箱涵工程深基坑施工風險監(jiān)控分析

葉華安

（驛濤工程集團有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

影響箱涵工程整體施工效率與質(zhì)量的主要因素之一就是深基坑施工風險。在箱涵工程中，深基坑的施工須在箱涵內(nèi)埋設(shè)一定數(shù)量的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物，其與周圍土體之間存在著較大的摩擦力，會導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)發(fā)生沉降現(xiàn)象，或是存在由開挖或支護結(jié)構(gòu)變形引起的對周邊建筑物和地下管線等產(chǎn)生不利影響的可能性。箱涵工程深基坑施工中可能面臨的這些風險，只有通過加強風險監(jiān)控，采取科學(xué)的對策才能避免事故的發(fā)生。本文以同翔高新城翔安片區(qū)橫四路工程為例，分析箱涵工程深基坑施工的風險監(jiān)控。

1 工程概況

同翔高新城翔安片區(qū)橫四路工程位于翔安內(nèi)厝片區(qū)洋坂村北側(cè)。該箱涵施工工程的橫四路起點與現(xiàn)狀縱三路相交，縱三路為現(xiàn)狀主干路，終點與縱五路相交，縱五路為現(xiàn)狀支路，遠期規(guī)劃為次干路。工程西起縱三路現(xiàn)狀主干路，東至縱五路現(xiàn)狀支路。道路全長為699.41m，道路等級和工程重要性等級分別為城市支路和二級重要，且道路沿線所經(jīng)過的地貌類型為原始沖洪積階地，地勢平坦，便于箱涵施工。此外，該箱涵工程的施工地現(xiàn)場與周邊環(huán)境的復(fù)雜程度等級為二級，內(nèi)部巖土條件的復(fù)雜程度等級也同樣為二級，市政工程勘察等級為乙等。

該項目K0+040-K0+060 段內(nèi)基坑箱涵的長度、寬度、深度約為45m、7.5m、5.7m，周長約為105m，且箱涵類型為排水箱涵；K0+032.96 段的箱涵孔徑規(guī)格為4.0m×1.8m，全長為45.55m，且該結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，角度為道路前進方向右偏角69.9°，進出水口均為一字墻型。道路起點 K0+023處現(xiàn)為開挖的溝槽，走向與縱三路一致，近南北走向，深度約2m，寬約6m，無明顯積水；K0+040-K0+140北側(cè)為變電站，K0+680附近有一南北走向的軍用光纜，道路沿線南側(cè)有架空線，道路沿線北側(cè)有施工區(qū)圍墻，高約為2m，且由磚塊堆砌而成，道路沿線堆放較多建筑垃圾，主要包括碎磚塊、混凝土碎塊等。

2 箱涵施工流程

根據(jù)本工程箱涵設(shè)計要求及現(xiàn)場實際施工情況，箱涵施工流程為：施工導(dǎo)流→測量放樣→基坑開挖→地基承載力檢測→砂石換填及混凝土墊層→箱涵底板施工→墻身及頂板施工→沉降縫處理及防水層施工→臺背回填→檢查驗收。該工程箱涵開挖深度約為2～6m，深基坑采用12m拉森IV型鋼板樁+1道鋼支撐進行圍護。

3 箱涵施工中深基坑的風險監(jiān)控

3.1 監(jiān)控要求

同翔高新城翔安片區(qū)橫四路箱涵工程的監(jiān)控要求主要包含以下內(nèi)容：對基坑坡頂?shù)乃轿灰魄闆r進行實時監(jiān)控；對目標基坑坡頂?shù)呢Q向位移情況進行實時監(jiān)控；對目標基坑土方開挖地下水位變化情況進行有效監(jiān)測；對深層土體的位移情況進行監(jiān)控。

