淺析城區(qū)水閘施工深基坑周邊環(huán)境沉降監(jiān)測

劉能勇，張靈娜，李 波

(中國水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

1 前言

基坑工程施工會引起周圍建筑物、構筑物產(chǎn)生沉降，較大沉降或不均勻沉降都會危及周圍建筑物、構筑物的安全。為全面了解施工對周圍建筑物、構筑物引起的影響，并根據(jù)監(jiān)測信息實時調整施工參數(shù)，以確保周圍建筑物、構筑物的安全，在施工期間內(nèi)對建筑物進行沉降觀測是非常必要的。

嘉定區(qū)蕰藻浜以南地區(qū)近期引水調度工程包括新建泵閘8座，13座節(jié)制閘。泵(節(jié)制)閘由內(nèi)外河防沖槽、內(nèi)外河海漫段、內(nèi)外河消力池、閘室段組成，其中翔二河節(jié)制閘基坑開挖深度達6m。其南側緊靠市政主干道銀翔路，北側鄰近高層住宅居民區(qū)，周邊存在電力管線、路燈管線、上水管線、電信管線等地下管線及諸多建筑物。在基坑工程施工過程中，對以上管線和建筑的監(jiān)測尤為重要。

2 水閘周邊環(huán)境監(jiān)測范圍和項目

根據(jù)上海市工程建設規(guī)范《市政地下工程施工質量驗收規(guī)范》(DG/TJ08-236-2006)及《基坑工程施工監(jiān)測規(guī)程》(DG/TJ08-2001-2016)等技術規(guī)范的要求，并結合本工程圍護體系的結構情況，確定監(jiān)測范圍及項目如下。

2.1 監(jiān)測范圍

基坑開挖尺寸3倍范圍內(nèi)，即東西向河道兩側管線及南側兩棟居民樓，具體包括翔二河節(jié)制閘右側永翔佳苑小區(qū)17號25層住宅樓主體，左側市政主干道銀翔路及其附屬地下管線。

2.2 監(jiān)測項目

(1)翔二河節(jié)制閘周邊管線沉降變形監(jiān)測；

(2)翔二河節(jié)制閘周邊建筑物沉降、位移變形監(jiān)測。

2.3 監(jiān)測周期與頻次

(1)監(jiān)測周期自基坑降水開始至拉森鋼板樁拔出14d后；

(2)基坑降水及開挖期間，一日一測；

(3)拉森鋼板樁拔出后，一日一測，至日變化值或累計變化值趨于平穩(wěn)，最低監(jiān)測周期不低于14d；

(4)其余時間段每周測量一次。

3 基準網(wǎng)及監(jiān)測點的布置及監(jiān)測

3.1 基準網(wǎng)的布設與測量

3.1.1 基準網(wǎng)的布設

為保證所有安全監(jiān)測工作的統(tǒng)一，提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度，使安全監(jiān)測工作能有效地指導整個基坑施工，本工程周邊環(huán)境監(jiān)測工作采用由整體到局部的原則，即首先布設統(tǒng)一的基準網(wǎng)，再在此基礎上布設監(jiān)測點。基準網(wǎng)設置3個基準點，分別為BM1、BM2、BM3。基準點穩(wěn)定后經(jīng)過水準測量一次布設為環(huán)網(wǎng)，本基準網(wǎng)采用假定高程系統(tǒng)。由于受城市建筑結構物影響及通視條件限制，監(jiān)測基準網(wǎng)在基坑開挖受影響區(qū)域外布置如圖1所示，基準點標石埋設方式如圖2所示。

圖1 基準網(wǎng)布置

圖2 基準點標石圖示

3.1.2 控制測量

(1)儀器設備選用

水準測量用天寶DINI03水準儀及精密銦鋼水準尺進行觀測，其標稱精度為：±0.3mm/km。

(2)控制測量精度要求

垂直位移監(jiān)測基準網(wǎng)按二等精度進行觀測，其主要技術要求詳見表1。

表1 垂直位移監(jiān)測網(wǎng)水準測量技術指標

水準觀測的主要技術要求，應符合表2的規(guī)定，當采用電子水準儀觀測時，同一尺面的兩次讀數(shù)差，不設限差，但兩次讀數(shù)所測高差的差，執(zhí)行基、輔分劃所測高差之差的限差。

表2 垂直位移監(jiān)測網(wǎng)觀測主要技術要求

3.2 監(jiān)測點布設

結合翔二河節(jié)制閘工程實際，電力管線沉降觀測點布置于節(jié)制閘北側，點間距15m，共布設5個點；電信管線沉降觀測點布置于節(jié)制閘北側，點間距15m，共布設5個點；上水管線沉降觀測點布置于節(jié)制閘南側，點間距15m，共布設5個點；路燈管線沉降觀測點布設于節(jié)制閘南側，點間距15m，共5個點；建筑物沉降觀測點布置于節(jié)制閘南側永翔佳苑小區(qū)17號25層住宅樓主體，共布置5個點。監(jiān)測點位具體布置位置見圖3，監(jiān)測點數(shù)量統(tǒng)計詳見表3。

