排澇河河口水閘基坑監測方案及數據分析

袁 軍

（深圳市水務規劃設計院股份有限公司，廣東 深圳 518000）

1 引言

工程建設中經常需要開挖基坑，基坑開挖后其變形監測是十分重要的。每年，我國都有發生基坑垮塌的現象，帶來了嚴重的經濟損失甚至人員傷亡［1-3]。基坑支護是一個復雜的過程，通常采用放坡、排樁、錨噴等支護措施［4-6]。基坑支護完成后，需要結合現場環境，制定合理的監測方案，獲取基坑累積變形結果和變形速率，為預警提供數據支撐［7-9]，以便及時采取措施，減少損失。

2 工程概況

排澇河河口水閘是在拆遷場坪上開挖新建形成，設計泄流量326 m3/s，本基坑涉及水閘主要構筑物包括上游鋪蓋段、配電房段、閘室段、下游消力池段，前后總長72 m。閘室段總寬36 m，共3 孔，每孔凈寬皆為10 m，中、邊墩寬均為1.50 m。基坑平面尺寸L×B＝97.6 m×73.1 m，地下深度5.4 m～6.9 m（絕對標高-2.5 m～-4.0 m）。水閘基坑安全等級為三級，重要性系數為0.9。基坑總體采用放坡＋灌注樁支護方案。基坑開挖期間坑內采用排水溝+集水井的抽排排水方式。

3 基坑監測方案

3.1 水平位移監測

水平位移監測部位有：河口水閘基坑坡頂、基坑樁頂。（1）基坑坡頂共布設20 個位移監測點和沉降監測點，采用共點布置（PW1～PW20）。（2）基坑樁頂共布設24 個（其中4 個監測點CW03～CW06，在施工過程中被破壞，恢復編號為CW03A～CW06A）。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。水平位移監測采用極坐標法。

極坐標法是利用數學中的極坐標原理，以兩個已知點為坐標軸，以其中一個點為極點建立極坐標系，測定觀測點到極點的距離，測定觀測點與極點連線和兩個已知點連線的夾角的方法。

圖1 極坐標法計算簡圖

測定待求點C 坐標時，先計算已知點A、B 的方位角：

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

3.2 深層水平位移監測

監測對象：對基坑支護樁進行深層水平位移監測。（1）布設位置基坑支護灌注樁測斜點布置在基坑支護樁上，共布設7 個測斜點。深層水平位移監測方法如下：將測斜探頭插入測斜管，使滾輪卡在導槽上，緩導下至孔底，測量自孔底開始，自下而上沿導槽全長每隔0.5 m 測讀一次，每次測量時，將測頭穩定在某一位置上。測量完畢后，將測頭旋轉180°插入同一對導槽，按以上方法重復測量。

3.3 地下水位監測

基坑周邊進行地下水位監測，共布置2 個觀測點（SW04～SW05），基坑南北兩側各布置1 個。地下水位觀測擬采用SWJ-8090 型鋼尺水位計，該型水位計觀測精度為0.5 cm。地下水位觀測通過人工進行水位讀數并記錄。

3.4 垂直監測

沉降監測部位有：河口水閘基坑坡頂、基坑周邊電塔。基坑四周坡頂布設沉降監測點，本項目共布設監測點20 個（PW1～PW20）。基坑北側高壓電塔一座，共布設3 個監測點（C01～C03），點位布設在塔基位置，靠近基坑邊布設2 個，另側布設1 個。

圖2 監測點位置圖

4 監測結果分析

4.1 水平位移監測數據

從各監測點位移數據來看，基坑坡頂、基坑樁頂局部位置存在一定的位移變形，位移變化量在-3.9 mm～-24.3 mm 之間，其中累計位移量大于20 mm 的有：PW7、PW8、PW11、CW13。截止2019年3月15 日，各監測點位移變化量均小于預警值。

（1）監測點PW7、PW8，位于河口水閘基坑東側坡頂，位移變化較大期間在2018年10月10 日～2018年11月21 日，截止2018年11月28 日，位移數據變化趨于穩定（1 mm 以內）。

