長(zhǎng)治市0706工程基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)在深基坑中的應(yīng)用

李健棟 李 娟

(1．長(zhǎng)治市人民防空辦公室，山西 長(zhǎng)治 046000;2．長(zhǎng)治市市建總公司，山西 長(zhǎng)治 046000)

0 引言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展和人防工程建設(shè)的需要，深基坑開(kāi)挖工程越來(lái)越多，由此帶來(lái)的基坑本身、周?chē)h(huán)境的安全問(wèn)題越來(lái)越復(fù)雜，基坑開(kāi)挖過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)的安全性是不容忽視的，隨之而來(lái)的對(duì)基坑及基坑周邊的監(jiān)測(cè)工作顯得尤為重要。基坑工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的目的在于確保施工期間基坑的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)體本身的安全和穩(wěn)定。

21世紀(jì)將是地下空間開(kāi)發(fā)利用的世紀(jì)。隨著我國(guó)城市人口的聚集，土地資源越來(lái)越緊張，向地下發(fā)展就成了大勢(shì)所趨。這幾年人防工程的不斷發(fā)展及深度開(kāi)發(fā)利用和人防“結(jié)建”工程的配套建設(shè)，一系列的大型地下人防建筑無(wú)不成為了向地下索要空間的成功案例。建筑物基坑或者可以稱(chēng)之為是建筑群的基坑開(kāi)挖的深度和規(guī)模遠(yuǎn)比先前大得多，基坑開(kāi)挖過(guò)程向著大深度、大面積方向發(fā)展，城市化的進(jìn)程和城市規(guī)劃的多向性使得擬建建筑物周邊環(huán)境極其復(fù)雜，高層及超高層建筑的建設(shè)帶給深基坑的施工難度愈來(lái)愈大，保證施工的順利進(jìn)展，安全性、穩(wěn)定性成為了擺在建設(shè)者面前的首要問(wèn)題，科學(xué)可靠的基坑支護(hù)方案及基坑監(jiān)測(cè)方案成為了順利施工的保證。

根據(jù)本人多年參與人防工程的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，就某大型人防工程本人自始至終參與整個(gè)深基坑施工過(guò)程中的支護(hù)方案的設(shè)計(jì)→施工→監(jiān)測(cè)，結(jié)合本工程的施工過(guò)程，根據(jù)監(jiān)測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)及施工過(guò)程簡(jiǎn)要分析論述。

1 周邊環(huán)境及工程概況

該工程位于長(zhǎng)治市中心，占地面積9 000 m2，建筑占地面積約為30 000 m2，地下室3層，基坑長(zhǎng)寬均90 m左右，基坑擬開(kāi)挖深度為10 m～12 m。基坑西、南兩側(cè)11 m～15 m為東西方向公路交通干線，東側(cè)2 m緊鄰7層磚混建筑(建筑基礎(chǔ)埋深2 m，經(jīng)保全鑒定結(jié)構(gòu)較差)、北側(cè)距12 m 7層磚混建筑，見(jiàn)表1。

分析:

1)東側(cè)為主要支護(hù)防護(hù)區(qū)域，北側(cè)次之，從安全角度出發(fā)，設(shè)計(jì)應(yīng)較為保守些，兩側(cè)均采取灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨桿(索)支護(hù)方式+止水帷幕，采取降水同時(shí)進(jìn)行灌注;2)南側(cè)和西側(cè)支護(hù)形式較為簡(jiǎn)單，則取消錨桿(索)。基坑支護(hù)采用:鉆孔灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨桿(索)支護(hù)、降水井、回灌井+止水帷幕。

分析:

1)東側(cè)為主要支護(hù)防護(hù)區(qū)域，北側(cè)次之，從安全角度出發(fā)，設(shè)計(jì)應(yīng)較為保守些，兩側(cè)均采取灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨桿(索)支護(hù)方式+止水帷幕，采取降水同時(shí)進(jìn)行灌注;2)南側(cè)和西側(cè)支護(hù)形式較為簡(jiǎn)單，則取消錨桿(索)。基坑支護(hù)采用:鉆孔灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨桿(索)支護(hù)、降水井、回灌井+止水帷幕。

