陳江街道辦二號污水處理廠基坑監(jiān)測方案及數(shù)據(jù)分析

譚均然

(惠州水務集團東江工程檢測有限公司，廣東 惠州 516000)

0 引 言

基坑開挖對原有巖土體產(chǎn)生了擾動，在支護設(shè)計考慮不周全、施工方案不合理、自然災害等因素的影響下，極易出現(xiàn)基坑垮塌現(xiàn)象[1-2]。深基坑支護是一個極其復雜的巖土工程問題，目前，常用的支護措施包括：排樁、錨噴、放坡、內(nèi)支撐等[3-4]。巖土工程問題存在一定的不可預知性，因此，在支護結(jié)構(gòu)施工完成后，需要結(jié)合現(xiàn)場實際情況和基坑安全等級制定合理的變形監(jiān)測方案，獲取基坑變形量和變形速率，為基坑預警提供數(shù)據(jù)支撐[5-6]。

1 工程概況

項目位于陳江街道青春村，項目采用PPP模式，建設(shè)一座污水處理能力為10萬t/d、以生活污水為主、接納部分工業(yè)污水的全埋地下式綜合污水處理廠及配套管網(wǎng)，廠區(qū)總用地面積約30887m2。服務范圍為水圍河/泮瀝河子分區(qū)、LED產(chǎn)業(yè)園子分區(qū)、科融新城子分區(qū)、西北工業(yè)基地子分區(qū),管網(wǎng)建設(shè)總長約101.94km。根據(jù)現(xiàn)場周邊環(huán)境及地層情況，本項目基坑西南兩側(cè)采用排樁+預應力錨索支護型式。支護樁采用灌注樁，樁徑為1.0m，樁間距為1.6m。東北兩側(cè)現(xiàn)狀為空地，采用兩級放坡形式。

2 基坑監(jiān)測方案

2.1 水平位移監(jiān)測

水平位移監(jiān)測部位為基坑東側(cè)和北側(cè)坡頂。①位移監(jiān)測點沿基坑坡頂邊線20-25m左右布置一個，共布設(shè)10個，編號為C10-C19。②基坑南側(cè)和西側(cè)支護樁頂布設(shè)水平位移監(jiān)測點，水平位移監(jiān)測點沿支護樁冠梁20-25m左右布置一個，共布設(shè)10個，編號為CW01-CW09、CW20。水平位移監(jiān)測采樣極坐標法。

極坐標法計算簡圖見圖1。

圖1 極坐標法計算簡圖

為測定待求點C坐標時，先計算已知點A、B的方位角

(1)

測定角度β和邊長BC，根據(jù)公式αBC=αBA+β計算BC方位角,在按下列公式計算C點坐標：

XC=XB+S?COS(αBC)

(2)

YC=YB+S?SIN(αBC)

(3)

2.2 深層水平位移監(jiān)測

監(jiān)測對象：對基坑支護樁進行深層水平位移監(jiān)測。布設(shè)位置基坑支護灌注樁測斜點布置在基坑支護樁上，共布設(shè)4個測斜點。

2.3 地下水位監(jiān)測

基坑周邊進行地下水位監(jiān)測，共布置10個觀測點(SW01-SW10)，基坑南側(cè)、西側(cè)各布置5個。地下水位觀測擬采用SWJ-8090型鋼尺水位計，觀測精度為0.5cm。地下水位觀測通過人工進行水位讀數(shù)并記錄。

2.4 垂直監(jiān)測

垂直位移監(jiān)測主要涉及基坑周邊的道路、管線。對基坑西側(cè)、南側(cè)的道路和管線進行沉降監(jiān)測，布點間距20-30m，局部加密布設(shè)，共布設(shè)監(jiān)測點11個。道路觀測點位采用M14的螺桿，用沖擊電鉆在道路表面鉆孔，然后放入螺桿，四周再用水泥砂漿填實。電力及供水管線監(jiān)測點中心標志為鋼筋，采用人工挖孔現(xiàn)場澆筑混凝土。道路監(jiān)測點編號為：C02、C04；管線監(jiān)測點編號：C01、C03、C05、C06-C11。

