長治市0706工程基坑監(jiān)測技術(shù)在深基坑中的應(yīng)用

李健棟 李 娟

(1．長治市人民防空辦公室，山西 長治 046000;2．長治市市建總公司，山西 長治 046000)

0 引言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展和人防工程建設(shè)的需要，深基坑開挖工程越來越多，由此帶來的基坑本身、周圍環(huán)境的安全問題越來越復(fù)雜，基坑開挖過程中現(xiàn)場的安全性是不容忽視的，隨之而來的對基坑及基坑周邊的監(jiān)測工作顯得尤為重要。基坑工程現(xiàn)場監(jiān)測的目的在于確保施工期間基坑的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)體本身的安全和穩(wěn)定。

21世紀(jì)將是地下空間開發(fā)利用的世紀(jì)。隨著我國城市人口的聚集，土地資源越來越緊張，向地下發(fā)展就成了大勢所趨。這幾年人防工程的不斷發(fā)展及深度開發(fā)利用和人防“結(jié)建”工程的配套建設(shè)，一系列的大型地下人防建筑無不成為了向地下索要空間的成功案例。建筑物基坑或者可以稱之為是建筑群的基坑開挖的深度和規(guī)模遠比先前大得多，基坑開挖過程向著大深度、大面積方向發(fā)展，城市化的進程和城市規(guī)劃的多向性使得擬建建筑物周邊環(huán)境極其復(fù)雜，高層及超高層建筑的建設(shè)帶給深基坑的施工難度愈來愈大，保證施工的順利進展，安全性、穩(wěn)定性成為了擺在建設(shè)者面前的首要問題，科學(xué)可靠的基坑支護方案及基坑監(jiān)測方案成為了順利施工的保證。

根據(jù)本人多年參與人防工程的建設(shè)經(jīng)驗，就某大型人防工程本人自始至終參與整個深基坑施工過程中的支護方案的設(shè)計→施工→監(jiān)測，結(jié)合本工程的施工過程，根據(jù)監(jiān)測報告數(shù)據(jù)及施工過程簡要分析論述。

1 周邊環(huán)境及工程概況

該工程位于長治市中心，占地面積9 000 m2，建筑占地面積約為30 000 m2，地下室3層，基坑長寬均90 m左右，基坑擬開挖深度為10 m～12 m?；游鳌⒛蟽蓚?cè)11 m～15 m為東西方向公路交通干線，東側(cè)2 m緊鄰7層磚混建筑(建筑基礎(chǔ)埋深2 m，經(jīng)保全鑒定結(jié)構(gòu)較差)、北側(cè)距12 m 7層磚混建筑，見表1。

分析:

1)東側(cè)為主要支護防護區(qū)域，北側(cè)次之，從安全角度出發(fā)，設(shè)計應(yīng)較為保守些，兩側(cè)均采取灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨桿(索)支護方式+止水帷幕，采取降水同時進行灌注;2)南側(cè)和西側(cè)支護形式較為簡單，則取消錨桿(索)?；又ёo采用:鉆孔灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨桿(索)支護、降水井、回灌井+止水帷幕。

分析:

1)東側(cè)為主要支護防護區(qū)域，北側(cè)次之，從安全角度出發(fā)，設(shè)計應(yīng)較為保守些，兩側(cè)均采取灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨桿(索)支護方式+止水帷幕，采取降水同時進行灌注;2)南側(cè)和西側(cè)支護形式較為簡單，則取消錨桿(索)?；又ёo采用:鉆孔灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨桿(索)支護、降水井、回灌井+止水帷幕。

表1 基坑周邊環(huán)境 m

基坑監(jiān)測的項目:水平位移、豎向位移。

2 基坑支護設(shè)計及施工

依據(jù)GB 50497-2009建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范、JGJ 120-99建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程及YB 9258-97建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范等相關(guān)資料的相關(guān)規(guī)定，以及現(xiàn)場提供的建筑物設(shè)計圖紙及本場地地質(zhì)資料，以及相關(guān)場地周邊道路、管線、建(構(gòu))筑物等資料，本基坑工程開挖深度超過10 m屬一級基坑，應(yīng)對基坑開挖過程中的邊坡變形及基坑周圍環(huán)境進行變形監(jiān)測。

1)方案設(shè)計、編制依據(jù)。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50021-2001巖土工程勘察規(guī)范。

國家標(biāo)準(zhǔn)JGJ 120-2002建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50026-2007工程測量規(guī)范。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ 8-99城市測量規(guī)范等。

