肇慶市紫云大道隧道基坑監(jiān)測方法應(yīng)用與分析

史梓敏

(廣州港工程管理有限公司，廣東 廣州 510000)

1 引 言

現(xiàn)場監(jiān)測是確定基坑工程的定量化預(yù)測計算是否真正反映了工程實際情況的重要手段[1～7]。通過對基坑和周邊(構(gòu))建筑物等的監(jiān)測，及時了解它們的現(xiàn)狀和變形情況，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)與設(shè)計值進行比較，當(dāng)達到或超過警戒變形值時及時報警，必要時采取有力措施確保基坑支護結(jié)構(gòu)和周邊重要建(構(gòu))筑物的穩(wěn)定與安全[8～12]。本文結(jié)合紫云大道(南引道)升級改造工程隧道施工背景，詳細闡述了基坑監(jiān)測方法、監(jiān)測周期及報警值等，為今后類似工程的基坑監(jiān)測提供了參考。

2 工程概況

紫云大道(南引道)升級改造工程隧道經(jīng)跨越中心河、藕耕涌，與世紀(jì)大道、蓮金大道平交，終點為廣肇高速公路白土收費站，全長 4.687 km。世紀(jì)大道隧道基坑全長 418.5 m，寬度約為 30.5 m～31.3 m，基坑開挖總面積約1.36萬平方米，開挖深度約 2.5 m～10.8 m，其中泵房處基坑深度約 14 m。采用明挖順作法，垂直開挖支護方式施工。蓮金大道隧道為蓮金大道下穿紫云大道，由于蓮金大道暫未聯(lián)通，該隧道本次設(shè)計為預(yù)留，設(shè)計范圍僅含暗埋段，不含敞開段，在實施后對暗埋段兩端洞口進行臨時封堵。監(jiān)測基坑全長 110 m，寬約 39.1 m，基坑開挖總面積約 0.446 7萬平方米，開挖深度約 10.8 m，其中泵房處基坑深度為 14.8 m。采用明挖順作法施工，基坑支護方案同世紀(jì)大道隧道。

3 監(jiān)測方案及精度要求

3.1 監(jiān)測精度

基坑監(jiān)測內(nèi)容見基坑監(jiān)測點平面布置如圖1所示。

圖1 基坑監(jiān)測點平面布置圖

依據(jù)基坑支護設(shè)計圖要求、相關(guān)技術(shù)規(guī)范以及現(xiàn)場實際情況布置如表1所示。

監(jiān)測項目精度要求表 表1

續(xù)表1

各監(jiān)測項目的變形報警值如表2所示。

監(jiān)測報警值表 表2

此次位移監(jiān)測擬采取的監(jiān)測方法是極坐標(biāo)測量法。具體的步驟與方法如下：極坐標(biāo)測量測得的是位移監(jiān)測點的水平位移(X、Y)和垂直位移方向(Z)三維方向的位移值。能在緊急狀態(tài)下一天進行多個周期的測量。基準(zhǔn)點可設(shè)置在施工變形區(qū)域以外任意穩(wěn)定牢固的地方。

3.2 沉降觀測

在本監(jiān)測項目中沉降測量包括：周邊地表沉降監(jiān)測、周邊房屋沉降觀測，具體如下：

沉降監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)采用分級布設(shè)、逐級控制的基本原則，首先根據(jù)周邊地表沉降監(jiān)測點分布情況布設(shè)三個監(jiān)測基準(zhǔn)點，基準(zhǔn)點選置后應(yīng)與城市水準(zhǔn)點聯(lián)測；其次，根據(jù)監(jiān)測網(wǎng)的具體情況，宜布設(shè)工作基點，工作基點的選取應(yīng)視觀測點與基準(zhǔn)點的距離與通視條件而定。