由于基坑周邊地表沉降較大，施工期間，增設(shè)南側(cè)燃氣管深層沉降監(jiān)測點16個，編號為S01-S16。燃氣管加固施工期間同步進行監(jiān)測點埋設(shè)，采用抱箍式的埋設(shè)方式直接固定在管線上。

基坑支護樁和坡頂沉降監(jiān)測點與水平位移監(jiān)測點共點布置，不再另行布設(shè)。樁頂沉降監(jiān)測點共10個，編號為CW01-CW09、CW20；坡頂沉降監(jiān)測點10個，編號CW10-CW19。

2.5 錨索應力監(jiān)測

基坑布設(shè)錨索應力計14個(其中第1層6個、第2層和第3層各4個)，布設(shè)于基坑南側(cè)和西側(cè)兩個面，各層交錯均勻布置，編號采用每層的流水號+樁號組成，如第一層M1-1(22)、M1-2(44)……，第二層M2-1(135)、M2-2(93)……。

圖2 監(jiān)測點位置圖

3 監(jiān)測結(jié)果分析

3.1 水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)

1)支護樁頂水平位移

2019年11月-2020年10月期間進行了61次冠梁水平位移監(jiān)測。從監(jiān)測數(shù)據(jù)看，各監(jiān)測點均有一定程度位移，位移量24-44mm之間，位移主要發(fā)生在基坑土方開挖期間，之后位移較為緩慢，基坑回填完畢后，各點已處于穩(wěn)定狀態(tài)。

監(jiān)測期間共有8個監(jiān)測點位移量超出控制值(30mm)，點號分別為CW01-CW04、CW20、CW05、CW06、CW07。西側(cè)支護樁頂位移主要發(fā)生在2020年1月至9月期間；南側(cè)樁頂位移主要發(fā)生在2020年1月至2月期間。基坑支護樁頂最大位移為44.1mm(CW03)，控制值為30mm。樁頂水平位移監(jiān)測位移量統(tǒng)計見表1。

表1 較大樁頂位移監(jiān)測點統(tǒng)計結(jié)果

續(xù)表1 較大樁頂位移監(jiān)測點統(tǒng)計結(jié)果

2)基坑坡頂水平位移

基坑坡頂各監(jiān)測點均有一定程度位移，位移量22-44mm之間，位移預警值為64mm，施工期間坡頂各點位移量均未達到預警值。

坡頂水平位移監(jiān)測位移量統(tǒng)計見表2。

表2 基坑坡頂位移數(shù)據(jù)統(tǒng)計

3.2 深層水平位移結(jié)果分析

從基坑支護樁測斜數(shù)據(jù)看，南側(cè)和西側(cè)樁體均有位移，其中西側(cè)樁體位移相對較大，監(jiān)測點ZCX01(141)和ZCX02(108)位移23mm；南側(cè)測斜點ZCX03(59)和ZCX04(09)位移12mm。位移最大點為ZCX01，點位位于基坑西側(cè)北段，位移量23.4mm(埋深1m)，樁體位移預警值為40mm。

表3 深層水平位移量較大監(jiān)測點統(tǒng)計

3.3 沉降監(jiān)測結(jié)果分析

2020年1月—2020年2月期間進行了基坑頂及周邊地表、管線沉降監(jiān)測；加固后的燃氣管線監(jiān)測時間2020年4月—2020年6月。從監(jiān)測數(shù)據(jù)上分析，基坑坡頂、樁頂及周邊地面、管線沉降較大，基坑坡頂沉降最大值為100.4mm，支護樁沉降最大62.7mm，周邊地面及管線最大沉降為72.2mm。沉降主要發(fā)生在基坑開挖期間，之后沉降較為緩慢，基坑回填完畢后，各點已處于穩(wěn)定狀態(tài)。

