海口騎樓旅游集散廣場基坑監(jiān)測

陳壽轍 林毅 陳微

(海南水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，海南海口 571100)

海南島在國際旅游島建設(shè)中，不同形式、不同風格、不同需求、不同復(fù)雜程度的建筑物正在興建，相應(yīng)的基坑工程的規(guī)模、深度、復(fù)雜程度也不斷加大，而基坑的規(guī)模和開挖深度的增大使臨時圍護結(jié)構(gòu)變形和穩(wěn)定問題變得復(fù)雜與突出，對基坑施工安全的要求也不斷提高。因此，選擇一個經(jīng)濟、有效的基坑監(jiān)測方案已經(jīng)成為一種現(xiàn)實的需要。

1 項目概況

海口騎樓建筑歷史文化街區(qū)保護與綜合整治項目旅游集散廣場，是海南省重點項目工程。項目場地位于海口市長堤路南側(cè)，博愛北路路口東側(cè)，水巷口路北側(cè);場地南側(cè)臨近2層～4層騎樓老建筑和6層酒店;東南側(cè)臨近2層廟宇和5層居民樓。該項目地上3層～5層，地下2層，總建筑面積3萬余平方米，基坑深度達11.45 m，基坑安全等級為Ⅰ級，基坑圍護結(jié)構(gòu)采用樁錨支護。根據(jù)《海口騎樓項目集散廣場(水巷口)巖土工程勘察報告》(深圳勘察測繪院海南分院，2011年8月)，場地土層由雜填土、第四系下更新海陸交互相沉積層以及第三系上新統(tǒng)海相沉積層構(gòu)成。自上而下共分為7個工程地質(zhì)單元，見表1。

2 監(jiān)測方案

在基坑施工過程中，只有對基坑支護結(jié)構(gòu)、基坑周圍的土體和地下水位進行全面、系統(tǒng)的監(jiān)測，才能對基坑的安全性和周圍環(huán)境影響程度有全面的了解，以確保工程的順利進行。對本工程具體監(jiān)測的內(nèi)容有:基坑水平位移監(jiān)測;基坑沉降監(jiān)測、周邊建筑沉降監(jiān)測、周邊道路沉降監(jiān)測;地下水位監(jiān)測;錨索應(yīng)力監(jiān)測;土體深層位移監(jiān)測。

1)基坑水平位移監(jiān)測。采用徠卡TCA2003全站儀監(jiān)測，測量精度為0.01 mm。在遠離施工影響的地方，根據(jù)現(xiàn)場情況按規(guī)范要求布設(shè)3個觀測基準點。基坑位移監(jiān)測點布設(shè)在冠梁上，間距為30 m。共布設(shè)水平位移監(jiān)測點24個。

表1 基坑土體分層 m

2)基坑沉降監(jiān)測、周邊建筑沉降監(jiān)測、周邊道路沉降監(jiān)測。采用天寶DINI電子水準儀監(jiān)測，觀測精度為0.01 mm。為保證測量精度，監(jiān)測中要求做到“定機、定人、定線”。沉降監(jiān)測布設(shè)原則:監(jiān)測點數(shù)量和位置應(yīng)能全面反映建筑沉降的情況。監(jiān)測點必須布設(shè)在建筑物的關(guān)鍵部位，如轉(zhuǎn)角、沉降縫兩側(cè)等;即可沉降監(jiān)測點位與基坑位移監(jiān)測點共用，布設(shè)24個;周邊建筑沉降監(jiān)測點位布設(shè)31個;周邊道路沉降監(jiān)測點布設(shè)11個;共有沉降監(jiān)測點65個。

3)地下水位監(jiān)測。基坑外地下水位監(jiān)測點應(yīng)沿基坑、被保護對象的周邊或在基坑與被保護對象之間布設(shè)，監(jiān)測點間距宜為20 m～50 m。相鄰建筑、重要的管線或管線密集處應(yīng)布設(shè)水位監(jiān)測點;當有止水帷幕時，宜布置在止水帷幕的外側(cè)約2 m處，共布設(shè)4個地下水位監(jiān)測井，采用自制電流表加鋼卷尺監(jiān)測，觀測精度為10 mm，達到規(guī)范精度要求。

