廣州軌道交通萬(wàn)頃沙車(chē)輛段綜合樓基坑開(kāi)挖與監(jiān)測(cè)措施

徐順明，吳曄暉，陳偉強(qiáng)，劉甲紅

（1廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣東廣州 510330；2廣東普藍(lán)地理信息服務(wù)有限公司，廣東廣州 510665）

1 工程概況

萬(wàn)頃沙車(chē)輛段為廣州軌道交通線網(wǎng)列車(chē)檢修基地，位于南沙區(qū)萬(wàn)頃沙鎮(zhèn)，長(zhǎng)約1960m，寬約460m，占地面積約50.69hm2，是負(fù)責(zé)十八號(hào)線和二十二號(hào)線配屬列車(chē)的維修基地。基地內(nèi)設(shè)置綜合樓、運(yùn)轉(zhuǎn)綜合樓、聯(lián)合檢修庫(kù)鏇輪庫(kù)、物資庫(kù)、雜品庫(kù)、清洗庫(kù)、運(yùn)用庫(kù)、調(diào)機(jī)工程車(chē)庫(kù)、主變電站、污水處理站及兩條試車(chē)線。綜合樓設(shè)計(jì)場(chǎng)坪標(biāo)高（廣州城建高程）8.80m，軌面標(biāo)高8.65m。廠區(qū)東北角設(shè)綜合樓。建筑層數(shù)為地上17層，地下1層。綜合樓分為辦公塔樓、司機(jī)公寓、裙樓三部分，總建筑面積為41349.2m2，總高72.2m。綜合樓基坑長(zhǎng)約132m，寬約55m，坑深2.8～5.85m，建筑總面積約為41349m2，建筑基底面積5125.92m2，如圖1、圖2所示。

圖1 綜合樓基坑施工圖

圖2 萬(wàn)頃沙車(chē)輛段綜合樓效果圖

2 基坑設(shè)計(jì)與施工

2.1 基坑設(shè)計(jì)

綜合樓基坑底采用三軸攪拌樁加固，分段采用放坡+水泥土墻、放坡+單排鋼板樁、放坡+雙排鋼板樁三種支護(hù)形式。

2.2 基坑施工

按照先圍護(hù)樁、后結(jié)構(gòu)樁的順序進(jìn)行施工，控制工程及重點(diǎn)工程優(yōu)先開(kāi)工，并根據(jù)施工條件采取分塊、分層開(kāi)挖施工方式，平行流水施工。先完成基坑三軸攪拌樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)及地基加固施工，然后對(duì)綜合樓鉆孔樁基礎(chǔ)進(jìn)行施工，在地面完成靜載及抗拔檢測(cè)后，用施工鋼板樁圍護(hù)，隨后進(jìn)行基坑開(kāi)挖。施工順序如圖3所示。

圖3 施工總體流程圖

（1）基坑基底采用三軸攪拌樁加固。基底裙邊密排三軸攪拌樁，加固深度5m。

（2）放坡+水泥土墻及鋼板樁支護(hù)。該段基坑深度為2.6～3.1m，放坡高度1.15m，坡率1∶1.5，坡面噴射C15混凝土，同時(shí)設(shè)置泄水孔，坡頂設(shè)截水溝，坑底設(shè)排水溝。水泥土墻頂標(biāo)高為4.5m，采用直徑0.85m的三軸攪拌樁，樁間距為0.6m。水泥土墻頂部設(shè)置0.2m厚C30混凝土板，如圖4、圖5所示。

圖4 水泥土墻支護(hù)斷面圖

圖5 單排鋼板樁支護(hù)斷面圖

（3）基坑坑頂或放坡平臺(tái)應(yīng)設(shè)置截水溝，坑底設(shè)置排水溝，并在適當(dāng)位置設(shè)置集水井，集水井約每30m布置一個(gè)，基坑采用坑內(nèi)降水措施。

（4）基坑頂部設(shè)置防護(hù)欄桿，以防人員墜落。

2.3 基坑排水處理

主要采用三軸攪拌樁止水，場(chǎng)地排水則利用截水溝、排水溝、集水坑、水泵抽排,形成排水系統(tǒng)，如圖6所示。

圖6 基坑排水平面圖

2.4 基坑特點(diǎn)及開(kāi)挖需采取的措施

2.4.1 特點(diǎn)

