下穿通道工程基坑監測技術分析

江 輝

（福建省建筑科學研究院福建， 福州 350025）

0 引言

隨著我國科學技術不斷發展，各行各業取得了巨大的進步，各種建設工程無論是在數量上，還是在規模上都已經增長到了一個前所未有的水平。下穿通道工程同其他工程相比，其具有更強的復雜性和地區性，而且當前還不具有一個健全、完整的理論體系，設計人員的設計依據也僅僅是地質勘探資料和室內土工中的數據，再結合傳統的經典力學理論來對設計指標進行推算分析。基坑工程的施工環境非常復雜，在進行施工的過程中經常發生大大小小的基坑事故。本文通過對下穿通道工程基坑監測技術的簡要分析，希望能夠為下穿通道工程基坑監測技術做出一定的指導。

1 工程概況

某工程位于廈門市湖里區，場地東面為鐘宅村，南側有一養殖魚塘以及 8棟2～4層建筑物。監測項目為道路口改造工程(下穿通道)，長度約 460m。其中：K0+310～K0+400、K0+710～K0+770為淺 U 槽段，K0+400～K0+520、K0+630～K0+710為深U槽段，K0+520～K0+630為框架涵段。地面標高約為15.30～19.50m，淺U槽段基坑深度2.70～6.50m，深U槽段基坑深度6.50～10.50m，框架涵段基坑深度為10.50m。根據《建筑地基基坑技術規范》的有關規定本基坑側壁安全等級為一級，重要性系數為1.1。

2 監測目的及任務要求

該工程基坑開挖深度較大，一旦出現問題，必然帶來巨大的經濟損失、人身安全和不良的社會影響。對基坑進行施工監測是為了切實保障基坑及周圍建筑物、道路和橋墩的安全，及時跟蹤掌握基坑開挖和主體結構施工過程中可能出現的各種不利情況，為建設單位和施工單位合理安排土方開挖順序和施工進度，確保基坑及周圍建筑物、道路和橋墩的安全，出現隱患時為及時采取應急措施提供技術依據。

3 數據分析

3.1 深層水平位移

測點C2所監測的區段為淺U槽段，淺U槽段原設計為鋼板樁支護，后來經設計變更后，實際施工中采用垂直自然放坡+局部較薄弱處施加鋼板樁支。

1、淺U槽段的土體側向累計位移及變化速率均在規范允許范圍之內，其中測點C2的累計位移值最大，也只有24.16mm。C2的測斜管布設于緊鄰基坑的馬路上，而馬路上經常有土方車、貨車等重型機動車行駛，造成基坑頂的活荷載較大，C2的側向變形相應的較其它區域的位移偏大。

2、從淺U槽段的土體側向變形時程曲線圖來看，總體而言，時程曲線圖呈上大下小的懸臂型，一般基坑頂面的位移最大。基坑剛開挖時側向變形的變化速率較大，隨著時間的推移，變化速率逐漸變小，基坑的土體側向變形也趨于穩定。

3.2 沉降

從沉降變化時程曲線圖來看，總體而言，時程曲線圖剛開始比較陡，然后隨著時間的推移逐漸趨于平緩。是由于基坑開挖后，基坑內外的地下水位下降，隨著坑外水位下降，坑外的土體會逐漸固結，土體強度會逐漸提高，沉降速度逐漸減小，隨著坑外水位的穩定，沉降最后也趨于穩定。

3.3 鋼支撐內力

為了簡化計算，工程實際監測中數據處理時采用所求出的截面最大壓應力乘上水平鋼支撐截面面積的方法計算軸力值。鋼支撐吊裝安裝就位后，會因自重產生下撓變形；另外，鋼支撐由于加工不對中，在軸向力作用下，還會產生附加彎矩。為有效把握結構受力狀態，探知鋼支撐結構實際受到的軸向作用力，同時合理評價其它因素（彎矩、撓度、偏心受壓、施工環境等）對鋼支撐結構產生附加應力的影響，本次監測在鋼支撐1/3跨處上下、左右位置各安裝1只鋼弦式應力計。

本工程的基坑施工順序為先把基坑開挖至設計基底標高后再施加水平鋼支撐。從圖 1中可以看出，由于前期基坑開挖后土體應力未得到充分釋放，所以施加水平鋼支撐后，其支撐軸力也逐漸變大，當土體應力得到充分釋放后，隨著時間的推移，支撐軸力總體有變小的趨勢，最后相對趨于穩定。從圖中也可以看出，可能由于現場施工環境（基坑邊亂堆載施工材料等）的影響，支撐軸力時程曲線出現波動。可能由于鋼支撐加工不對中、鋼支撐與冠梁的連接部位施工質量不好等的緣故，所以四支鋼筋應力計的受力狀態不一樣，軸力值也相差較大。隨著基坑兩側土壓力的作用，水平支撐呈現出“上拱”的變化趨勢，鋼筋應力計在水平支撐的正上方處于受拉狀態，則在水平支撐的正下方處于受壓狀態。實測最大支撐軸力為-741.44kN，為設計支撐軸力的42%。

圖1 水平鋼支撐軸力變化時程曲線圖

3.4 水位

下穿通道工程中的地下水位監測的主要目的是防止由于地下水位發生的不正常下降而造成的地層沉陷問題，這會對整個下穿通道工程能否順利進行有著直接的影響。從圖 2可以看出，地下水位變化時程曲線圖剛開始階段比較陡，隨著時間的推移逐漸趨于平緩。因為基坑剛開挖后，坑內外水位高差較大，所以，剛開始地下水位的變化速率較大，隨著時間的推移，坑內外的水位趨于平衡，地下水位也趨于穩定。

圖2 地下水位變化時程曲線圖

4 結語

通過對整個施工過程的監測，良好的反應了下穿通道施工過程中，支護結構和周邊環境的變形情況。從監測數據看，施工過程是安全的，為指導施工提供了依據，也反應了設計方案的合理性。通過施工單位和監測單位的密切配合，做到信息共享，有效提升了基坑施工的安全性與穩定性，為類似下穿通道工程順利施工提供了參考。

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