沉降觀測點布設(shè)。如圖2所示，在埋設(shè)時與承包商聯(lián)系，與承包商的監(jiān)測點盡可能地重合。基坑周邊地表沉降監(jiān)測。監(jiān)測點參照相關(guān)規(guī)范及設(shè)計圖紙要求布置，測點用直徑 Φ10 mm的不銹鋼，頂部加工成半球狀，放入測點固結(jié)而成；如地面情況較差，測點的布置方法參照以上沉降基點的埋設(shè)方法。周邊房屋沉降觀測。觀測點原則上布于建筑物的四個角，離地面約 150 mm處。測點用直徑 Φ16 mm的螺紋鋼，前部加工成約90°的彎頭，頂部加工為半球形，彎頭和頂部圓頭涂防銹油漆而成。如圖2右圖所示。

圖2 房屋沉降監(jiān)測標(biāo)志

觀測與計算。作業(yè)過程中遵循三固定的原則，即固定人員、固定儀器、固定觀測路線。國家一等水準(zhǔn)測量的觀測要求為(數(shù)字水準(zhǔn)儀)：奇數(shù)站上為：后前前后，偶數(shù)站上為：前后后前，偶數(shù)站收鏡。

3.3 土壓力監(jiān)測

如圖3所示，根據(jù)設(shè)計文件要求及項目實際情況，在基坑周邊土體布置監(jiān)測點27個，每個監(jiān)測點處安裝布設(shè)一個土壓力計，具體位置根據(jù)本項目設(shè)計、勘探圖紙確定。采用鉆孔安裝法，即通過鉆孔和特制的安裝架將土壓力計埋入土體內(nèi)。具體步驟如下：①先將土壓力盒固定在安裝架內(nèi)；②鉆孔到設(shè)計深度以上 0.5 m～1.0 m；放入帶土壓力盒的安裝架；③回填封孔，并做好保護標(biāo)識，以免被破壞。

圖3 土壓力計安裝示例圖

現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)時，先將土壓力計上的導(dǎo)線與讀數(shù)儀對應(yīng)顏色的導(dǎo)線連接，然后讀取并記錄測試值。根據(jù)土壓力計附帶說明書提供的計算公式計算當(dāng)次結(jié)果，繪制應(yīng)力的歷程曲線，并指明施工工況，分析其應(yīng)力走勢，是否在設(shè)計允許和安全范圍內(nèi)。

3.4 圍護樁鋼筋應(yīng)力與支撐軸力監(jiān)測

如圖4所示，本隧道項目中，基坑采用一層或兩層支撐的支護形式。對于一層支撐，測點擬布設(shè)在一層支撐與開挖底面的中部處，此處的彎矩最大。對于兩層支撐，測點擬布設(shè)在一層與二層中部處和二層與開挖底面中部，此兩處位置的彎矩最大。根據(jù)設(shè)計文件要求及本項目實際情況，沿基坑縱向布設(shè)26個支撐軸力監(jiān)測點。

圖4 鋼筋應(yīng)力計安裝示例圖

砼支撐軸力監(jiān)測點的安裝：在砼支撐中，采用鋼筋應(yīng)力計進行測量支撐軸力，如圖5所示。

圖5 鋼筋應(yīng)力計安裝示例圖

在工程監(jiān)測過程中，當(dāng)基坑支護結(jié)構(gòu)處于正常狀態(tài)，每次外作業(yè)完成后當(dāng)天將監(jiān)測數(shù)據(jù)以電子郵件方式發(fā)送給業(yè)主、監(jiān)理；中期文字報告以周報形式每周定期送達業(yè)主或監(jiān)理。基準(zhǔn)點需要設(shè)置在遠離基坑邊緣以外沒有沉降的建筑物上或可能設(shè)置在市政用地上。以上基準(zhǔn)點雖然不會給所有者造成損害。但必須得到他們的許可。所有監(jiān)測點必須要求施工方給予保護，業(yè)主和監(jiān)理應(yīng)予以檢查和督促。基坑周邊房屋和構(gòu)筑物沉降觀測點雖然設(shè)置在被第三方監(jiān)測的建筑物墻面處。但需做好房主工作，使之配合保護第三方監(jiān)測點。