4)錨索應(yīng)力監(jiān)測。錨索應(yīng)力采用MJ-101型振弦錨索測力計和頻率讀數(shù)儀進行監(jiān)測。錨索測力計測量范圍為0 kN～2 000 kN，測量綜合誤差不大于1.0。上下3層錨索分別監(jiān)測，共布設(shè)監(jiān)測點12個。錨索測力計計算公式:P=K(Fo－Fi)+B。其中，P為被測錨索荷載值，kN;K為儀器標定系數(shù)，kN/F;F為錨索測力計實時測量頻率模數(shù)的平均值相對于基準模數(shù)的平均值的變化量，F(xiàn);B為錨索測力計的計算修正值，kN;F=(F1+F2+F3+F4)/4，注:頻率模數(shù)F=f2×10－3。

5)土體深層位移監(jiān)測。采用型號為CX-806型測斜儀和直徑110mm的PVC測斜管監(jiān)測。測量誤差小于0.1 mm。測斜儀探頭沿深度2 m測一個點，正反向各測一次，CX-806型測斜儀采用航天級數(shù)字式加速傳感器作敏感元件的儀器，整套儀器由讀數(shù)儀、專用電纜、活動探頭、數(shù)據(jù)通訊及處理軟件等構(gòu)成。根據(jù)工地的實際情況，測斜孔間距為50 m～80 m。測斜管埋深為基坑深度的1.0 倍 ～1.5倍，共有測斜孔3 個。

3 監(jiān)測結(jié)果分析

3.1 基坑水平位移監(jiān)測

監(jiān)測結(jié)果表明，基坑開挖過程中，最大水平位移為17.62mm，未達到報警值(30 mm)。選取監(jiān)測點位JC01(位于基坑東部)、JC10(位于基坑東北角)、JC16(位于兩層居民樓)、JC22(位于兩層騎樓)進行分析，其基坑水平位移曲線如圖1所示。由圖1可知，各監(jiān)測點水平位移隨基坑開挖的進行，總趨勢是逐漸增大的。水平位移隨著基坑開挖時不斷增大，越是靠近基坑邊緣的監(jiān)測點位移就越大，基坑長邊水平位移較短邊水平位移相對較大。

圖1 監(jiān)測周期—累計位移曲線圖

3.2 基坑、周邊建筑及道路沉降監(jiān)測

基坑開挖過程中，建筑物最大單次沉降值為14.25 mm，達到報警值(3 mm)。基坑周邊的建筑物基礎(chǔ)為淺基礎(chǔ)，南面天潤酒店為6層建筑，相鄰處為2層騎樓，施工中騎樓出現(xiàn)裂縫。另外，靠近基坑監(jiān)測點的沉降值大于遠離基坑監(jiān)測點的沉降值。監(jiān)測周期—累計沉降量曲線如圖2所示。

圖2 監(jiān)測周期—累計沉降量曲線圖

由圖2可知，建筑物沉降隨著基坑深度的逐漸增加而不斷增大，高層建筑物累計沉降量大于底層建筑物的，交界處容易出現(xiàn)不均勻沉降，導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)裂縫。沉降都發(fā)生在基坑開挖階段，這是因為基坑距離周圍建筑物較近，在對基坑開挖過程中，破壞了原有土體應(yīng)力的分布，使得基坑周圍土體發(fā)生較大變形，從而導(dǎo)致基坑周圍建筑物發(fā)生沉降。

3.3 地下水位監(jiān)測

監(jiān)測結(jié)果表明，基坑開挖降水，基坑止水帷幕出現(xiàn)施工質(zhì)量問題，導(dǎo)致止水帷幕出現(xiàn)漏水流砂現(xiàn)象，使水位監(jiān)測井GK04水位下降1.82 m，單次變化值及累計變化值均達到預(yù)警值。監(jiān)測周期—水位變化曲線如圖3所示。由圖2和圖3可知，水位的大幅下降，引起基坑外土體沉降，造成基坑東側(cè)廟宇監(jiān)測點位JZ07單次變化14.25 mm(達到預(yù)計值3 mm)，造成圍墻塌陷，施工方采取緊急開挖堵水和灌漿措施，情況得到有效控制，不過水位監(jiān)測井GK04遭到破壞，另外，造成相鄰水位監(jiān)測井GK03的水位下降，影響兩水位監(jiān)測井之間建筑的安全。

