肇慶市紫云大道隧道基坑監測方法應用與分析

史梓敏

(廣州港工程管理有限公司，廣東 廣州 510000)

1 引 言

現場監測是確定基坑工程的定量化預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)建筑物等的監測，及時了解它們的現狀和變形情況，根據現場監測數據與設計值進行比較，當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構和周邊重要建(構)筑物的穩定與安全[8～12]。本文結合紫云大道(南引道)升級改造工程隧道施工背景，詳細闡述了基坑監測方法、監測周期及報警值等，為今后類似工程的基坑監測提供了參考。

2 工程概況

紫云大道(南引道)升級改造工程隧道經跨越中心河、藕耕涌，與世紀大道、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通，該隧道本次設計為預留，設計范圍僅含暗埋段，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大道隧道。

3 監測方案及精度要求

3.1 監測精度

基坑監測內容見基坑監測點平面布置如圖1所示。

圖1 基坑監測點平面布置圖

依據基坑支護設計圖要求、相關技術規范以及現場實際情況布置如表1所示。

監測項目精度要求表 表1

續表1

各監測項目的變形報警值如表2所示。

監測報警值表 表2

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

3.2 沉降觀測

在本監測項目中沉降測量包括：周邊地表沉降監測、周邊房屋沉降觀測，具體如下：

沉降監測基準網的布設采用分級布設、逐級控制的基本原則，首先根據周邊地表沉降監測點分布情況布設三個監測基準點，基準點選置后應與城市水準點聯測；其次，根據監測網的具體情況，宜布設工作基點，工作基點的選取應視觀測點與基準點的距離與通視條件而定。

沉降觀測點布設。如圖2所示，在埋設時與承包商聯系，與承包商的監測點盡可能地重合。基坑周邊地表沉降監測。監測點參照相關規范及設計圖紙要求布置，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 房屋沉降監測標志

觀測與計算。作業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。國家一等水準測量的觀測要求為(數字水準儀)：奇數站上為：后前前后，偶數站上為：前后后前，偶數站收鏡。

3.3 土壓力監測

如圖3所示，根據設計文件要求及項目實際情況，在基坑周邊土體布置監測點27個，每個監測點處安裝布設一個土壓力計，具體位置根據本項目設計、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。具體步驟如下：①先將土壓力盒固定在安裝架內；②鉆孔到設計深度以上 0.5 m～1.0 m；放入帶土壓力盒的安裝架；③回填封孔，并做好保護標識，以免被破壞。

圖3 土壓力計安裝示例圖

現場采集數據時，先將土壓力計上的導線與讀數儀對應顏色的導線連接，然后讀取并記錄測試值。根據土壓力計附帶說明書提供的計算公式計算當次結果，繪制應力的歷程曲線，并指明施工工況，分析其應力走勢，是否在設計允許和安全范圍內。

3.4 圍護樁鋼筋應力與支撐軸力監測

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。根據設計文件要求及本項目實際情況，沿基坑縱向布設26個支撐軸力監測點。

圖4 鋼筋應力計安裝示例圖

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

圖5 鋼筋應力計安裝示例圖

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

4 監測成果與分析

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

在基坑工程施工期間，基坑樁體監測點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警值 24 mm。基坑回填后，經連續監測數據顯示變形緩慢，變形速率較小，已逐漸趨于穩定。其余監測點在基坑工程施工期間較穩定，變形量較小，均未超設計預警值 21 mm。在基坑工程施工期間，基坑周邊地下水位變化較穩定，變形量較小，各基坑樁體測斜監測點最終累加值均未超設計預警值 0.9 m。在基坑工程施工期間，基坑基底隆沉變形較穩定，變形量較小，各基坑基底隆沉監測點最終累加值均未超設計預警值 31 mm。根據監測期(2017年4月17日～2018年4月25日)的監測數據和巡查記錄，對周邊房屋沉降監測數據匯總如表3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，由周邊房屋沉降監測數據累計變形量匯總表7可以看出，周邊房屋沉降監測點C82、C83、C86、C87、C88、C89、C90、C91、C92、C93、C96、C97累計變化值已超紅色預警值 20 mm。隨著隧道主體及道路路面施工完成，隧道基坑回填后，在后續跟蹤監測過程中，監測數據顯示變形趨勢緩慢，變形速率較小。其余周邊房屋沉降監測點在監測期間內變形量較小，均未超設計報警值。

周邊房屋沉降監測數據累計變形量匯總表 表3

5 結 論

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