基坑位于回填魚(yú)塘區(qū)，軟土層較厚，采用三軸攪拌樁擋土墻+鋼板樁圍護(hù)是該工程的一大特點(diǎn)。

基坑開(kāi)挖分4～5個(gè)工作面，鋪開(kāi)面積大，故合理的施工順序、有效的運(yùn)土線路是施工籌劃的重點(diǎn)；基坑跨度較大，開(kāi)挖出土平臺(tái)預(yù)留、坑內(nèi)土方翻倒、高性能開(kāi)挖設(shè)備配備，是施工組織的重點(diǎn)；監(jiān)控量測(cè)頻率及反饋信息化是基坑施工的重點(diǎn)。

2.4.2 采取的措施

開(kāi)挖前，需嚴(yán)格按照檢測(cè)要求對(duì)三軸攪拌樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)；開(kāi)挖過(guò)程中，密切注意支護(hù)的滲漏水情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)基坑滲漏水時(shí)，及時(shí)進(jìn)行堵漏，回填土反壓并注漿止水。基坑周邊禁止堆載。

該區(qū)域軟土層較厚，開(kāi)挖區(qū)域基底雖經(jīng)三軸攪拌樁加固，但電梯井、集水坑為“坑中坑”結(jié)構(gòu)，坑深達(dá)3.5m，放坡開(kāi)挖深度達(dá)到7.35m，坑底加固區(qū)厚度僅為1.25m。如開(kāi)挖時(shí)基底載荷超限，將導(dǎo)致深坑底面變形、隆起、邊坡滑移。

開(kāi)挖至基底時(shí)，應(yīng)及時(shí)施作墊層封底。基坑底嚴(yán)禁堆放材料，機(jī)械盡量遠(yuǎn)離深坑邊沿。如出現(xiàn)深坑底面變形、隆起，應(yīng)采用鋼板樁進(jìn)行深坑邊坡加固，如效果較差，則回填深坑。該區(qū)域采用雙重旋噴進(jìn)行局部地基加固。

3 綜合樓基坑施工監(jiān)測(cè)內(nèi)容

3.1 監(jiān)測(cè)范圍、監(jiān)測(cè)周期及監(jiān)測(cè)等級(jí)

3.1.1 監(jiān)測(cè)范圍

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及監(jiān)測(cè)規(guī)范要求，基坑外圍0.7倍開(kāi)挖深度范圍為主要影響區(qū)域，基坑外邊0.7～2倍開(kāi)挖深度范圍為次要影響區(qū)域，2倍開(kāi)挖深度范圍以外為可能影響區(qū)域，含基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊土體、道路、地下水位等。

3.1.2 監(jiān)測(cè)等級(jí)

根據(jù)《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB 50911—2013）監(jiān)測(cè)等級(jí)劃分，該基坑屬于三級(jí)基坑[2]。

3.2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容與對(duì)應(yīng)儀器設(shè)備

對(duì)綜合樓基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容及對(duì)應(yīng)儀器設(shè)備如表1所示。

表1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及監(jiān)測(cè)儀器對(duì)應(yīng)表

3.3 基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)方法與要求

監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)在基坑施工影響范圍外穩(wěn)定的地方。布設(shè)4個(gè)水平位移觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，且使其相互通視（圖7），布設(shè)3個(gè)豎向位移觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)[3]（圖8）。在監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)周?chē)b上護(hù)欄，在護(hù)欄上懸掛標(biāo)識(shí)標(biāo)牌，噴涂警告標(biāo)語(yǔ)，粘貼反光車(chē)貼進(jìn)行保護(hù)，以避免施工破壞。

圖7 平面觀測(cè)墩

圖8 普通水準(zhǔn)基點(diǎn)

監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)分兩部分[4]：

（1）平面控制網(wǎng)：用于各水平位移監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的平面控制起算基準(zhǔn)；

（2）水準(zhǔn)控制網(wǎng)：用于各垂直位移監(jiān)測(cè)項(xiàng)目（即沉降監(jiān)測(cè)）的高程控制起算基準(zhǔn)。

3.4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)方法與要求

3.4.1 水平及垂直位移

（1）測(cè)點(diǎn)布置

原則：測(cè)點(diǎn)布設(shè)在基坑圈梁、鋼板樁、圍護(hù)樁頂部等固定的地方，埋設(shè)方便、不易損壞，能真實(shí)反映基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁（墻）頂部的側(cè)向變形；圍護(hù)墻頂?shù)乃胶拓Q向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿基坑周邊埋設(shè)，周邊中部、陽(yáng)角處應(yīng)埋設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平和豎向間距約為20m，每邊監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)目為3個(gè)以上。水平和豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)可以共用，監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在圍護(hù)墻頂、鋼板樁頂或基坑坡頂上[5]。

