復雜環境條件下深大基坑監測常見問題及處理措施分析

彭 偉

(上海市巖土工程檢測中心，上海 200000)

隨著城市建設的發展，地下空間的高利用率導致基坑周邊環境越來越復雜[1]。這就使現代建筑不得不通過提升土地地上與地下的利用率來獲得更大的收益[2]，深大基坑也逐漸在工程建設中占有重要地位，也意味著監測工作的難度不比以往。陳鵬[3]和張鴻斌[4]對建筑基坑監測時發生的常見問題進行分析，并提出了相應的糾正措施,因此建筑基坑位移測量工作能夠確保建筑項目的安全可靠[5-6]。在周圍具有大量緊鄰建筑的敏感環境下，深大基坑的開挖和建筑物的變形有著密切聯系，開始針對開挖方式與支護方式及其穩定性進行研究[7-10]。在此基礎之上，深大基坑和周圍建筑變形監測工作在整個基坑工程建設中占據重要地位[11-14]。結合深大基坑監測自身的特點，對監測過程中出現的常見問題分析，并提出相應的處理措施，通過工程實例加以分析，以期為類似的深大基坑工程建設提供一定的參考。

1 深大基坑監測的特點

1.1 深大基坑監測影響因素多

(1)在基坑施工階段，圍護工程、開挖、降水等各種因素產生水體、土體等側向壓力，在側向壓力的作用下基坑容易發生流沙、管涌甚至坍塌等險情，復雜的水文地質條件都將會對施工及周邊環境產生影響。

(2)基坑鄰近的建(構)筑物、地下管線、市政道路等復雜分布，會加大深基坑的監測工作難度。地下管道有無破損、泄露情況；周邊建筑物基礎深度且有無現狀裂縫出現；周邊道路行駛車輛超載造成道路出現裂縫、沉陷等情況；鄰近基坑及周邊環境情況息息相關。

(3)施工工期。基坑規模的擴大，同時意味著整個施工監測的周期可能會變長，但有些工程為降低成本而縮短工期，基坑開挖未按正常工序開挖，出現超挖現象，這會為整個基坑工程留下嚴重的安全隱患。

(4)現場施工環境復雜。施工工序涉及多種作業班組交叉作業，不同施工環境下的機械、設備，人員會產生各種噪音和振動，對基坑變形監測工作產生一定的外界影響。

1.2 時效性、高精度及等精度要求

為確保深大基坑的監測數據的可靠，其對監測工作時空效應具有較高的要求。基坑監測通常從樁基施工、基坑開挖、地下結構施工到回填土全過程動態監測，精度要求高。基坑監測工程盡可能做到等精度測量[15]。

2 深大基坑監測常見問題及處理措施

2.1 復雜環境下監測控制網布設

由于深大基坑周圍環境復雜，監測控制網的點位選取要求較為嚴格，保證在深大基坑周圍合理布設控制網有助于提高監測數據的精度。由于監測周期和外界因素影響，實際工程應用中由于控制網布設不合理而導致的監測數據失真情況普遍性存在。

處理措施：在進行監測控制網點位布設時，要保證控制點穩定可靠且標識清晰，選點時依據基坑邊線外2倍的基坑深度布設基準點，工作基點便于現場施測，基準點和工作基點應定期組織聯測工作，以本文為例，現場布設8個平面控制點覆蓋整個監測區，考慮到使測距、測角誤差在橫、縱坐標上均勻分布，網形為閉合導線網，引測外方向為施工平面控制網；布設4個水準控制點與施工高程控制點建立閉合環，并每個月聯測一次。

2.2 現場施工對監測精度影響

由于在基坑現場進行監測時會有很多施工班組同時交叉作業，由于施工場地的限制，人為因素，天氣環境條件等方面影響，可能會涉及監測成果的精度和穩定性，另外，由于作業班組人員和機械設備操作不當，可能會對已布設的監測點產生破壞或損毀，這也嚴重影響著基坑監測工作的進行。

處理措施：現場施工監測時，盡量避開施工工序影響大時段，對精度要求較高的監測項目施工間歇時進行施測。如，基坑支撐軸力監測、立柱沉降監測、墻體垂直和水平位移監測等，針對作業班組人員和機械設備操作不當引起監測點破壞的情況，現場監測點布設后應組織各參建方進行交底，加強現場巡視工作，點位破壞后應及時補設恢復測得初始值并取得圍護設計單位同意。以五里橋項目為例，其基坑監測頻率安排如表1所示。

表1 基坑監測頻率安排

在監測過程中，當監測點超出報警界限值或發生異常情況時，應當立即與項目監測負責人聯系，對該區域監測的頻率進行適當加密與反復監測確保數據真實反映情況，并及時向各參建方反饋。

2.3 鄰近地下管線位置的確定

本項目處于交通樞紐和居民區復雜的鬧市街區，周邊管線權屬單位較多，由于地下管線復雜且目前物探技術不夠成熟，對隱蔽管線探測可能不夠全面，對臨近地下管線位置的確定也變得十分困難。

