面圖，對監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化規(guī)律、影響范圍進(jìn)行分析；（2）通過比對監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化與施工工序、工法的關(guān)系，并綜合地層條件、外界影響等因素；（3）結(jié)合類似工程經(jīng)驗(yàn)判斷，如出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，及時(shí)提出補(bǔ)測（探）措施；（4）結(jié)合其它測項(xiàng)數(shù)據(jù)，相互印證，綜合分析（地面沉降測點(diǎn)標(biāo)志埋設(shè)形式圖見圖5）。

3.4 地面沉降監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)的分析。

（1）開挖直徑約80mm，深度大于1m孔洞，夯實(shí)底部，清除渣土，向孔洞內(nèi)部注入適量清水養(yǎng)護(hù)；

（2）在底部灌注標(biāo)號不低于C20，厚度為25cm左右的混凝土；在孔中心置入長度不小于80cm的中心標(biāo)志，振搗密實(shí)；

（3）上部用砂土填實(shí)至地表5cm左右，鋼筋標(biāo)志應(yīng)露出砂土面約1～2cm；上部加裝鋼制保護(hù)蓋。

4. 結(jié)論

（1）在土建施工過程中對周邊環(huán)境和工程自身關(guān)鍵部位實(shí)施監(jiān)測，及時(shí)掌握基坑施工過程中坑外土體、周邊地表及建筑、圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系和圍巖的動態(tài)變化，明確各施工階段對坑外土體、基坑周邊環(huán)境、圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系和圍巖的影響；

（2）驗(yàn)證支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，指導(dǎo)基坑開挖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工。由于設(shè)計(jì)所采用的土層參數(shù)與現(xiàn)場實(shí)測值相比較有一定的差異，因此在施工過程中迫切的需要知道現(xiàn)場實(shí)際的應(yīng)力和變形情況，與設(shè)計(jì)時(shí)采用值進(jìn)行比較，必要時(shí)對設(shè)計(jì)方案或施工過程進(jìn)行修正，從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)設(shè)計(jì)及信息化技術(shù)施工；

（3）保證基坑支護(hù)的安全，支護(hù)結(jié)構(gòu)在破壞前，往往會在基坑側(cè)向的不同的部位上出現(xiàn)較大的變形，或變形速率明顯增大，如有周密的監(jiān)測控制，有利于采取應(yīng)急措施，在很大程度上避免或減輕破壞的后果。