4 監(jiān)測成果與分析

在基坑工程施工期間，基坑頂水平位移變形較穩(wěn)定，變形量較小，各基坑頂水平位移監(jiān)測點最終累加值均未超設(shè)計預(yù)警值 21 mm。基坑頂豎向位移變形較穩(wěn)定，變形量較小，各基坑頂豎向位移監(jiān)測點最終累加值均未超設(shè)計預(yù)警值 21 mm。基坑周邊地面沉降變形較穩(wěn)定，變形量較小，各基坑周邊地面沉降監(jiān)測點最終累加值均未超設(shè)計預(yù)警值 21 mm。基坑周邊地面沉降變形較穩(wěn)定，變形量較小，各基坑周邊地面沉降監(jiān)測點最終累加值均未超設(shè)計預(yù)警值 7 mm。基坑圍護樁內(nèi)力變形較穩(wěn)定，變形量較小，各基坑圍護樁內(nèi)力監(jiān)測點最終累加值均未超設(shè)計預(yù)警值(70%容許值)。基坑支撐軸力變形較穩(wěn)定，變形量較小，各基坑支撐軸力監(jiān)測點最終累加值均未超設(shè)計預(yù)警值(70%容許值)。

在基坑工程施工期間，基坑樁體監(jiān)測點J28( 26.81 mm)深度 10.5 m處、J29(27.07 mm)深度 10.5 m處、J30(27.41 mm)深度 10.5 m處、J31(25.29 mm)深度 8.5 m處、J32(24.68 mm)深度 8.0 m處累計變化已超橙色預(yù)警值 24 mm。基坑回填后，經(jīng)連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示變形緩慢，變形速率較小，已逐漸趨于穩(wěn)定。其余監(jiān)測點在基坑工程施工期間較穩(wěn)定，變形量較小，均未超設(shè)計預(yù)警值 21 mm。在基坑工程施工期間，基坑周邊地下水位變化較穩(wěn)定，變形量較小，各基坑樁體測斜監(jiān)測點最終累加值均未超設(shè)計預(yù)警值 0.9 m。在基坑工程施工期間，基坑基底隆沉變形較穩(wěn)定，變形量較小，各基坑基底隆沉監(jiān)測點最終累加值均未超設(shè)計預(yù)警值 31 mm。根據(jù)監(jiān)測期(2017年4月17日～2018年4月25日)的監(jiān)測數(shù)據(jù)和巡查記錄，對周邊房屋沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示：

注：符號為“-”者為下沉，符號為“+”者上升。

在隧道及道路施工期間，由周邊房屋沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)累計變形量匯總表7可以看出，周邊房屋沉降監(jiān)測點C82、C83、C86、C87、C88、C89、C90、C91、C92、C93、C96、C97累計變化值已超紅色預(yù)警值 20 mm。隨著隧道主體及道路路面施工完成，隧道基坑回填后，在后續(xù)跟蹤監(jiān)測過程中，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示變形趨勢緩慢，變形速率較小。其余周邊房屋沉降監(jiān)測點在監(jiān)測期間內(nèi)變形量較小，均未超設(shè)計報警值。

周邊房屋沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)累計變形量匯總表 表3

5 結(jié) 論

基坑監(jiān)測項目繁多，其中圍護樁(墻)體水平位移和支撐軸力的監(jiān)測是重中之重，直接影響著基坑工程的安全，監(jiān)測控制指標(biāo)的確定則是基坑監(jiān)測的前提，監(jiān)測控制指標(biāo)是監(jiān)測工作的標(biāo)準(zhǔn)。在建筑工程中，進行深基坑測量工作的應(yīng)深入了解建筑屬性和施工要求，相關(guān)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守使用設(shè)備的原則和方法，結(jié)合現(xiàn)代建筑施工的要求，使用正確的工具完成深基坑施工的監(jiān)測工作。