表1 基坑周邊環(huán)境 m

基坑監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目:水平位移、豎向位移。

2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及施工

依據(jù)GB 50497-2009建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范、JGJ 120-99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程及YB 9258-97建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范等相關(guān)資料的相關(guān)規(guī)定，以及現(xiàn)場(chǎng)提供的建筑物設(shè)計(jì)圖紙及本場(chǎng)地地質(zhì)資料，以及相關(guān)場(chǎng)地周邊道路、管線、建(構(gòu))筑物等資料，本基坑工程開(kāi)挖深度超過(guò)10 m屬一級(jí)基坑，應(yīng)對(duì)基坑開(kāi)挖過(guò)程中的邊坡變形及基坑周?chē)h(huán)境進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。

1)方案設(shè)計(jì)、編制依據(jù)。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50021-2001巖土工程勘察規(guī)范。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JGJ 120-2002建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50026-2007工程測(cè)量規(guī)范。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ 8-99城市測(cè)量規(guī)范等。

2)基坑支護(hù)施工。

基坑施工前首先對(duì)基坑周邊環(huán)境及開(kāi)挖深度影響范圍內(nèi)的建(構(gòu))筑物、道路地下設(shè)施、地下管線、地下水位等必須了解清楚，根據(jù)設(shè)計(jì)方案編制施工組織方案后，科學(xué)系統(tǒng)的進(jìn)行施工。

設(shè)計(jì)的技術(shù)交底是施工的重要環(huán)節(jié)，明確基坑開(kāi)挖過(guò)程中基坑邊緣的堆載大小，以免在施工過(guò)程中埋下隱患。

考慮具體現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖深度及周?chē)h(huán)境等綜合因素，東部考慮臨近建筑較近，建筑本身荷載及土體壓力荷載等，采用的樁徑為1 m，樁間距為1．5 m的鉆孔C30灌注樁，其余三側(cè)均是樁徑為0．7 m，樁間距為1．5 m的鉆孔C30灌注樁，樁間冠梁相連，護(hù)壁均采用預(yù)應(yīng)力錨桿(索)支護(hù)，并采用高壓噴射混凝土。

施工過(guò)程中材料的控制:鋼筋籠制作的鋼材的取樣復(fù)檢、鋼材的焊接;錨桿(索)材質(zhì)及自由端的控制等。

灌注樁施工過(guò)程中需重要控制的是樁定位和樁間距問(wèn)題，以確保周邊環(huán)境分配到土層及土體壓力均勻傳遞到受力支護(hù)樁上，否則局部支護(hù)樁的受力過(guò)大，這些問(wèn)題在施工中時(shí)常被忽視，造成施工過(guò)程中的安全隱患。

當(dāng)然錨桿(索)的施工中鉆孔位置偏差的均勻性及成孔的角度偏差也直接影響到單個(gè)錨桿(索)的均勻受力問(wèn)題;施工中最為重要的施加預(yù)應(yīng)力環(huán)節(jié)，嚴(yán)格控制張拉應(yīng)力、伸縮量的控制;除按技術(shù)規(guī)范施工的工藝要求外，這些問(wèn)題對(duì)邊坡的安全及支護(hù)的成功與否影響還是很大的。

整個(gè)施工過(guò)程中平排水、降水、截水和回灌措施是必不可缺少的重要環(huán)節(jié)，水位的變化直接影響到施工的安全和進(jìn)程。

3 基坑支護(hù)監(jiān)控、監(jiān)測(cè)

在基坑開(kāi)挖過(guò)程中監(jiān)控、監(jiān)測(cè)措施是不可缺少的，先進(jìn)的監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備對(duì)布點(diǎn)的監(jiān)控、監(jiān)測(cè)能夠有效保證周邊環(huán)境及施工人員的安全。