（2）監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)

綜合樓周邊的水平、垂直位點(diǎn)埋設(shè)在場(chǎng)坪周邊樁基混凝土擋土墻上或自制觀測(cè)樁上。觀測(cè)樁采用C30鋼筋混凝土預(yù)制，斷面采用15cm×15cm正方形，長(zhǎng)度為1.7m，并在樁頂安裝Leica小棱鏡頭和沉降觀測(cè)點(diǎn)（圖9）。采用開(kāi)挖埋入或打入等方法埋置，樁周上部50cm用混凝土固定，確保邊樁埋置穩(wěn)固。水平位移與沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)使用同一樁點(diǎn)，并與相應(yīng)的墻體水平位移的位置對(duì)應(yīng)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)周邊安裝鋼筋籠，并在鋼筋籠上貼反光貼進(jìn)行保護(hù)，且設(shè)立明顯標(biāo)志（圖9）。

圖9 Leica小棱鏡頭及沉降觀測(cè)點(diǎn)

布置綜合樓基坑地表沉降點(diǎn)33個(gè)（點(diǎn)號(hào)為DBC01-1～DBC18-1）、支護(hù)樁墻頂部豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)18個(gè)（點(diǎn)號(hào)為ZQC01～ZQC18）、地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)9個(gè)（點(diǎn)號(hào)為DSW01～DSW09）、支護(hù)樁墻頂部水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)18個(gè)（點(diǎn)號(hào)為ZQS01～ZQS18）、支護(hù)樁墻體水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)7個(gè)（點(diǎn)號(hào)為ZQT01～ZQT07）、土體深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)18個(gè)（點(diǎn)號(hào)為T(mén)ST01～TST18），如圖10所示。

圖10 綜合樓監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖

3.4.2 深層水平位移監(jiān)測(cè)

（1）測(cè)點(diǎn)布置

通過(guò)預(yù)埋的測(cè)斜管測(cè)探圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形。按要求將測(cè)斜管埋設(shè)在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)有可能發(fā)生變形的位置上，如圖11所示。

圖11 深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)景和埋設(shè)圖

（2）埋設(shè)與安裝要求

圍護(hù)樁內(nèi)測(cè)斜管埋設(shè)順序：先定位，再將測(cè)斜管綁在鋼筋籠主筋上，封死管底校準(zhǔn)測(cè)斜管方向，再下鋼筋籠，然后澆注混凝土，測(cè)讀其初始值。

另外，需要注意的是：①底部應(yīng)和鋼筋籠底部持平或略低于鋼筋籠底部，頂部達(dá)到地面；②測(cè)斜管和支護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼筋籠捆綁埋設(shè)，間距不宜大于1.5m。測(cè)斜管和鋼筋籠的固定要穩(wěn)，防止?jié)仓炷習(xí)r，測(cè)斜管和鋼筋籠脫落。操作時(shí)，應(yīng)注意測(cè)斜管的縱向扭轉(zhuǎn)，如果產(chǎn)生極小的扭轉(zhuǎn)角度，都可能導(dǎo)致測(cè)斜儀探頭被導(dǎo)槽卡住[6]；③測(cè)斜管綁扎時(shí)應(yīng)調(diào)正方向，使管內(nèi)的一對(duì)測(cè)槽垂直于測(cè)量面。

（3）測(cè)點(diǎn)保護(hù)

測(cè)斜管安裝完成后，應(yīng)在管口安裝一個(gè)約1m的套管，以防在破除圍護(hù)樁頂混凝土?xí)r被損壞。測(cè)斜管口附近混凝土采用小型機(jī)具進(jìn)行局部鑿除，以便保護(hù)測(cè)斜管。

用混凝土包裹測(cè)斜管露出冠梁的部位，并蓋上管蓋，刷上黃黑漆，設(shè)立明顯標(biāo)識(shí)。

3.4.3 地下水位觀測(cè)孔布設(shè)