1)基坑周邊地表沉降

工程施工期間，基坑周邊9個監(jiān)測點沉降量超出控制值，主要為道路、供水和電力管線，點號分別為C01-C06、C08、C07(加固前燃氣管)、C11(加固前燃氣管)。各點沉降主要發(fā)生在2020年3月至2020年8月的基坑開挖期間，之后沉降較為緩慢。

沉降較大點數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表4。

表4 基坑周邊沉降較大點數(shù)據(jù)統(tǒng)計

續(xù)表4 基坑周邊沉降較大點數(shù)據(jù)統(tǒng)計

2)基坑南側(cè)燃氣管沉降

基坑土方開挖期間周邊地面沉降較大，為確保南側(cè)燃氣管道安全，施工期間進行了加固處理，燃氣管加固后進行變形監(jiān)測。從監(jiān)測數(shù)據(jù)看，加固后燃氣管道仍然存在不均勻沉降，沉降量2-18mm不等，其中S01、S05累計沉降量超出預警值(16mm),沉降較大點為S01-S07，點位位于基坑南側(cè)西段。沉降主要發(fā)生在2020年6月-8月期間，之后略有反彈現(xiàn)象，至監(jiān)測結(jié)束，燃氣管道處于穩(wěn)定狀態(tài)。

累計沉降較大點數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表5。

表5 燃氣管沉降較大點數(shù)據(jù)統(tǒng)計

3)基坑支護樁沉降

基坑支護樁位于西側(cè)和南側(cè)，施工期間進行了61次沉降監(jiān)測，從監(jiān)測數(shù)據(jù)看，支護樁各監(jiān)測點均在不同程度沉降，其中基坑西側(cè)沉降相對較大，點號分別為CW01、CW02、CW03、CW04、CW20。

本工程支護樁頂各點累計沉降11-63mm之間，其中最大沉降點為CW02(-62.7mm)，此點位于基坑西側(cè)中部。監(jiān)測點CW01-CW07、CW20累計沉降量均已超出控制值(20mm)，CW08沉降量超出預計值(16mm)。監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表6。

表6 基坑支護樁頂沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計

3.4 水位監(jiān)測

基坑周邊地下水進行了72次水位監(jiān)測，監(jiān)測孔共10個，其中基坑南側(cè)5個、西側(cè)5個。從監(jiān)測數(shù)據(jù)上看，各觀測孔水位變化量介于-2.57--3.93m之間。其中水位下降最大的點為SW07。水位累計變化數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表7。

表7 水位累計變化量統(tǒng)計

續(xù)表7 水位累計變化量統(tǒng)計

3.5 錨索應力監(jiān)測

從監(jiān)測變化情況分析：部分監(jiān)測點在錨索計安裝后應力損失較為明顯，如M1-1(22)、M1-3(68)、M1-4(103)、M1-5(125)、M1-6(146)、M2-4(33) M3-2(115)、M3-1(155)，針對部分應力監(jiān)測點進行了二次張拉,能夠達到安裝時的拉力值。隨著基坑的開挖，個別監(jiān)測點應力略有增大，如M2-1(135)、M2-2(93)。錨索拉力數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表8。

表8 錨索拉力數(shù)據(jù)統(tǒng)計

4 結(jié) 語

根據(jù)支護措施和現(xiàn)場情況，在基坑周邊布置了多個監(jiān)測點，監(jiān)測基坑的水平、垂直位移和錨索應力參數(shù)。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，有部分樁頂?shù)某两岛臀灰瞥^允許值，周圍管線存在不均勻沉降問題，基坑支護后對周圍環(huán)境影響較大。地下水變動對基坑穩(wěn)定性和變形速率具有較大的影響，且水位變動對基坑變形的影響具有一定的滯后效應。在基坑支護完成后應加強監(jiān)測，嚴格控制地下水位，避免造成基坑失穩(wěn)等事故。