水準(zhǔn)儀測(cè)沉降;全站儀測(cè)水平位移;測(cè)斜儀測(cè)深層土體的水平位移;土壓力以及水壓力計(jì);回彈儀測(cè)坑底隆起;軸力計(jì)測(cè)支撐軸力。

3．1 監(jiān)測(cè)布點(diǎn)

本工程根據(jù)《基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》及實(shí)際情況，在基坑周邊的冠梁上及周邊建筑物側(cè)墻上布點(diǎn)，基坑?xùn)|側(cè)臨近建筑物較近可能受到影響較大，布點(diǎn)密集些為5個(gè)點(diǎn)，其他基坑三側(cè)分別均布4個(gè)點(diǎn);東側(cè)和北側(cè)臨近的建筑物上分別為4個(gè)點(diǎn)和3個(gè)點(diǎn);設(shè)置5個(gè)控制基準(zhǔn)點(diǎn)，其中2個(gè)工作基點(diǎn)，見(jiàn)圖1。

圖1 某工程監(jiān)測(cè)點(diǎn)總體布設(shè)

1)施工和監(jiān)理單位應(yīng)將監(jiān)控目的、監(jiān)控項(xiàng)目、監(jiān)控報(bào)警值、監(jiān)測(cè)方法和時(shí)間及監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置、監(jiān)測(cè)周期、工序管理和記錄制度等編寫(xiě)成具體的《專(zhuān)項(xiàng)施工方案》和《監(jiān)理實(shí)施細(xì)則》。

2)現(xiàn)場(chǎng)位移觀測(cè)基準(zhǔn)控制點(diǎn)數(shù)量不應(yīng)少于2點(diǎn)，且設(shè)在影響范圍以外。專(zhuān)業(yè)的第三方監(jiān)測(cè)單位每天進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，記錄數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)、分析，在基坑有隱情時(shí)應(yīng)增加監(jiān)測(cè)次數(shù)。

3)基坑變形監(jiān)控值:當(dāng)設(shè)計(jì)有指標(biāo)時(shí)，按設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn);無(wú)設(shè)計(jì)要求時(shí)按表2規(guī)程規(guī)定執(zhí)行。

4)監(jiān)控報(bào)警值應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定。如監(jiān)測(cè)位移(包括:每日位移量、累計(jì)位移量)超過(guò)設(shè)計(jì)要求時(shí)，監(jiān)理應(yīng)及時(shí)通知各有關(guān)部門(mén)。

5)對(duì)基坑側(cè)壁安全等級(jí)為一級(jí)或?qū)?gòu)件質(zhì)量有懷疑的安全等級(jí)為二級(jí)和三級(jí)的支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。

表2 基坑變形的預(yù)警控制值 cm

6)工程結(jié)束時(shí)監(jiān)測(cè)單位應(yīng)提交下列報(bào)告:a．工程概況。b．監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和各測(cè)點(diǎn)的平面布置。c．采用儀器設(shè)備和監(jiān)測(cè)方法。d．監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法及過(guò)程曲線。e．監(jiān)測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)。

因此基坑開(kāi)挖前期必須選定合適的第三方監(jiān)測(cè)單位，編制科學(xué)的監(jiān)控、監(jiān)測(cè)方案，以及對(duì)方案的論證是至關(guān)重要的，從施工的安全性、經(jīng)濟(jì)性對(duì)工程的施工進(jìn)展起到了一定的指導(dǎo)作用。

基坑開(kāi)挖時(shí)，監(jiān)控、監(jiān)測(cè)工作也隨之開(kāi)始。

3．2 監(jiān)測(cè)方法、手段

1)基點(diǎn)設(shè)置見(jiàn)圖2。

圖2 沉降和水平位移測(cè)點(diǎn)埋設(shè)示意圖

2)沉降觀測(cè)。

使用儀器設(shè)備:水準(zhǔn)儀(DINI03);