用地質(zhì)鉆孔方法埋設(shè)測(cè)點(diǎn)，要確保孔深度能測(cè)出施工期間產(chǎn)生的水位變化量。安裝測(cè)孔時(shí)，也要保證能測(cè)出施工時(shí)水位的變化。用地質(zhì)鉆機(jī)鉆直徑Φ89mm的孔，水位孔的深度在坑外孔深同基底同深，坑內(nèi)孔深達(dá)到基坑底以下1～2m為宜。成孔后，放入裹有濾網(wǎng)的水位管，再用黏土進(jìn)行封填，防止地表水流入。水位管用Φ55mm的PVC塑料管作濾管，管底加蓋密封，下部留出0.5～1.0m深的沉淀管，上部再留出0.5～1.0m作為管口段，以保證封口質(zhì)量，如圖12、圖13所示。

圖12 水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)示意圖

圖13 水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)物圖

3.5 基坑監(jiān)測(cè)儀器及精度

3.5.1 測(cè)量與監(jiān)測(cè)設(shè)備

該項(xiàng)目的測(cè)量和監(jiān)測(cè)儀器如表2所示。

表2 測(cè)量與監(jiān)測(cè)儀器

3.5.2 控制測(cè)量精度要求

平面控制網(wǎng)，按精密導(dǎo)線精度要求進(jìn)行，高程控制網(wǎng)符合國(guó)家二等水準(zhǔn)精度要求。

觀測(cè)要求：高程監(jiān)測(cè)基點(diǎn)用數(shù)字水準(zhǔn)儀TrimbleDiNi03配合銦瓦條碼尺實(shí)測(cè)，外業(yè)觀測(cè)符合《建筑變形測(cè)量規(guī)范》中“二級(jí)”水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求。觀測(cè)前對(duì)水準(zhǔn)儀和銦瓦尺進(jìn)行校驗(yàn)。

觀測(cè)方法：按往返觀測(cè)實(shí)行，往測(cè)奇數(shù)站讀數(shù)為“后—前—前—后”，偶數(shù)站讀數(shù)為“前—后—后—前”；返測(cè)奇數(shù)站讀數(shù)為“前—后—后—前”，偶數(shù)站讀數(shù)為“后—前—前—后”。往測(cè)轉(zhuǎn)為返測(cè)時(shí)，兩根銦瓦條碼尺互換，測(cè)站視線長(zhǎng)、視距差、視線高與限差符合規(guī)范要求。

高程控制網(wǎng)外業(yè)觀測(cè)完成后，對(duì)外業(yè)手簿進(jìn)行檢查，各水準(zhǔn)環(huán)閉合差計(jì)算合格后方可進(jìn)行內(nèi)業(yè)平差計(jì)算。內(nèi)業(yè)計(jì)算采用嚴(yán)密平差計(jì)算，高程成果取位至0.01mm。

3.5.3 基坑監(jiān)測(cè)方法

主要采用水準(zhǔn)儀施測(cè)沉降數(shù)據(jù)。起算點(diǎn)為已知水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)，測(cè)出每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的相對(duì)標(biāo)高作為初始標(biāo)高值，將每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高與這個(gè)初始標(biāo)高值相比較，便可得出每次測(cè)量的該點(diǎn)的沉降值。

采用全站儀施測(cè)位移數(shù)值。起算點(diǎn)為平面基準(zhǔn)點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量控制點(diǎn)與觀測(cè)點(diǎn)之間位移的變化量，計(jì)算出基坑在某點(diǎn)的位移值。

基坑開(kāi)挖期間，按要求每天測(cè)兩次，地下室結(jié)構(gòu)2d測(cè)一次，直到地下室結(jié)構(gòu)完工為止，遇到特殊變化應(yīng)該加密測(cè)量。測(cè)量者應(yīng)及時(shí)整理觀測(cè)手簿，發(fā)現(xiàn)位移（或沉降）有異常、超過(guò)警戒值或基坑圍護(hù)不穩(wěn)定時(shí)，馬上停止基坑開(kāi)挖，立即處理，并及時(shí)向業(yè)主、設(shè)計(jì)及監(jiān)理單位報(bào)告。

3.6 監(jiān)測(cè)觀測(cè)頻率、控制參數(shù)及預(yù)警

基坑監(jiān)測(cè)頻率如表3所示，基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、內(nèi)容、測(cè)點(diǎn)布置、報(bào)警值等如表4所示。

表3 基坑監(jiān)測(cè)頻率

表4 基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、內(nèi)容、測(cè)點(diǎn)布置、報(bào)警值等一覽表