處理措施：組織召集各管線權屬單位到場進行現場交底，摸清周邊管線情況再依據規范和管線單位要求布設監測點。地下管線監測點的埋設采用直接點或間接點，利用原有設備即在管線設備的窨井、蓋頭、表計閥門上布點或在管線正上方鉆孔布設。

3 工程實例

3.1 工程概況及周圍環境

本文以位于上海市黃浦區五里橋街道99街坊2/2地塊基坑信息化施工監測項目為例進行分析，綜合監測等級為一級基坑，開挖深度為12.2m～15.7m。

場地位于上海市黃浦區五里橋地區，其西側鄰近魯班路及其上方南北高架路(盧浦大橋引橋段)，場地北側靠近中山南一路及上方內環高架路，東側緊鄰蒙自路及其地下的地鐵13號線世博會博物館站，場地南面緊鄰龍華東路。場地四周道路均已建成通車，施工環境條件較為復雜。

3.2 監測結果及分析

整個基坑工程大體主分A、B、C、D、E五個區，為便于分析各監測內容在各分區施工階段的變化趨勢及變化量，除必要的基坑本體及支護結構的監測結果外，選取在復雜環境下具有代表性的監測數據繪制了曲線圖以便分析。

3.2.1 周邊建(構)筑物沉降監測

(1)居民小區。因距基坑工程區域較近，為重點監測對象。從監測報表中選取具有代表性階段數據，繪制成曲線圖如圖1。

圖1 挖土后魯班大樓豎向位移曲線(mm)

基坑B區及C區開挖監測范圍內有兩棟主樓、變電房、拍照小平房、門衛室，除了兩棟主樓為樁基礎之外其他都是條形基礎磚混建筑，主樓為24層高層建筑，變電房為兩層，拍照小平房和門衛室都是一層，根據圖3結合實際施工進度分析，隨著B區土方開挖完畢，至5月18日，挖土后鄰近建筑豎向位移累計量逐漸增加，四個腳點F24、F25、F26、F27沉降量分別為214mm、186mm、177mm、194mm。對于報警情況我方第一時間通知業主，業主聯系相關單位召開專題會議，最后由房檢單位出具相應的質檢報告，由總包進行外側的加固維修，由于臨近基坑開挖邊線，受開挖深度影響加上房屋地基基礎較差，累計變形量還在持續增加，專家提出要對建(構)筑物與圍護墻體之間土體進行壓密注漿措施，靠近變電房一側打斜孔注漿至變電房條形基礎下側，起到固結土體提高土體強度，從而控制建筑物沉降。

(2)高架橋橋墩。基坑周圍具有較多的高架橋墩，根據盧浦大橋及高架橋豎向位移累計變化量繪制對大橋橋墩的豎向位移情況進行分析，如圖2所示。根據圖2并結合監測數據可以看出，在施工期間，監測點數據總體變化量較小，變化速率平穩，期間未出現報警情況，主要原因分析橋墩基礎較基坑開挖深度較深且離基坑邊線較遠，總體變化在2～5mm之間。

圖2 高架橋橋墩豎向位移變化趨勢(mm)

3.2.2 周邊管線沉降監測

周邊管線沉降累計變形量趨勢如圖3～4所示。綜合圖3、圖4來看，在這個分區監測周期中，周邊管線監測點豎向位移變形較明顯，中山南一路的管線出現報警，在支撐拆除階段增加了斜拋撐后，管線沉降量變化速率總體穩定。B區在開挖施工過程中，于3月19號魯班路電力、信息、排水管線都開始出現累計量報警，變化量最大的點位在西側出入口，受基坑開挖及土方車出入重壓影響。最大沉降點號是XX4，達到98mm左右。

圖3 魯班路管線沉降累計量變化趨勢

圖4 中山南一路管線沉降累計量變化

3.2.3 鄰近地鐵側分層沉降監測

因基坑D、E區靠近運營地鐵13號線，為保證地鐵運營安全，對地鐵一側進行了土體分層沉降監測。選取具有超出預警值的深層土體沉降變化趨勢圖加以分析。如圖5所示。

圖5 D區域深層土體沉降變化趨勢

根據圖并結合實際施工進度分析，D區在開挖第二層土時，變化速率較小，隨著后續施工進度持續推進，監測點KN2的數據累計量變化最大，最大的監測斷面是KN2.2，達到76mm，超出報警值(報警值30mm)，一直延續至±0階段，才逐漸減緩變化速率。

4 結 論

本文總結了復雜環境條件下深大基坑監測常見問題及相應處理措施，結合上海市黃浦區五里橋基坑監測項目進行了具體分析，采用具體的處理措施有效地解決了深大基坑監測中常見的監測點破壞、現場施工的影響及鄰近地下管線位置確定三大問題，能夠保證基坑工程有條不紊的進行，為相似的工程項目提供了參考，具有一定的實際意義。