2)基坑支護施工。

基坑施工前首先對基坑周邊環(huán)境及開挖深度影響范圍內(nèi)的建(構(gòu))筑物、道路地下設(shè)施、地下管線、地下水位等必須了解清楚，根據(jù)設(shè)計方案編制施工組織方案后，科學(xué)系統(tǒng)的進行施工。

設(shè)計的技術(shù)交底是施工的重要環(huán)節(jié)，明確基坑開挖過程中基坑邊緣的堆載大小，以免在施工過程中埋下隱患。

考慮具體現(xiàn)場開挖深度及周圍環(huán)境等綜合因素，東部考慮臨近建筑較近，建筑本身荷載及土體壓力荷載等，采用的樁徑為1 m，樁間距為1．5 m的鉆孔C30灌注樁，其余三側(cè)均是樁徑為0．7 m，樁間距為1．5 m的鉆孔C30灌注樁，樁間冠梁相連，護壁均采用預(yù)應(yīng)力錨桿(索)支護，并采用高壓噴射混凝土。

施工過程中材料的控制:鋼筋籠制作的鋼材的取樣復(fù)檢、鋼材的焊接;錨桿(索)材質(zhì)及自由端的控制等。

灌注樁施工過程中需重要控制的是樁定位和樁間距問題，以確保周邊環(huán)境分配到土層及土體壓力均勻傳遞到受力支護樁上，否則局部支護樁的受力過大，這些問題在施工中時常被忽視，造成施工過程中的安全隱患。

當(dāng)然錨桿(索)的施工中鉆孔位置偏差的均勻性及成孔的角度偏差也直接影響到單個錨桿(索)的均勻受力問題;施工中最為重要的施加預(yù)應(yīng)力環(huán)節(jié)，嚴(yán)格控制張拉應(yīng)力、伸縮量的控制;除按技術(shù)規(guī)范施工的工藝要求外，這些問題對邊坡的安全及支護的成功與否影響還是很大的。

整個施工過程中平排水、降水、截水和回灌措施是必不可缺少的重要環(huán)節(jié)，水位的變化直接影響到施工的安全和進程。

3 基坑支護監(jiān)控、監(jiān)測

在基坑開挖過程中監(jiān)控、監(jiān)測措施是不可缺少的，先進的監(jiān)測儀器設(shè)備對布點的監(jiān)控、監(jiān)測能夠有效保證周邊環(huán)境及施工人員的安全。

水準(zhǔn)儀測沉降;全站儀測水平位移;測斜儀測深層土體的水平位移;土壓力以及水壓力計;回彈儀測坑底隆起;軸力計測支撐軸力。

3．1 監(jiān)測布點

本工程根據(jù)《基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》及實際情況，在基坑周邊的冠梁上及周邊建筑物側(cè)墻上布點，基坑?xùn)|側(cè)臨近建筑物較近可能受到影響較大，布點密集些為5個點，其他基坑三側(cè)分別均布4個點;東側(cè)和北側(cè)臨近的建筑物上分別為4個點和3個點;設(shè)置5個控制基準(zhǔn)點，其中2個工作基點，見圖1。

圖1 某工程監(jiān)測點總體布設(shè)

1)施工和監(jiān)理單位應(yīng)將監(jiān)控目的、監(jiān)控項目、監(jiān)控報警值、監(jiān)測方法和時間及監(jiān)測點布置、監(jiān)測周期、工序管理和記錄制度等編寫成具體的《專項施工方案》和《監(jiān)理實施細(xì)則》。

2)現(xiàn)場位移觀測基準(zhǔn)控制點數(shù)量不應(yīng)少于2點，且設(shè)在影響范圍以外。專業(yè)的第三方監(jiān)測單位每天進行一次監(jiān)測，記錄數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)比對、分析，在基坑有隱情時應(yīng)增加監(jiān)測次數(shù)。

3)基坑變形監(jiān)控值:當(dāng)設(shè)計有指標(biāo)時，按設(shè)計要求為準(zhǔn);無設(shè)計要求時按表2規(guī)程規(guī)定執(zhí)行。

4)監(jiān)控報警值應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求確定。如監(jiān)測位移(包括:每日位移量、累計位移量)超過設(shè)計要求時，監(jiān)理應(yīng)及時通知各有關(guān)部門。