預(yù)警分級(jí)：（1）當(dāng)變形監(jiān)測(cè)的絕對(duì)值、速率值雙控指標(biāo)或兩者之一達(dá)到控制值的70%時(shí)，為黃色預(yù)警；（2）當(dāng)變形監(jiān)測(cè)的絕對(duì)值、速率值雙控指標(biāo)或兩者之一達(dá)到控制值的85%時(shí)，為橙色預(yù)警；（3）當(dāng)變形監(jiān)測(cè)的絕對(duì)值達(dá)到或超過(guò)控制值的100%時(shí)，為紅色預(yù)警。

3.7 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目精度

根據(jù)國(guó)家二等測(cè)量規(guī)范（GB/T 12897）的精度要求，各項(xiàng)目監(jiān)測(cè)精度：場(chǎng)坪周邊土體水平位移及沉降、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁（墻）頂水平位移及沉降、深層水平位移監(jiān)測(cè)均為±1.0mm，地下水位為±5mm。

3.8 觀測(cè)提交成果報(bào)告

對(duì)監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行整理，并提交以下成果報(bào)告：（1）周邊建筑物、道路沉降觀測(cè)成果統(tǒng)計(jì)表（表5），時(shí)間、位移量（T～S）曲線圖；（2）基坑水平位移觀測(cè)成果表，時(shí)間、位移量（T～S）曲線圖；（3）基坑監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平面布置圖；（4）基坑監(jiān)測(cè)分析報(bào)告。

表5 萬(wàn)頃沙車(chē)輛段綜合樓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)本周變形最大值統(tǒng)計(jì)表

3.9 基坑監(jiān)測(cè)報(bào)警時(shí)的應(yīng)急措施

（1）當(dāng)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏或由于降水而導(dǎo)致坑外建筑物、道路出現(xiàn)下陷時(shí)，當(dāng)臨近建筑物的豎向位移值大于警戒值（3mm/d）時(shí)，應(yīng)立即停止降水和施工挖土，并迅速用堵漏材料處理。應(yīng)同時(shí)通知設(shè)計(jì)、監(jiān)理、業(yè)主等單位，研究制定下一步措施。

（2）當(dāng)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平或豎向位移超出警戒值后，應(yīng)立即停止挖土并及時(shí)按預(yù)案處理。

（3）當(dāng)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)土體出現(xiàn)滲漏等情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取有效的堵漏止水措施。

（4）當(dāng)基坑周邊圍護(hù)結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)嚴(yán)重漏水時(shí)，可通過(guò)注漿加強(qiáng)止水。深孔注漿要求水泥注漿壓力為0.5～1.0MPa，并采用42.5級(jí)以上的普通硅酸鹽水泥配制注漿，也可根據(jù)需要添加外加劑及摻合料，用量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。水泥漿液的水灰比為1.0～1.5。

3.10 現(xiàn)場(chǎng)巡查

每天對(duì)基坑周邊進(jìn)行巡查并做好記錄。定期對(duì)民居進(jìn)行巡查，加強(qiáng)對(duì)舊有裂縫的監(jiān)測(cè)，并查看是否有新增裂縫。基坑檢查巡查表如表6所示。

表6 基坑檢查巡查表

4 結(jié)語(yǔ)

萬(wàn)頃沙地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，基坑范圍內(nèi)的填土層、軟土層及砂層力學(xué)性質(zhì)較差，在強(qiáng)降雨的情況下會(huì)加劇基坑的不穩(wěn)定性，且風(fēng)化巖具有遇水易崩解的特性，處理不當(dāng)容易誘發(fā)基坑崩塌、產(chǎn)生滑坡。萬(wàn)頃沙車(chē)輛段綜合樓基坑項(xiàng)目處理效果較好，有兩個(gè)方面的原因：一是設(shè)計(jì)人員工作周密，二是施工和監(jiān)測(cè)配合密切。首先，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)信息反饋指導(dǎo)施工過(guò)程，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和巡查了解設(shè)計(jì)的強(qiáng)度，降低了成本，可為今后設(shè)計(jì)提供依據(jù)；其次，監(jiān)測(cè)與設(shè)計(jì)人員提前熟悉施工環(huán)境，有針對(duì)性地布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)施工動(dòng)態(tài)，預(yù)報(bào)施工險(xiǎn)情，及時(shí)做好了安全補(bǔ)救措施，可為車(chē)輛段綜合樓施工提供借鑒。