圖中“DL”表示電力管線沉降觀測點；“SS”表示上水管線沉降觀測點；“DX”表示電信管線沉降觀測點；“LD”表示路燈管線沉降觀測點；“F”表示建筑物沉降觀測點。

表3 翔二河監(jiān)測點數(shù)量統(tǒng)計

3.3 周邊管線沉降監(jiān)測

3.3.1 測點埋深方式

地下管線變形監(jiān)測點的埋設主要有抱箍式、直接式、套筒式、模擬式4種方法，翔二河節(jié)制閘周邊管線監(jiān)測采用套筒式與直接式，見圖4。

圖4 套筒式測點布設示意

3.3.2 垂直位移測量方法

采用精密水準測量方法從高程控制網(wǎng)引入高程，觀測精度為變形測量二等精度，與垂直位移監(jiān)測基準網(wǎng)測量精度相同，采用固定測站組成閉合或附合水準線路進行觀測，經(jīng)內(nèi)業(yè)校核合格后進行平差并計算出各監(jiān)測點的高程。

3.4 周邊建筑物沉降監(jiān)測

3.4.1 測點布設與埋設方法

在基坑影響范圍內(nèi)的建筑物、構筑物布設沉降監(jiān)測點。沉降測點埋設，用沖擊鉆在建筑物的基礎、承重柱或墻上鉆孔，放入長60mm～150mm，直徑20mm的半圓頭II級鋼筋，四周用水泥砂漿填實固定，見圖5。翔二河節(jié)制閘周邊建筑采用圖5(a)式埋設方法。

圖5 建筑物沉降測點結構

3.4.2 沉降測量方法

采用天寶DINI03水準儀及精密銦鋼水準尺進行測量。用光學測微法進行觀測，測前應對儀器、標尺進行檢定，每次觀測前應對儀器Ⅰ角進行檢測，Ⅰ<15″。控制網(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)測點必須構成閉合環(huán)，以確?！督ㄖ冃螠y量規(guī)程》中規(guī)定的二級變形測量精度。在基坑開挖前對各監(jiān)測點進行首次觀測時，應對各觀測點獨立進行三次觀測，三次觀測結果取中數(shù)作為初始值，以后每次觀測均應與初始值及上一次觀測值比較，以求得垂直位移量的累計值及本次變化量。

3.5 管線及建筑物報警值的確定

根據(jù)上海市工程建設規(guī)范《基坑工程施工監(jiān)測規(guī)程》(DG/TJ08-2001-2016)，確定報警值為：建筑物日變化±2mm，累計變化±20mm；管線日變化±2mm，累計變化±10mm。

4 翔二河節(jié)制閘周邊環(huán)境監(jiān)測成果

4.1 監(jiān)測成果

翔二河節(jié)制閘基坑工程施工歷時3個月，經(jīng)嚴密的周邊環(huán)境監(jiān)測，鄰近的管線及建筑物沉降累計變形量均在設計標準內(nèi)，對翔二河節(jié)制閘基坑施工起到了良好的指導作用。翔二河節(jié)制閘周邊環(huán)境施工期累計變化量見表4，變形趨勢見圖6。17號樓F3點位在拉森鋼板樁拔出后14d變化量統(tǒng)計見表5，變形趨勢見圖7。

表4 翔二河節(jié)制閘周邊環(huán)境施工期累計變化量統(tǒng)計

圖6 翔二河節(jié)制閘周邊環(huán)境變形趨勢

表5 17號樓F3點位在拉森鋼板樁拔出后14d變化量統(tǒng)計

圖7 17號樓F3點位在拉森鋼板樁拔出后14d變形趨勢

4.2 監(jiān)測成果分析

從表4累計變化量統(tǒng)計可以看出，最大沉降變形點位于閘室段DL3、DX3及LD3測點處，同時這些位置均位于基坑開挖最深點處附近，其最大沉降變形值為5.07mm、4.76mm和5.14mm，均沒有超預設報警值，其它點位沉降變形值均較小，這些數(shù)據(jù)說明基坑施工過程中，開挖及支護方案對周邊環(huán)境的影響較小，水閘基坑、周邊建筑物及管線基本處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)。隨著主體結構完工及墻背回填的完成，周邊建筑物及管線已基本趨于穩(wěn)定。

建筑物觀測作為周邊環(huán)境觀測的重點，本文對17號樓14d內(nèi)最大變化量點F3進行分析，變化量及變形趨勢見表5、圖7。F3點累計變化量為3.19mm，通過數(shù)據(jù)比對，在拉森鋼板樁拔出后累計變化量為2.4mm，占累計變化總量的75.24%。說明在施工期間拉森鋼板樁的拔出對周邊建筑物影響最大。通過對拉森鋼板樁拔出后14d觀測值分析，最大日變化值0.79mm發(fā)生在拔出后第一天，前3d每日日變化值最大，累計為1.46mm，占14d總變化值的60.83%，表明在施工期間應重點關注拉森鋼板樁拔出后前三天日變化值，尤其在第一天沉降最大。后11d日變化值平穩(wěn)下降，在第10天基本趨于穩(wěn)定。

5 結語

綜上所述，在深基坑工程施工過程中，運用周邊環(huán)境安全監(jiān)測技術，首先要科學合理地確定監(jiān)測范圍及監(jiān)測項目；再確定測點埋設與測量方法；最后對測量成果加以分析得出結論。監(jiān)測時應注意與施工相結合，確定測試方法、監(jiān)測元件的種類、監(jiān)測點的保護措施，并遵循經(jīng)濟合理原則確定監(jiān)測點的數(shù)量，在確保全面、安全的前提下，合理布設監(jiān)測測點。