在具體施工作業(yè)開展期間，施工人員在進行基坑土方開挖、排水箱涵結(jié)構(gòu)施工作業(yè)時的監(jiān)控對象主要有三個，分別為基坑支護結(jié)構(gòu)、基坑周圍土體、基坑周圍的建筑物或構(gòu)筑物，必要時還應(yīng)采取各類現(xiàn)代信息技術(shù)手段來輔助施工作業(yè)的順利進行。現(xiàn)場管理人員在日常工作中還應(yīng)積極配合施工人員的工作，利用動態(tài)管理的方式來推進工程監(jiān)控[1]。此外，為了確保監(jiān)控作業(yè)與整個施工工程的順利完成，施工人員除了要對該工程的施工安全性以及周邊環(huán)境對整體施工質(zhì)量的影響程度進行分析和明確以外，還應(yīng)定期總結(jié)當前階段的施工狀況，并根據(jù)其制定相應(yīng)的安全應(yīng)急方案，或?qū)υ惺┕ぴO(shè)計方案的內(nèi)容進行調(diào)整與優(yōu)化，使設(shè)計參數(shù)能夠滿足實際施工所需。必要時還可選用新的施工工藝或施工技術(shù)，盡可能減少或避免安全事故在此過程中的發(fā)生和蔓延。

3.2 監(jiān)控內(nèi)容

此次工程監(jiān)控的內(nèi)容是根據(jù)箱涵施工的有關(guān)規(guī)定要求與基坑支護設(shè)計方案的內(nèi)容來確定，主要從以下幾個方面開展監(jiān)控作業(yè)：

（1）在對基坑坡頂?shù)乃轿灰魄闆r進行監(jiān)控時，施工人員應(yīng)先在目標基坑周邊的中部與陽角處設(shè)置一定數(shù)量的監(jiān)測點，且必須確保每個監(jiān)測點之間的水平距離不超過20m，每邊的監(jiān)測點數(shù)量最低不得少于3個。監(jiān)測點的主要功能是對在土方開挖與水池施工期間的基坑側(cè)壁位移大小進行監(jiān)控和記錄。

（2）在對基坑坡頂?shù)呢Q向位移情況進行監(jiān)控時，施工人員同樣要先在目標基坑周邊進行監(jiān)測點的設(shè)置，此時每個監(jiān)測點之間的水平距離最遠不得超過20m。此時豎向方向和水平方向的監(jiān)測點若有重疊，則可進行共用處理。豎向方向監(jiān)測點的主要功能是監(jiān)測基坑周圍土體是否會受到箱涵施工的影響，且這種影響所呈現(xiàn)出的程度。此外，監(jiān)控人員還應(yīng)采用標準方法和淺層設(shè)點的方法對地表沉降觀測點進行埋設(shè)，所測點不僅要穿透道路表面的結(jié)構(gòu)層，還應(yīng)同時設(shè)置相應(yīng)的保護套管及蓋板。

（3）在對深層土體的位移情況進行監(jiān)控時，施工人員應(yīng)選擇具有代表性或明顯特征的位置作為監(jiān)測點安放位置，且此時監(jiān)測點的距離間隔與實際數(shù)量應(yīng)根據(jù)該工程的實際情況來確定，并嚴格按照“埋設(shè)測斜管-安裝測斜管-校準位置”的流程開展監(jiān)控工作。

（4）在對目標基坑土方開挖地下水位變化情況進行監(jiān)測時，為了能隨時隨地掌握目標的水位變化情況，施工人員不僅要沿著基坑周邊設(shè)置相應(yīng)的水位觀測井，還應(yīng)保證基坑每一邊至少存在一口水位觀測井。

（5）施工現(xiàn)場的管理者還應(yīng)根據(jù)施工進度等進行定期巡視檢查。在基坑施工與其后續(xù)投入使用期間，現(xiàn)場管理人員和施工人員應(yīng)做好協(xié)調(diào)合作，每天對目標基坑或排水箱涵進行積極監(jiān)測并詳細記錄每次監(jiān)測結(jié)果，此時所采用的監(jiān)測方式大多為目測法。為了加強監(jiān)測精確性和穩(wěn)定性，現(xiàn)場管理人員還可以在此過程中使用錘、量尺、放大鏡、各類先進攝像設(shè)備等[2]。巡查的對象分別為基坑和監(jiān)控設(shè)施，檢查基坑周邊管道是否存在破損、地下水排放狀況是否正常、基坑各項數(shù)值指標是否與設(shè)計要求一致；檢查監(jiān)控設(shè)施的基準點、測點、測管、信號線是否保持平穩(wěn)運行狀態(tài)等。

