官棠泵站基坑監(jiān)測方案研究

李軍峰

(廣東科衡工程檢測有限公司，廣東 佛山 528000)

1 工程概況

官棠泵站位于佛山市高明區(qū)，基坑最大寬約37 m?；痈傻滔浜吝M(jìn)水前池區(qū)域開挖底標(biāo)高為-3.10～3.75 m，清污機(jī)閘開挖底標(biāo)高為-3.10 m，自排涵至出水池區(qū)域開挖底標(biāo)高為-2.90～4.30 m，壓力涵至出水池區(qū)域開挖底標(biāo)高為0.20～-2.20 m。

根據(jù)工程安全管理的實(shí)施細(xì)則，該工程基坑需進(jìn)行安全監(jiān)測，綜合考慮官棠泵站建筑物地基的挖掘深度、地形地質(zhì)狀況和周圍環(huán)境等因素后，該基坑主要采取了鋼板樁、工法樁、灌注樁和預(yù)應(yīng)力混凝土內(nèi)撐的支護(hù)形式。

2 監(jiān)測方案設(shè)計(jì)

2.1 監(jiān)測內(nèi)容

基坑施工的主要監(jiān)測項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)與地基設(shè)計(jì)、施工方法相配套，并根據(jù)主要檢測對象的關(guān)鍵部位，進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測、專項(xiàng)配套并建立合理的、完善的檢測體系。本工程中引水池、清污機(jī)閘及出水池U型板樁基坑為一級，其余基坑為二級。

依據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50497—2019)和監(jiān)測設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)際情況，擬定官棠泵站基坑工程的具體監(jiān)測項(xiàng)目主要包括：支護(hù)樁頂部沉降和水平位移監(jiān)測、樁后土體深層水平位移、支撐結(jié)構(gòu)立柱沉降監(jiān)測、支撐軸力監(jiān)測、裙邊加固攪拌樁沉降和水平位移監(jiān)測、坑外地下水位監(jiān)測、周邊地表沉降監(jiān)測、周邊建筑沉降和水平位移監(jiān)測、周邊建筑傾斜監(jiān)測和裂縫寬度[1]，具體埋設(shè)位置如表1所示。

2.2 監(jiān)測時(shí)間與頻率

各監(jiān)測項(xiàng)目在地基支護(hù)進(jìn)行前，應(yīng)測得不少于兩個(gè)穩(wěn)定的基準(zhǔn)值，一般情況下監(jiān)測次數(shù)按表2進(jìn)行。當(dāng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)變化大于標(biāo)準(zhǔn)范圍或現(xiàn)場要求變動過大時(shí)需進(jìn)行加密監(jiān)測；當(dāng)有重大危險(xiǎn)情況發(fā)生跡象時(shí)，需進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。

當(dāng)監(jiān)測項(xiàng)目達(dá)到指定控制值時(shí)，應(yīng)急措施如下：

(1)當(dāng)監(jiān)測項(xiàng)目控制值達(dá)到70%時(shí)為警戒值，需按照應(yīng)急計(jì)劃書，實(shí)施緊急預(yù)案計(jì)劃；討論措施的實(shí)施效果，在工程影響范圍內(nèi)應(yīng)用其他措施；訂正緊急預(yù)案，例如微小變形、評估監(jiān)測范圍周邊建筑物和基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，研究變化趨勢并做出預(yù)測。

(2)當(dāng)監(jiān)測項(xiàng)目超過限制值時(shí)，施工單位將與設(shè)計(jì)、監(jiān)理等有關(guān)部門實(shí)施應(yīng)急預(yù)案措施，并制定緊急預(yù)案，可能包括停止在受影響地段的建筑施工以及采取降低地面的變形措施；提供了詳盡的研究報(bào)告，并對建筑方式和建筑結(jié)構(gòu)的變形、加固以及與地面反應(yīng)等提供了方法[2]。

表1 監(jiān)測項(xiàng)目及埋設(shè)監(jiān)測點(diǎn)

表2 監(jiān)測頻率

3 監(jiān)測方案原理分析

3.1 基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)與保護(hù)

根據(jù)現(xiàn)場情況，擬在監(jiān)測區(qū)域埋設(shè)三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行變形觀測，三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)均在距離開挖變形范圍以外相對穩(wěn)定位置，能完整覆蓋整個(gè)測區(qū)并保證在監(jiān)測期內(nèi)不被破壞，基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)方法擬采用現(xiàn)場挖坑澆筑混凝土，埋置好后嚴(yán)防碰動和破壞。

3.2 水平位移監(jiān)測

水平位移監(jiān)測點(diǎn)計(jì)劃采用自由設(shè)站坐標(biāo)法，將L型直角棱鏡安裝或焊接于監(jiān)測面上并在周邊做出標(biāo)識，盡可能選擇不受施工干擾的時(shí)間段，便于提高測量精確度，觀測時(shí)盡量減少設(shè)站次數(shù)。在觀測過程中，選取合適的地點(diǎn)架設(shè)儀器，至少與兩個(gè)自由設(shè)站控制點(diǎn)通視[3]，具體過程如圖1所示。

圖1 自由設(shè)站左邊測量法過程

3.3 垂直位移監(jiān)測

沉降監(jiān)測點(diǎn)計(jì)劃選取專用沉降測釘沖擊鉆鉆孔，埋設(shè)測釘?shù)酱怪北O(jiān)測位置上，將邊緣刻字描紅后做好保護(hù)標(biāo)識。沉降變形點(diǎn)測量布設(shè)為二等水準(zhǔn)閉合環(huán)，每次沉降觀測必須從同一基準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過各觀測點(diǎn)后，再閉合至該基準(zhǔn)點(diǎn)。

