南寧龍?zhí)峨娬韭毠ぶ苻D(zhuǎn)房基坑工程變形及沉降監(jiān)測探究

張小強

（中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

南寧基地職工周轉(zhuǎn)房大樓工程位于南寧市青秀路西側(cè)，總建筑面積49436 m2，其中地上34776 m2，地下14660 m2，呈矩形布置在規(guī)劃紅線范圍內(nèi)的地下，工程主體南面、西面為已建住宅，北面為龍灘水電開發(fā)有限公司業(yè)務(wù)大樓（已建），東臨青秀路。本工程地下四層，基坑周長255 m，面積約4044 m2。±0.000相當(dāng)于地質(zhì)報告提供高程96.10 m，基坑底相對±0.000為－23.00 m，擬建建筑基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)。采用排樁+錨桿支護作基坑支護結(jié)構(gòu)。材料：樁身、冠梁及腰梁砼為C30 砼；支護樁、冠梁及腰梁縱筋鋼筋為HRB400，箍筋級別為HPB235；支護樁砼保護層厚50 mm。基坑側(cè)壁安全等級為一級，設(shè)計使用年限一年。為保證該工程安全實施，現(xiàn)對其基坑進行工況監(jiān)測[1]。

1 工程地質(zhì)與水文條件

1.1 地質(zhì)條件

擬建場地位于廣西南寧市民族大道與青秀路交匯處西南側(cè)約180 m，交通十分便利，地理位置優(yōu)越。場地地貌單元屬丘陵地貌，經(jīng)人工挖填后，現(xiàn)場地地勢較平坦，地面高程94.54 m～96.07 m，相對高差1.53 m。據(jù)鉆探揭露，在最大鉆探深度60.00 m范圍內(nèi)，場地地層主要由人工素填土（Q4m）l和第三系（E）粉砂質(zhì)泥巖、含礫砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖。

1.2 水文地質(zhì)條件

場地內(nèi)地下水為上層滯水和基巖裂隙水，其中上層滯水賦存于素填土①層中，水量一般，主要受生活廢水及大氣降水補給，穩(wěn)定水位埋深0.50 m～1.30 m；基巖裂隙水賦存于強風(fēng)化砂巖②層的破碎帶及煤層中，主要由降雨及地表水補給，水量一般，勘察期間穩(wěn)定水位埋深9.8 m～13.5 m（標(biāo)高86.17 m～82.63 m）。地表水對混凝土無腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

2 監(jiān)測項目設(shè)計與實施

本基坑監(jiān)測項目有墻頂水平位移、墻體變形、鋼筋應(yīng)力、支撐軸力、立柱變形、地下水位和管線變形監(jiān)測。

在施工前對可能受影響的管線或建筑進行測繪，以便在施工中進行變形觀測。基坑監(jiān)測工作直到地下室頂板完成，達到設(shè)計強度為止[2]。

2.1 監(jiān)測項目設(shè)置

結(jié)合項目區(qū)的實際情況，對基坑的重要部位進行工況檢測，具體監(jiān)測項目設(shè)置見表1。

表1 監(jiān)測項目一覽表

2.2 樁頂水平位移監(jiān)測

2.2.1 基準(zhǔn)點布設(shè)和監(jiān)測點布設(shè)

測站基點根據(jù)施工段的劃分，擬布設(shè)在基坑圍護結(jié)構(gòu)兩端附近的地面上，并在基坑外穩(wěn)定的地方設(shè)置校核基點用以校核測站基點，數(shù)量不少于3 個且埋設(shè)于2.5 倍基坑深度之外。基點可用直徑Φ12 以上的圓頭螺釘，頂部鋸十字小槽并涂防銹漆而成，埋深不小于60 mm。埋設(shè)時用沖擊鉆鉆孔，清水沖洗干凈，并灌入水泥漿，放入圓頭螺釘固結(jié)而成。

墻頂位移每隔15 m 布置一個測點，測點采取鉆孔預(yù)埋長100 mm 直徑12 mm 的鋼筋，鋼筋端頭設(shè)置強制對中螺栓，涂防銹漆做好標(biāo)志，并澆注混凝土方礅。見圖1。

圖1 水平位移監(jiān)測點埋設(shè)示意圖

2.2.2 實施方法

基坑支護結(jié)構(gòu)樁頂水平位移監(jiān)測等級劃分選定《工程測量規(guī)范》變形測量等級三等。

使用儀器：經(jīng)過國家批準(zhǔn)的計量檢定部門檢定并取得合格證書的一級或二級全站儀和相應(yīng)的配件，擬投入精度為1″的Nikon C-100 全站儀及配套的配件。

墻頂位移監(jiān)測采用極坐標(biāo)法。在基點架設(shè)全站儀對各監(jiān)測點進行坐標(biāo)測量從而得出與初始觀測值的偏差值，該偏差值不能直接反映水平位移情況，需要與原施工坐標(biāo)系作一轉(zhuǎn)換計算后方可反映水平位移情況，即監(jiān)測點的X 或Y 方向與基坑的縱向平行或垂直。