圖3 監(jiān)測周期—水位變化曲線圖

3.4 錨索應(yīng)力監(jiān)測

錨索應(yīng)力監(jiān)測點比較多，以AB段33和EF段72錨索為例進行分析，錨索張拉后最大應(yīng)力值分別為292.3 kN，263.1 kN，都未達到報警值360 kN。錨索應(yīng)力變化如圖4所示。

圖4 監(jiān)測周期—應(yīng)力值曲線圖

由圖4可知，在張拉后短期時間內(nèi)，錨索發(fā)生較大的預(yù)應(yīng)力損失，其主要原因是兩側(cè)錨索張拉造成中間錨索松弛;另外，自鎖甲片和鋼片的滑移，錨具的變形、腰梁和樁間的空隙等影響因素也會造成錨索預(yù)應(yīng)力的損失。監(jiān)測結(jié)果表明，在基坑開挖前期，錨索預(yù)應(yīng)力有短暫的增加趨勢，但很快會趨于穩(wěn)定。

3.5 土體深層位移監(jiān)測

監(jiān)測結(jié)果表明，各測斜管得到的土體深層位移最大值為10.36 mm～22.61 mm，全部符合相應(yīng)的水平位移控制指標(單次變化值小于2mm，累計變化值小于25mm)。采用錨索支護之前，邊坡土體最大深層水平位移發(fā)生在地表，這是因為在土壓力的作用下，樁體發(fā)生類似懸臂梁的變形，其最大水平位移發(fā)生在樁體頂部。而土體隨樁一起移動，所以土體最大位移位于地表處。在采用錨索支護后，排樁—錨索組成支護共同遏制了上部土體的水平移動，而基坑深層土體水平位移逐漸增大，最大水平位移位置由上而下逐漸移動，最終位于基坑底面附近的位置。基坑開挖完成后，測斜曲線呈現(xiàn)出兩頭小，中間大的“鼓腹狀”變形特征。

4 結(jié)語

通過對海口騎樓建筑旅游歷史文化街區(qū)保護與綜合整治項目旅游集散廣場基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，得出如下結(jié)論:1)基坑水平位移隨著基坑開挖的進行總體趨勢是逐漸增大的，但預(yù)應(yīng)力錨索可以減小基坑水平位移的變化。2)建筑物沉降隨著基坑深度的逐漸增加而不斷增大，高層建筑物累計沉降量大于底層建筑物的，交界處容易出現(xiàn)不均勻沉降，導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)裂縫。3)在基坑開挖過程中，地下水位的變化容易引起基坑周邊建筑沉降，監(jiān)測過程中要重點關(guān)注水位的變化情況。4)錨索應(yīng)力在張拉鎖定后短時間內(nèi)發(fā)生較大的預(yù)應(yīng)力損失，造成預(yù)應(yīng)力損失的主要原因是兩側(cè)錨索的張拉造成中間錨索松弛。5)基坑開挖過程中，基坑深層土體水平位移逐漸增大，最大水平位移位置由上而下逐漸移動，最終位于基坑底面附近的位置。6)基坑水平位移、基坑沉降、建筑及道路沉降、水位變化、錨索應(yīng)力、深層位移等隨著基坑深度增加而同步變化，同時基坑監(jiān)測過程中要及時發(fā)出預(yù)報采取措施控制險情，確保基坑安全。

［1］ 李慶偉，陳龍華，程金明.北京某深基坑監(jiān)測實例分析［J］.施工技術(shù)，2008，9(37):30-32.

［2］ 安關(guān)峰，宋二祥.廣州地鐵琶州塔站工程基坑監(jiān)測分析［J］.巖土工程學報，2005(3):26-30.

［3］ 吳 恒，周 東，李陶深，等.深基坑樁錨支護協(xié)同演化優(yōu)化設(shè)計［J］.巖土工程學報，2002，24(4):465-470.

［4］ 王勝利.深基坑土釘支護的變形預(yù)測與優(yōu)化設(shè)計方法研究［D］.青島:青島建筑工程學院，2001:60-61.

［5］ 姜晨光.基坑工程理論與實踐［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2009:132-134.

［6］ GB 50497-2009，建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范［S］.

［7］ 深圳市勘察測繪院海南分院.海口騎樓項目集散廣場(水巷口)巖土工程勘察報告［R］.2011.