3.4 地下水位監(jiān)測

為及時(shí)了解該基坑周邊土體及地下水位的動態(tài)變化，在基坑周邊土體布設(shè)兩點(diǎn)地下水位監(jiān)測點(diǎn)，鉆機(jī)鉆孔后，將PVC管放入孔內(nèi)，并做好保護(hù)措施。使用鋼尺水位計(jì)進(jìn)行讀數(shù)，每次讀數(shù)要求采集數(shù)據(jù)3次，取平均值后進(jìn)行記錄。

3.5 裂縫監(jiān)測

針對建筑裂縫寬度的變化，采用游標(biāo)卡尺進(jìn)行監(jiān)測，該方法易觀測且精度高。首先，在裂縫兩側(cè)安裝監(jiān)測標(biāo)志，再用游標(biāo)卡尺測量標(biāo)志之間的距離，最后，計(jì)算各期變量及累計(jì)變化量。

3.6 傾斜監(jiān)測

為監(jiān)測臨邊建筑的歪斜程度，計(jì)劃采用全站儀測量投點(diǎn)法，先核準(zhǔn)房屋某一邊角，并固定好全站儀的水平制動螺旋，再遲緩地朝上旋轉(zhuǎn)全站儀觀測物鏡；對于建筑主體的傾斜觀測，首先，應(yīng)計(jì)算建筑頂層觀測點(diǎn)相對于底層觀測點(diǎn)的偏移數(shù)值，然后，再按照建筑的相對標(biāo)高，測算建筑主體的傾斜度，具體計(jì)算方法如公式(1)所示：

(1)

傾斜測定主要是計(jì)算建筑物主體的水平位移值ΔD。偏移值ΔD的計(jì)算通常使用經(jīng)緯儀投影法，用尺子測量出X、Y墻面的總位移值ΔA和ΔB，然后，再用向量相加計(jì)算總位移值ΔD，再通過公式(1)就可以計(jì)算得出建筑主體的相對傾斜度i，傾斜觀測示意圖如圖2所示。

圖2 一般建筑物的傾斜觀測

4 監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理與信息反饋

按照上述設(shè)計(jì)方案要求進(jìn)行監(jiān)測后，應(yīng)在室內(nèi)做進(jìn)一步的校核檢驗(yàn)，根據(jù)設(shè)計(jì)方案要求的頻率進(jìn)行監(jiān)測并記錄觀測數(shù)據(jù)，及時(shí)計(jì)算變化的速率數(shù)據(jù)并分析，匯總觀測資料繪制成果曲線圖。具體方法包括以下幾點(diǎn)：

(1)當(dāng)全部安全監(jiān)測設(shè)施安裝完成后，依據(jù)設(shè)計(jì)方案要求頻次進(jìn)行監(jiān)測，整理后定期提交監(jiān)測周報(bào)、月報(bào)和年報(bào)。監(jiān)測后記錄觀測數(shù)據(jù)，整理后進(jìn)行計(jì)算、校核、匯總和分析，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)復(fù)查或復(fù)測。

(2)應(yīng)及時(shí)計(jì)算沉降速率、水平位移速率和孔壓增長速率。當(dāng)速率變化不正常時(shí)，需即時(shí)進(jìn)行動態(tài)跟蹤觀察，分析異常原因，尋找有效措施從而避免地基變形過大、路堤失穩(wěn)對基坑造成損害。垂直位移、水平位移等監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠體現(xiàn)工程安全性狀，該類數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)在測讀數(shù)據(jù)完成后，立即歸整書面形式的監(jiān)測數(shù)據(jù)及資料提交監(jiān)理、業(yè)主及設(shè)計(jì)單位[4]。

(3)監(jiān)測過程中獲得的觀測資料在后續(xù)整理分析結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)繪制出成果曲線圖。隨著監(jiān)測次數(shù)和觀測數(shù)據(jù)的增加，當(dāng)進(jìn)行總體分析時(shí)，能夠簡潔快速地從成果曲線圖上看出各測點(diǎn)曲線的變化趨勢，進(jìn)而客觀地總結(jié)出基坑的地基排水固結(jié)狀況。

5 結(jié) 論

官棠泵站基坑監(jiān)測方案結(jié)合周邊建筑情況，在設(shè)計(jì)階段優(yōu)化監(jiān)測點(diǎn)位布置，取適當(dāng)位置支設(shè)監(jiān)測儀器，并且應(yīng)用了多種監(jiān)測方法，針對不同基坑變形監(jiān)測的要求，利用不同的監(jiān)測方法的優(yōu)點(diǎn)提高了變形監(jiān)測的精度和測量所得的數(shù)據(jù)可靠性。通過監(jiān)測信息反饋進(jìn)行安全預(yù)測，加強(qiáng)安全控制，減少隱患，避免了基坑施工過程中對周圍建筑物產(chǎn)生不良影響進(jìn)而造成經(jīng)濟(jì)損失，保證基坑工程始終處于安全狀態(tài)。

本文較全面地總結(jié)了該基坑工程安全監(jiān)測的重要內(nèi)容并提高了對基坑工程安全的管控能力，為同類工程建設(shè)提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。