5)對基坑側(cè)壁安全等級為一級或?qū)?gòu)件質(zhì)量有懷疑的安全等級為二級和三級的支護結(jié)構(gòu)應(yīng)進行質(zhì)量檢測。

表2 基坑變形的預(yù)警控制值 cm

6)工程結(jié)束時監(jiān)測單位應(yīng)提交下列報告:a．工程概況。b．監(jiān)測項目和各測點的平面布置。c．采用儀器設(shè)備和監(jiān)測方法。d．監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方法及過程曲線。e．監(jiān)測結(jié)果評價。

因此基坑開挖前期必須選定合適的第三方監(jiān)測單位，編制科學(xué)的監(jiān)控、監(jiān)測方案，以及對方案的論證是至關(guān)重要的，從施工的安全性、經(jīng)濟性對工程的施工進展起到了一定的指導(dǎo)作用。

基坑開挖時，監(jiān)控、監(jiān)測工作也隨之開始。

3．2 監(jiān)測方法、手段

1)基點設(shè)置見圖2。

圖2 沉降和水平位移測點埋設(shè)示意圖

2)沉降觀測。

使用儀器設(shè)備:水準(zhǔn)儀(DINI03);

測量方法:一般使用基準(zhǔn)線法，數(shù)據(jù)測量方便及準(zhǔn)確。

ΔSi=Hi－Hi－1(一次沉降量)。

∑ΔSi=ΔS1+ΔS2+… +ΔSi(沉降量累積)。

3)水位監(jiān)測。

使用儀器設(shè)備:水位沉降儀;

測量方法:一般的測量或使用鋼尺等相關(guān)工具都可進行此項工作。

4)測斜。

使用儀器設(shè)備:測斜儀;

測量方法:根據(jù)使用儀器設(shè)備的具體操作規(guī)程，分析坑外地面隆沉程度及其影響范圍。

測斜計算原理如圖3所示。

圖3 測斜結(jié)果計算原理

測試時，讓測斜儀導(dǎo)輪沿測斜管滑槽下落，每li(取為50 cm)測讀一次，得到該段傾角θ，則該區(qū)段端點間的相對水平距離為li·sinθi。某一深度處相對于基準(zhǔn)點的水平距離可按下式計算:

假定測得某深度的初始值為δ(0)i，則該深度處本次水平位移為:

將每一深度X的和深度作成曲線，就得到該次測量的樁水平撓曲值。為了確保測試精度，每一測管應(yīng)正反各測量一次，取其平均 值。取實際監(jiān)測數(shù)據(jù)說明，見表3。

表3 實測值(參考部分實測值內(nèi)容)

其中，K0為加速度計偏值;K1為加速度計電壓刻度因數(shù);g為重力加速度。

式(1)－式(2)得:

由式(3)中的所有已知參數(shù)，可得出深度某點的總位移量為Δi=δi－δ(0)i，取其平均值，計算W分位值，與報警值比較分析，得到某點測斜是否安全可靠。

4 監(jiān)測數(shù)據(jù)校正及分析

根據(jù)各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，沉降、水平位移、垂直位移、側(cè)向位移、水位變化以及周邊管線特征點的觀測數(shù)據(jù)等，我們需要做的工作是不斷的與設(shè)計及規(guī)定的各項報警值實時對照以確保安全。

首先對整個測得的數(shù)據(jù)根據(jù)所用儀器的性能，對不符合要求或偏大、偏小的數(shù)據(jù)進行剔除或校正，這也是從科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)角度出發(fā)，以保證數(shù)據(jù)分析結(jié)果的相對準(zhǔn)確性。

監(jiān)測資料成冊應(yīng)符合下述要求:使用正規(guī)的監(jiān)測記錄表格，數(shù)據(jù)應(yīng)及時計算整理，并由記錄人、校核人簽字蓋章后，報監(jiān)理和建設(shè)單位;監(jiān)測記錄必須有相應(yīng)的工況描述;對監(jiān)測的發(fā)展及變化情況應(yīng)有評述，當(dāng)接近報警值時應(yīng)及時通報現(xiàn)場監(jiān)理，提請有關(guān)部門關(guān)注。報警設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)是按照設(shè)計圖紙說明及相關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)定確定的，具體標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表4 各項監(jiān)測數(shù)據(jù)報警值

［1］GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］．

［2］GB 50026-93，工程測量規(guī)范［S］．

［3］GB 50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范［S］．

［4］JGJ/T 8-97，建筑變形測量規(guī)程［S］．

［5］GB 12897-91，國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范［S］．