每次監(jiān)測前應(yīng)先對基點進行校核，確定無誤后方可進行監(jiān)測點的監(jiān)測。監(jiān)測點的初測將進行2 次，以各監(jiān)測點的平均觀測值作為初始觀測值。通過各次觀測值與前次觀測值和初始觀測值的比較計算得到各監(jiān)測點的本次位移值和累計位移值。

2.3 側(cè)向變形監(jiān)測

2.3.1 測點布置

監(jiān)測孔每隔30 m 布置一個測點，同一孔豎向間距0.5 m。測點布置方法為變形監(jiān)測采用測斜裝置（測斜儀+測斜管），測斜管采用壁厚5 mm，直徑70 mm 的專用測斜管。測斜管固定在鋼筋籠內(nèi)，鋼筋籠應(yīng)具備足夠的剛度，以防起吊過程中因變形導(dǎo)致測斜管破裂。先將測斜管綁扎于鋼筋籠上，盡量保持管體的鉛垂，落籠時，必須保證測斜管的一對導(dǎo)槽指向需測量位移的方向，管頂高出墻頂150 mm～300 mm，埋設(shè)深度宜超過最深開挖面以下3 m～5 m，測斜管兩端應(yīng)密封，注滿清水，防止水泥漿、泥漿、雜物堵塞管孔。埋好管后，需停留一段時間，使導(dǎo)管與連續(xù)墻固連為一個整體。在墻頂冠梁施工完成后，需砌筑方墩加以保護防止測斜管被破壞，并以軟木塞密封測斜管口。測斜管安裝示意、測斜原理圖見圖2。

2.3.2 測量方法

在本監(jiān)測項目中，擬使用CX 系列鉆孔測斜儀，1 次/2 天。測斜儀放入管底后，每隔0.5 m～1.0 m 由下向上拉線進行讀數(shù)，然后將測頭轉(zhuǎn)動180°再進行讀數(shù)。將兩次讀數(shù)進行比較，如相差不大取平均值作為本次的觀測讀數(shù)。根據(jù)信號傳輸線上的刻度知道測斜儀的空間高度，根據(jù)接受儀讀數(shù)知道測斜儀在該高度上鉛垂線之間的傾角，即可得出不同深度部位的水平位移值，從而可繪出立面傾斜曲線，見圖2。水平位移的警戒值為≤0.25%H 且≤30 mm(取最小值的80%為警戒值)，基坑開挖最小深度約為20 m，本工程連續(xù)墻側(cè)向水平位移監(jiān)測報警值取為30 mm。變化速率不得超過1 mm/d，當(dāng)連續(xù)墻側(cè)向水平位移大于1 mm/d 時，須加密觀測頻率。

圖2 測斜管安裝示意、測斜原理圖

2.4 地下水位監(jiān)測

2.4.1 測點布置

在圍護結(jié)構(gòu)外緣距基坑邊1.0 m 處，每隔30 m 布置一個測點。水位監(jiān)測孔采用XY-100 地質(zhì)鉆鉆孔，鉆孔深度視基坑開挖深度定，深度約至中風(fēng)化層并深入中風(fēng)化層3 m～5 m，測孔平均深度約為30 m。測孔內(nèi)置φ50 PVC 灰管，測管外側(cè)以@1000 mm 梅花型布置的φ5 mm 濾水孔，外包裹濾網(wǎng)和鐵絲網(wǎng)。

2.4.2 監(jiān)測方法

使用HOBO 水位自動記錄儀進行觀測。在觀測前先將儀器檢查調(diào)試完好，然后簡單用鋼絲繩懸掛在測井里即可，在其接觸到水面時自動測量記錄水位的深度。基坑開挖前丈量初始值，基坑開挖階段每3～7 天測1 次，如遇暴雨或監(jiān)測數(shù)據(jù)突變，需加在監(jiān)測頻率。本工程范圍的地下穩(wěn)定水位埋深為6.50 m～9.60 m 之間，基坑開挖引起的坑外地下水位下降不得超過3.10 m，下降速率不得超過0.5 m/d。必要時回灌補償。

2.5 鄰近建筑物沉降、傾斜監(jiān)測

2.5.1 基礎(chǔ)沉降

沉降監(jiān)測等級劃分選定《建筑變形測量規(guī)程》變形測量等級三級，最終沉降量的觀測中誤差為±1.5 mm，閉合差（mm）。采取與區(qū)間兩端水準(zhǔn)基點聯(lián)測法，沉降監(jiān)測等級劃分選定《建筑變形測量規(guī)程》變形測量等級三級，最終沉降量的觀測中誤差為±1.5 mm，閉合差（mm）。測量儀器選用DSZ2（FS1）型水準(zhǔn)儀、銦瓦尺。

