高層建筑地下室的基坑變形監測探討

陳偉

(中國建筑材料工業地質勘查中心福建總隊,福建 福州350001)

當前城市化發展水平不斷提升,為了進一步節約土地資源,高層建筑越來越多。高層建筑本身有著較強的綜合性和復雜性,在施工的過程中必須要建立在安全的基礎上進行管理優化。針對地下室的深基坑施工來講,由于本身有著較為嚴格的安全管控原則,必須要做好變形監測,才可以為后續的施工體系以及整體工程的質量提升奠定基礎。因此分析深基坑施工技術的特點以及具體內容,建立在具體工程案例的角度結合監測技術以及施工技術展開論述,不僅是本文闡述的重點,也是進一步強化高層建筑施工質量的關鍵研究課題。

1 做好深基坑監測的要求及意義

首先從技術體系的應用意義來講,在深基坑開挖的過程中,由于土方卸載導致周圍的圍護體系性能下降,周邊的土體結構會逐漸向中間進行位移。這不僅會對施工過程造成較大的隱患,也會直接影響后期地下室結構的綜合質量,因此,做好深基坑監測,可以及時的把握深基坑施工期間的動態性因素。做好深基坑監測,也可以了解整體的施工過程是否會對周邊環境產生影響,并且制定調解方案,這能夠進一步提升地下室施工的有效性,在確保安全的同時,增強整體工程的經濟效益和社會價值。

從深基坑監測的內容角度來講,主要涉及到了以下幾個方面:常見的深基坑監測,以基坑支護體系監測以及周邊環境監測為主,支護體系監測主要涉及到了支護結構本身的性能檢測、立柱以及土體深層側向位移監測等。針對基坑周邊環境進行監測,涉及到了施工范圍內的建構筑物檢測、土壤土體環境監測、地表監測、地下水位監測、地下管線檢測等[1]。

整體的工程監測體系必須要有目的、有規劃的進行,這樣才可以滿足實際的施工需求,同時也能夠起到提升工程經濟價值的作用。在監測作業的過程中,首先需要根據監測數據了解基坑本體的實際變形情況,并且結合變形的數據進行信息反饋,制定基坑防護方案,利用數據監測了解周邊建構筑物以及地下管線是否存在異常情況,確保整體的基坑及周邊處于安全狀態。在監測期間必須要針對支護結構的實際性能和質量進行驗證,分析其是否能夠達到預先的設定要求,同時結合反饋出來的數據,了解工程的信息變動情況,結合不同環節進行施工進度調整和施工質量調整,確保實際的基坑施工能夠滿足地下室建設的要求。建立在這一系列目的的基礎上,落實地下室深基坑監測,已經成為了當前高層建筑施工過程中的重點,必須要受到多方的重視。

2 高層建筑地下室施工案例及監測體系

2.1 工程概況

為了進一步提升本文論述的科學性和有效性,文章借助了某高層建筑作為案例進行詳細分析,該工程的地上建筑共20層,地下室共3層,工程基礎以樁基礎為主,基坑的場地北側為城市公路,基坑頂部距離城市公路2.5 米,南側毗鄰7層的住宅樓,該住宅樓的基礎以樁基礎為主,基坑頂部距離住宅樓9.5米。西側緊挨9層住宅樓基礎以樁基礎為主,基坑頂部距離該住宅樓4.6 米,東側為淺基礎的印刷廠,距離基坑頂部9米,基坑周長共260米,結合前期的圖紙設計需求來講,基坑支護措施利用灌注樁和鋼筋砼配合支護。為了進一步的節省空間,在基坑施工過程中,建立在保護周圍建構筑物質量的基礎上,進行了地下空間的擴大和延展,在支護期間,嚴格落實地下水位控制,基坑開挖的深度為20米。在基坑北側,利用放坡掛網噴射混凝土的方式進行支護,西、南、東側利用土釘墻支護的方法進行支護,整體的基坑建成之后為一級基坑,相關沉降變形標準如表1所示。