（2）監測點PW11，位于河口水閘基坑北側坡頂，位移變化較大期間在2018年10月15 日～2019年2月12 日，截止2019年3月13 日，位移數據變化趨于穩定（1 mm 以內）。

（3）監測點CW13，位于基坑北側冠梁，位移變化較大期間在2018年10月4 日～2019年1月9 日，截止2019年2月20日，位移數據變化趨于穩定（1 mm 以內）。

位移量較大監測點統計見表1，變形監測過程見圖3。

表1 位移量較大監測點統計

圖3 水平位移監測數據

4.2 深層水平位移結果分析

從各監測點深層水平位移數據來看，累計位移量在1.65 mm～-17.75 mm 之間，其中大于15 mm 的監測點為S04，位于基坑北側，深度0.5 m～2.0 m、3.0 m 處；其它監測點深層水平位移數據無較大變化（小于15 mm），各監測點深層水平位移變化量均小于預警值。

監測點S04 變形在2018年10月24 日～2018年11月19 日期間，截止2019年2月20 日，位移數據變化趨于穩定（1 mm 以內），此部位監測任務結束。

深層水平位移量較大監測點統計見表2。

表2 深層水平位移量較大監測點統計

4.3 沉降監測結果分析

從各監測點沉降數據來看，沉降變化量在0.7 mm～-29.7 mm之間，其中累計沉降量大于10 mm 的有：PW1、PW2、PW4～PW8、PW18、PW19，位于河口水閘基坑坡頂。截止2019年3月15 日，沉降變形最大監測點PW7（累計沉降-29.7 mm），位于排澇河河口水閘基坑東側坡頂，預警值80 mm，允許值100 mm；其它監測點沉降數據無較大變化（小于10 mm），各監測點沉降變化量均小于預警值。

（1）監測點PW1、PW2、PW4～PW6，位于基坑南側坡頂，沉降變化較大期間主要在2018年11月5 日～2019年1月26 日，截止2019年3月15 日，沉降數據無明顯變化（1 mm 以內），沉降數據趨于穩定，此部位監測任務結束。

（2）監測點PW7、PW8，位于基坑東側坡頂，沉降變化較大期間主要在2018年10月15 日～2018年11月21 日。截止2018年11月28 日，沉降數據無明顯變化（1 mm 以內），此部位施工完成，沉降數據趨于穩定，此部位監測任務結束。

（3）監測點PW18、PW19，位于基坑西側坡頂，沉降變化較大期間主要在2018年10月24 日～2019年1月21 日，截止2019年2月10 日，沉降數據無明顯變化（1 mm 以內），此部位施工完成，沉降數據趨于穩定，此部位監測任務結束。

本工程沉降量較大監測點統計見表3；沉降變化曲線圖見圖4。

表3 沉降量較大監測點統計

圖4 沉降監測過程

4.4 水位監測

本項目水位監測部位為：河口水閘基坑周邊地下水位。

從各監測點地下水位監測數據來看，地下水位監測點無明顯變化，最大變形監測點SW04（累計變化0.27 m），水位曲線圖見圖5。

圖5 水位曲線圖

從圖5 中可以看出水位在2018年10月底至11月初達到最大值，根據各變形監測點的變形數據可知，基坑在這段時間內發生了較大速率的變形，這表明地下水位對基坑變形有著較大的影響，在基坑支護作業完成后，應根據設計文件嚴格控制地下水位，做好排水措施，避免坑中雨水匯集，對基坑穩定產生不利影響。

5 結語

基坑工程支護是一個復雜的巖土工程問題，在采取了相關的治理措施后，仍需要加強監測以便及時獲取基坑變形數據，為基坑預警提供數據，在基坑出現大變形時及時采取措施，減少損失。排澇河河口水閘基坑開挖后，結合場地實際情況，在基坑周圍布置多個監測點，監測結果表明各監測點變形量滿足要求，基坑整體穩定性較好。地下水位的變動對基坑的變形量和變形速率有較大的影響。基坑支護工程應當重視排水工作。