官棠泵站基坑監測方案研究

李軍峰

(廣東科衡工程檢測有限公司，廣東 佛山 528000)

1 工程概況

官棠泵站位于佛山市高明區，基坑最大寬約37 m。基坑干堤箱涵至進水前池區域開挖底標高為-3.10～3.75 m，清污機閘開挖底標高為-3.10 m，自排涵至出水池區域開挖底標高為-2.90～4.30 m，壓力涵至出水池區域開挖底標高為0.20～-2.20 m。

根據工程安全管理的實施細則，該工程基坑需進行安全監測，綜合考慮官棠泵站建筑物地基的挖掘深度、地形地質狀況和周圍環境等因素后，該基坑主要采取了鋼板樁、工法樁、灌注樁和預應力混凝土內撐的支護形式。

2 監測方案設計

2.1 監測內容

基坑施工的主要監測項目，應當與地基設計、施工方法相配套，并根據主要檢測對象的關鍵部位，進行重點監測、專項配套并建立合理的、完善的檢測體系。本工程中引水池、清污機閘及出水池U型板樁基坑為一級，其余基坑為二級。

依據《建筑基坑工程監測技術標準》(GB 50497—2019)和監測設計圖紙，結合工程項目實際情況，擬定官棠泵站基坑工程的具體監測項目主要包括：支護樁頂部沉降和水平位移監測、樁后土體深層水平位移、支撐結構立柱沉降監測、支撐軸力監測、裙邊加固攪拌樁沉降和水平位移監測、坑外地下水位監測、周邊地表沉降監測、周邊建筑沉降和水平位移監測、周邊建筑傾斜監測和裂縫寬度[1]，具體埋設位置如表1所示。

2.2 監測時間與頻率

各監測項目在地基支護進行前，應測得不少于兩個穩定的基準值，一般情況下監測次數按表2進行。當基礎結構變化大于標準范圍或現場要求變動過大時需進行加密監測；當有重大危險情況發生跡象時，需進行連續監測。

當監測項目達到指定控制值時，應急措施如下：

(1)當監測項目控制值達到70%時為警戒值，需按照應急計劃書，實施緊急預案計劃；討論措施的實施效果，在工程影響范圍內應用其他措施；訂正緊急預案，例如微小變形、評估監測范圍周邊建筑物和基坑圍護結構的影響，研究變化趨勢并做出預測。

(2)當監測項目超過限制值時，施工單位將與設計、監理等有關部門實施應急預案措施，并制定緊急預案，可能包括停止在受影響地段的建筑施工以及采取降低地面的變形措施；提供了詳盡的研究報告，并對建筑方式和建筑結構的變形、加固以及與地面反應等提供了方法[2]。

表1 監測項目及埋設監測點

表2 監測頻率

3 監測方案原理分析

3.1 基準點的布設與保護

根據現場情況，擬在監測區域埋設三個基準點進行變形觀測，三個基準點均在距離開挖變形范圍以外相對穩定位置，能完整覆蓋整個測區并保證在監測期內不被破壞，基準點埋設方法擬采用現場挖坑澆筑混凝土，埋置好后嚴防碰動和破壞。

3.2 水平位移監測

水平位移監測點計劃采用自由設站坐標法，將L型直角棱鏡安裝或焊接于監測面上并在周邊做出標識，盡可能選擇不受施工干擾的時間段，便于提高測量精確度，觀測時盡量減少設站次數。在觀測過程中，選取合適的地點架設儀器，至少與兩個自由設站控制點通視[3]，具體過程如圖1所示。

圖1 自由設站左邊測量法過程

3.3 垂直位移監測

沉降監測點計劃選取專用沉降測釘沖擊鉆鉆孔，埋設測釘到垂直監測位置上，將邊緣刻字描紅后做好保護標識。沉降變形點測量布設為二等水準閉合環，每次沉降觀測必須從同一基準點出發，經過各觀測點后，再閉合至該基準點。

3.4 地下水位監測

為及時了解該基坑周邊土體及地下水位的動態變化，在基坑周邊土體布設兩點地下水位監測點，鉆機鉆孔后，將PVC管放入孔內，并做好保護措施。使用鋼尺水位計進行讀數，每次讀數要求采集數據3次，取平均值后進行記錄。

3.5 裂縫監測

針對建筑裂縫寬度的變化，采用游標卡尺進行監測，該方法易觀測且精度高。首先，在裂縫兩側安裝監測標志，再用游標卡尺測量標志之間的距離，最后，計算各期變量及累計變化量。

3.6 傾斜監測

為監測臨邊建筑的歪斜程度，計劃采用全站儀測量投點法，先核準房屋某一邊角，并固定好全站儀的水平制動螺旋，再遲緩地朝上旋轉全站儀觀測物鏡；對于建筑主體的傾斜觀測，首先，應計算建筑頂層觀測點相對于底層觀測點的偏移數值，然后，再按照建筑的相對標高，測算建筑主體的傾斜度，具體計算方法如公式(1)所示：

(1)

傾斜測定主要是計算建筑物主體的水平位移值ΔD。偏移值ΔD的計算通常使用經緯儀投影法，用尺子測量出X、Y墻面的總位移值ΔA和ΔB，然后，再用向量相加計算總位移值ΔD，再通過公式(1)就可以計算得出建筑主體的相對傾斜度i，傾斜觀測示意圖如圖2所示。

圖2 一般建筑物的傾斜觀測

4 監測數據的處理與信息反饋

按照上述設計方案要求進行監測后，應在室內做進一步的校核檢驗，根據設計方案要求的頻率進行監測并記錄觀測數據，及時計算變化的速率數據并分析，匯總觀測資料繪制成果曲線圖。具體方法包括以下幾點：

(1)當全部安全監測設施安裝完成后，依據設計方案要求頻次進行監測，整理后定期提交監測周報、月報和年報。監測后記錄觀測數據，整理后進行計算、校核、匯總和分析，發現問題及時復查或復測。

(2)應及時計算沉降速率、水平位移速率和孔壓增長速率。當速率變化不正常時，需即時進行動態跟蹤觀察，分析異常原因，尋找有效措施從而避免地基變形過大、路堤失穩對基坑造成損害。垂直位移、水平位移等監測數據能夠體現工程安全性狀，該類數據出現異常時，應在測讀數據完成后，立即歸整書面形式的監測數據及資料提交監理、業主及設計單位[4]。

(3)監測過程中獲得的觀測資料在后續整理分析結束后，應當繪制出成果曲線圖。隨著監測次數和觀測數據的增加，當進行總體分析時，能夠簡潔快速地從成果曲線圖上看出各測點曲線的變化趨勢，進而客觀地總結出基坑的地基排水固結狀況。

5 結 論

官棠泵站基坑監測方案結合周邊建筑情況，在設計階段優化監測點位布置，取適當位置支設監測儀器，并且應用了多種監測方法，針對不同基坑變形監測的要求，利用不同的監測方法的優點提高了變形監測的精度和測量所得的數據可靠性。通過監測信息反饋進行安全預測，加強安全控制，減少隱患，避免了基坑施工過程中對周圍建筑物產生不良影響進而造成經濟損失，保證基坑工程始終處于安全狀態。

本文較全面地總結了該基坑工程安全監測的重要內容并提高了對基坑工程安全的管控能力，為同類工程建設提供了借鑒經驗。