3.3 監(jiān)控手段

在對該箱涵工程基坑沿線道路地面沉降、支護結(jié)構(gòu)的監(jiān)測過程中所使用的監(jiān)控手段為：施工人員應(yīng)使用以蘇一光 DS05 型水準儀為主的監(jiān)測儀器對相應(yīng)數(shù)據(jù)指標進行監(jiān)測和收集，并將該水準儀的誤差設(shè)置為0.3mm/km，此外還可以借助銦鋼尺進行監(jiān)測作業(yè)。施工人員在采用精密水準測量方法時，應(yīng)先對目標基點及其附近的基準點進行聯(lián)合測量，在獲得相應(yīng)初始高程數(shù)值后，再計算出各個不同監(jiān)測點之間的高程差值，這一差值即為目標監(jiān)測點的沉降值。在經(jīng)濟條件和環(huán)境條件允許的情況下，施工人員還應(yīng)在周邊搭建水準網(wǎng)，并在此條件下對各個監(jiān)測點進行平差，從而得出相應(yīng)的高程數(shù)值。

在對該箱涵工程基坑周邊坡頂水平位移監(jiān)測過程中所使用的監(jiān)控手段為：施工人員應(yīng)使用以測角為2"的徠卡 TC702 型全站儀為主的監(jiān)測儀器對相應(yīng)數(shù)據(jù)指標進行監(jiān)測和收集，并合理使用棱鏡、對中裝置等。在使用極坐標法時，施工人員應(yīng)先在基準點上架設(shè)徠卡 TC702 型全站儀，將工作基點的水平角與基準點到工作基點之間的距離作為此次測量的起始方向，并以此計算出工作基點的準確坐標。然后施工人員還應(yīng)根據(jù)上述方法來測量各個監(jiān)測點與工作基點之間的水平角、工作基點與各個監(jiān)測點之間的距離，并以此來計算出每個監(jiān)測點的精確坐標，如圖1所示。

圖1 極坐標測量圖

圖1中，A為工作基點，B、P分別為兩個具體監(jiān)測點，工作基點坐標與監(jiān)測點坐標之間的差值是該監(jiān)測點的位移變化量。監(jiān)控人員在正式工作前還應(yīng)采取相應(yīng)措施進行下述操作：

（1）對人員、儀器和測站進行固定處理；

（2）調(diào)節(jié)監(jiān)控儀器與外界的溫度，使二者達到一致狀態(tài)；

（3）調(diào)節(jié)監(jiān)控設(shè)備參數(shù)，使成像清晰。

3.4 監(jiān)控頻率

對項目工程的監(jiān)測應(yīng)從開挖土方開始，到完成±0.00以下排水箱涵結(jié)構(gòu)回填結(jié)束為止，總工期大約持續(xù)兩個月的時間。

施工人員應(yīng)根據(jù)該項目工程的實際進度和每一施工階段的不同特征來合理把控監(jiān)控頻率。通常情況下，開挖土方階段的監(jiān)測頻率應(yīng)為1次/d；在底板澆筑環(huán)節(jié)中，前7d的監(jiān)測頻率為1次/3d；1～2周時間內(nèi)為1次/4d；兩周到一個月內(nèi)的監(jiān)測頻率為1次/7d；一個月以后的監(jiān)測頻率為1次/14d。在此過程中如果施工人員發(fā)現(xiàn)某次的監(jiān)測數(shù)值超過標準范圍或預(yù)計數(shù)值，或是發(fā)現(xiàn)相鄰兩次監(jiān)測數(shù)值的波動幅度和實際差值較大等情況時，還應(yīng)適當提升對目標的監(jiān)控頻率[3]。除此之外，現(xiàn)場管理人員和專門監(jiān)測人員還應(yīng)注意施工現(xiàn)場內(nèi)是否存在影響施工正常運行的不良地質(zhì)、施工點附近地面是否存在嚴重沉降、是否與支護結(jié)構(gòu)同時發(fā)生開裂情況、施工人員是否存在違規(guī)操作等。若發(fā)現(xiàn)在該施工作業(yè)中存在上述問題，則相關(guān)人員應(yīng)及時提升對目標點的監(jiān)測頻率，并采取相應(yīng)的措施進行補救或整改。

3.5 相關(guān)警戒值與報警

警戒值的設(shè)置是根據(jù)施工中基坑與排水箱涵實際情況來確定的，在同翔高新城翔安片區(qū)橫四路工程中，若觸發(fā)以下情況之一，監(jiān)測點就會發(fā)出實時預(yù)警：