測(cè)量方法:一般使用基準(zhǔn)線法，數(shù)據(jù)測(cè)量方便及準(zhǔn)確。

ΔSi=Hi－Hi－1(一次沉降量)。

∑ΔSi=ΔS1+ΔS2+… +ΔSi(沉降量累積)。

3)水位監(jiān)測(cè)。

使用儀器設(shè)備:水位沉降儀;

測(cè)量方法:一般的測(cè)量或使用鋼尺等相關(guān)工具都可進(jìn)行此項(xiàng)工作。

4)測(cè)斜。

使用儀器設(shè)備:測(cè)斜儀;

測(cè)量方法:根據(jù)使用儀器設(shè)備的具體操作規(guī)程，分析坑外地面隆沉程度及其影響范圍。

測(cè)斜計(jì)算原理如圖3所示。

圖3 測(cè)斜結(jié)果計(jì)算原理

測(cè)試時(shí)，讓測(cè)斜儀導(dǎo)輪沿測(cè)斜管滑槽下落，每li(取為50 cm)測(cè)讀一次，得到該段傾角θ，則該區(qū)段端點(diǎn)間的相對(duì)水平距離為li·sinθi。某一深度處相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的水平距離可按下式計(jì)算:

假定測(cè)得某深度的初始值為δ(0)i，則該深度處本次水平位移為:

將每一深度X的和深度作成曲線，就得到該次測(cè)量的樁水平撓曲值。為了確保測(cè)試精度，每一測(cè)管應(yīng)正反各測(cè)量一次，取其平均 值。取實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)說(shuō)明，見(jiàn)表3。

表3 實(shí)測(cè)值(參考部分實(shí)測(cè)值內(nèi)容)

其中，K0為加速度計(jì)偏值;K1為加速度計(jì)電壓刻度因數(shù);g為重力加速度。

式(1)－式(2)得:

由式(3)中的所有已知參數(shù)，可得出深度某點(diǎn)的總位移量為Δi=δi－δ(0)i，取其平均值，計(jì)算W分位值，與報(bào)警值比較分析，得到某點(diǎn)測(cè)斜是否安全可靠。

4 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)校正及分析

根據(jù)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，沉降、水平位移、垂直位移、側(cè)向位移、水位變化以及周邊管線特征點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)等，我們需要做的工作是不斷的與設(shè)計(jì)及規(guī)定的各項(xiàng)報(bào)警值實(shí)時(shí)對(duì)照以確保安全。

首先對(duì)整個(gè)測(cè)得的數(shù)據(jù)根據(jù)所用儀器的性能，對(duì)不符合要求或偏大、偏小的數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除或校正，這也是從科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)角度出發(fā)，以保證數(shù)據(jù)分析結(jié)果的相對(duì)準(zhǔn)確性。

監(jiān)測(cè)資料成冊(cè)應(yīng)符合下述要求:使用正規(guī)的監(jiān)測(cè)記錄表格，數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)計(jì)算整理，并由記錄人、校核人簽字蓋章后，報(bào)監(jiān)理和建設(shè)單位;監(jiān)測(cè)記錄必須有相應(yīng)的工況描述;對(duì)監(jiān)測(cè)的發(fā)展及變化情況應(yīng)有評(píng)述，當(dāng)接近報(bào)警值時(shí)應(yīng)及時(shí)通報(bào)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理，提請(qǐng)有關(guān)部門(mén)關(guān)注。報(bào)警設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)是按照設(shè)計(jì)圖紙說(shuō)明及相關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)定確定的，具體標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。

表4 各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)警值

［1］GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［2］GB 50026-93，工程測(cè)量規(guī)范［S］．

［3］GB 50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范［S］．

［4］JGJ/T 8-97，建筑變形測(cè)量規(guī)程［S］．

［5］GB 12897-91，國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范［S］．