表1 地下室升級坑變形監控標準

2.2 地下室深基坑變形監測技術體系

在深基坑開挖施工以及后期維護的過程中,必須要開展持續性的變形監測,這其中監測的對象及技術主要為以下幾個方面。

2.2.1 水平及垂直位移監測

本次工程的主要深基坑支護方式以土釘墻和混凝土墻為主,為了進一步提升支護結構的性能和質量,在東、南、西三側的土釘墻上共設置了近1100個水平的監測點,設置了150個垂直的檢測點,在北面的混凝土支護結構上設置了104個水平監測點,35個垂直檢測點。利用沖擊鉆在支護結構上鉆出20厘米的孔洞,在其中灌入稀釋水泥漿,將對中裝置置入孔洞中,并且抹平頂部。整體工程中水平位移監測利用電子全站儀進行,以坐標監測法作為主要的方法,利用電子水準儀進行垂直方向的位移監測,通過往返監測的方法進行作業[2],為了進一步提升監測結果的精準度,在監測作業的過程中,必須要嚴格按照相關技術體系作為依據進行操作。詳細的水平監測結構原理如圖1所示。

圖1 水平監測原理

2.2.2 地下室基坑深層的水平位移監測

針對深層結構進行監測,主要以其水平位移作為監測對象,本工程選用的監測設備以斜測儀為主。首先需要檢查納入地基結構中的斜側管內部是否通暢,通過測模擬測頭進行檢測,其次,分析斜測儀自身的工作狀態是否完好,并且在導槽中放入側頭導輪,將測頭緩慢的下放到導管的底側。接下來每下降50厘米,進行一次數據取讀和記錄,完成整體測量之后,將測頭旋轉180度,再次進行重復測量。將首次測量得出的數據與第二次測量得出的數據進行讀數對比,分析讀數是否存在異常情況,并且針對異常讀數進行重新測量,分析是否存在誤差,檢查整體設備的運行狀態,盡量避免差異性的存在。經過深層水平位移監測之后,其結果在前期緩慢增加,中期呈現著較大的上下波動情況,后期逐漸趨于穩定,最大的監測值并沒有達到警報值,證明基坑邊坡以及結構較為穩定。

2.2.3 錨桿拉力及土釘檢測

本工程的錨桿拉力以及土釘檢測作業利用振弦讀數儀以及錨索測力計進行操作。首先錨桿加鎖之前,需要結合實際的操作規范將錨桿拉力計,置于錨桿的頂端,將拉力計的電纜設置在便于測量的位置,然后加鎖固定[3]。通過拉力計獲取錨桿初期的頻率數值,并且將其記錄下來,利用檢測了解垂直位移的變化和水平位移的變化結果。綜合整體的變化,結果來看在中間呈現著較強的波動狀態,后期逐漸平穩,最大值并未達到警報標準,證明土釘及錨桿的性能符合實際的施工需求[4]。

2.2.4 基坑的地下水位檢測

地下水位監測將直接影響整體基坑的實際施工安全性,本工程中的地下水位監測利用電測水位儀進行作業,在高程測量的過程中,利用四等水準水位觀測井固定點進行測量,每一次測量井口的固定點數值以及水平數值。將兩次測量得出的結果進行對比,其數值差異應該控制在一厘米以內,取兩次測量的整體平均值,最終得出水位高程的實際數據[5]。經過地下水位測量之后,得出該工程的最高水位點為28.5 厘米,符合基坑允許水位的范圍標準,水位最高點在整體機坑的北側邊坡區域出現,其變形曲線在前期快速增加,中期緩慢減小,后期平穩發展表明,在整體的深基坑施工期間,基坑水位始終處于增長狀態,不會對基坑邊坡造成影響。具體的地下水位監測原理如圖2所示。

圖2 深基坑地下水位監測結構原理

結束語

綜上所述,在當前的高層建筑地下室施工過程中,為了進一步提升整體工程的施工有效性,確保施工期間的安全管控質量,必須要做好深基坑工程變形監測。要結合前期的施工圖紙落實變形監測方案的制定,結合具體的施工流程及時的做好水平及垂直位移監測,進行深層結構水平監測。落實好地下水位以及相關附屬設施的應力監測,在此基礎上,嚴格按照具體的施工規范進行操作,對比相關數據的差異進行針對性管控。針對工程有安全影響的因素,快速的進行調整,并且嚴格做好周邊環境監測,這樣才可以提升深基坑施工的穩定性和有效性,促進基坑工程的全面管控。