當目標基坑坡頂?shù)乃轿灰婆c豎向位移數(shù)值累計達到35mm且位移變化速率超過5mm/d時；當目標基坑深層土體的水平位移數(shù)值累計達到35mm且位移變化速率超過5mm/d時；當施工基坑周圍地表的裂縫寬度數(shù)值累計達到15mm且變化速率呈現(xiàn)出可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)時。

若在監(jiān)測過程中出現(xiàn)了下列六種情況，施工人員在報警之后應(yīng)及時根據(jù)現(xiàn)場實際情況做出合理推斷，必要時還可通過暫停施工、加強保護措施等方式來穩(wěn)定目標基坑支護結(jié)構(gòu)：

（1）當施工地現(xiàn)場與目標基坑支護結(jié)構(gòu)的位移數(shù)值出現(xiàn)非常規(guī)的增大或減小、基坑在施工作業(yè)中出現(xiàn)流沙陷落、管涌隆起情況時；

（2）當目標基坑支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)部支撐出現(xiàn)非常規(guī)形變或斷裂松弛、內(nèi)部錨桿體系出現(xiàn)壓屈或存在拔出跡象時；

（3）當目標基坑周邊的建筑物或構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴重形變或存在裂縫時；

（4）當目標基坑周邊地面在施工過程中出現(xiàn)明顯裂縫、塌陷或地下呈現(xiàn)出空洞結(jié)構(gòu)時；

（5）當目標基坑周邊管線在施工過程中存在裂縫或突發(fā)滲漏現(xiàn)象時；

（6）除上述情況外，若施工人員和現(xiàn)場管理人員在日常工作中根據(jù)經(jīng)驗判斷施工地或目標基坑出現(xiàn)明顯問題時，也應(yīng)在第一時間對其進行相應(yīng)處理。

3.6 數(shù)據(jù)處理和信息反饋

在對目標箱涵工程深基坑風險的監(jiān)控工作結(jié)束之后，相關(guān)人員應(yīng)及時對所得的所有數(shù)據(jù)信息進行整理與分析，并根據(jù)各類數(shù)據(jù)信息顯示的情況對基坑周邊地面沉降、基坑坡頂水平位移、基坑坡頂豎向位移、地下水位變化情況等進行分析，然后直接以圖表的形式將其進行排列整合，以便為施工人員和其他相關(guān)人士所用。

對于基坑地面沉降，相關(guān)人員應(yīng)出示基坑坡頂及周圍環(huán)境監(jiān)測點的沉降程度和沉降速率；對于基坑坡頂水平位移，相關(guān)人員應(yīng)出示基坑坡頂及周圍環(huán)境監(jiān)測點的水平位移程度和水平位移速率；對于地下水位變化情況，相關(guān)人員應(yīng)出示基坑內(nèi)外地下水位現(xiàn)有狀態(tài)及水位升降值的變動幅度大小[4]。

3.7 監(jiān)測報告

監(jiān)測人員和現(xiàn)場管理人員應(yīng)在每天的監(jiān)測任務(wù)結(jié)束后及時將其所獲得的各類數(shù)據(jù)信息通過人工手動填寫或計算機自動錄入的方式記錄在監(jiān)測數(shù)據(jù)表內(nèi)，以表格為基礎(chǔ)生成對目標工程深基坑風險的監(jiān)測報告，并在此次監(jiān)測完成后的24h之內(nèi)將該監(jiān)測報告以及其他相關(guān)文件一并交給甲方業(yè)主、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理部門，還應(yīng)以書面報告為依據(jù)對整個箱涵工程的施工安全性進行評價[5]。若在實際監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)目標監(jiān)測點所獲取的數(shù)值超出控制范圍時，則應(yīng)及時向相關(guān)單位或部門進行匯報，這樣才能使相關(guān)人員迅速定位故障發(fā)生源頭，并采取相對應(yīng)的措施對其進行合理控制。

4 結(jié)束語

綜上所述，對箱涵施工中深基坑的風險監(jiān)控，應(yīng)在目標箱涵工程施工前明確要求做好風險監(jiān)控，然后選擇適合該工程的監(jiān)控方式和監(jiān)測儀器來對基坑周邊坡頂、支護結(jié)構(gòu)、道路沉降、深層水平位移、基坑內(nèi)外地下水等進行有效監(jiān)控，并在風險監(jiān)控中合理運用工程質(zhì)量保證措施、文明施工與監(jiān)測應(yīng)急措施，提高深基坑風險防控水平，確保箱涵工程的施工安全。