沉降監(jiān)測將先對基準(zhǔn)點進行連測，連測次數(shù)不小于2 次，然后根據(jù)具體情況以基準(zhǔn)點為基準(zhǔn)，基準(zhǔn)點、監(jiān)測點、轉(zhuǎn)點組成閉合、附合或往返水準(zhǔn)路線進行測量通過平差得到各監(jiān)測點的高程值。監(jiān)測點初測將進行2 次，取其高程平均值作為各監(jiān)測點的初始高程值。在初測的基礎(chǔ)上進行以后的沉降監(jiān)測，得到監(jiān)測點的各次高程值。通過計算得到各監(jiān)測點的本次沉降值和累計沉降值。基坑開挖前讀取初始值，取三次讀數(shù)平均值，基坑開挖期間中1 次/2 天，非開挖期間1 次/5 天。根據(jù)設(shè)計圖紙要求，本工程沉降位移的警告值為15 mm 或每天連續(xù)發(fā)展3 mm，警戒值為25 mm 或每天連續(xù)發(fā)展5 mm，控制值為30 mm。變化速率不得超過2 mm/d。

2.5.2 建筑物傾斜

本工程采用投點測水平角的方法對建筑物的傾斜度進行測設(shè)，在墻上設(shè)上中下三點連成豎線。測站布置于開闊地帶以及建筑相互垂直墻面的延伸線上，上下盡可能靠近窗口，并在基坑開挖前埋設(shè)強制對中測墩和測墩的初次觀測。

基坑開挖前讀取初始值，取三次讀數(shù)平均值，基坑開挖期間中1 次/2 天，非開挖期間1 次/5 天。測量儀器選用DSZ2（FS1）型水準(zhǔn)儀、銦瓦尺、DJ2 經(jīng)緯儀。根據(jù)設(shè)計圖紙要求，本工程的沉降警告值為15 mm 或每天連續(xù)發(fā)展3 mm，警戒值為25 mm或每天連續(xù)發(fā)展5 mm，控制值為30 mm。變化速率不得超過2 mm/d。

3 監(jiān)測數(shù)據(jù)處理

3.1 量測成果整理

量測完成后，對每一個量測斷面內(nèi)的每一種量測項目所得到的原始數(shù)據(jù)應(yīng)及時整理，并形成正式記錄，主要文件包括：測點布設(shè)圖、原始數(shù)據(jù)記錄表；位移（應(yīng)力）速度與時間和開挖面距離的變化圖；位移（應(yīng)力）加速度與時間和開挖面之間的變化圖。

3.2 數(shù)據(jù)處理

利用計算機對本次監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理可以提高數(shù)據(jù)處理效率，加快工作進度的同時，又可以保證數(shù)據(jù)處理結(jié)果的準(zhǔn)確性,處理流程如圖3。值得注意的是，在實際工作中需結(jié)合計算機和傳感式監(jiān)測儀的特點對監(jiān)測工程中的零飄移和溫度補償因素進行處理。

圖3 數(shù)據(jù)處理流程圖

4 監(jiān)測質(zhì)量保證措施

4.1 組織完善的監(jiān)測小組

結(jié)合本工程實際工況及測點布設(shè)特點，擬成立施工、監(jiān)測經(jīng)驗豐富，且具有結(jié)構(gòu)受力分析、計算的6 人專業(yè)監(jiān)測小組，并由監(jiān)測小組負(fù)責(zé)編制完整、嚴(yán)密的監(jiān)測計劃及監(jiān)測質(zhì)量審核制度，保證監(jiān)測工作流程完整，環(huán)節(jié)緊密。

4.2 建立良性的信息反饋機制

建立監(jiān)測小組與工程相關(guān)各單位之間的良性互動關(guān)系，及時完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的交流和信息反饋工作，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理，保證信息準(zhǔn)確、工程順利進行。

4.3 制定可行的監(jiān)測實施方案

制定可行的監(jiān)測實施方案，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性和可靠性，其中主要包括：制定各個監(jiān)測對象的保護措施；制定由專人對量測儀器進行管理和保養(yǎng)，并進行定期檢驗的制度；監(jiān)測過程中各項目因遵循的規(guī)范和細(xì)則。

4.4 嚴(yán)格確保工序質(zhì)量

要根據(jù)設(shè)計和規(guī)范要求，按照測量工作的程序和方法耐心細(xì)致地做好測量工作，確保測量工作準(zhǔn)確無誤；控制好各種材料的材質(zhì)和強度，砂子的細(xì)度模數(shù)，粗骨料的粒徑和各項力學(xué)指標(biāo)，砂石骨料的含泥量等；在施工過程中根據(jù)骨料的含水率隨時間調(diào)整；砼工程的模板要平整，支撐要牢固，澆筑前檢查水泥、骨料的備料情況，以便能連續(xù)澆筑。

5 結(jié)語

基坑工程是保證工程安全的重要手段，在實際施工過程中，應(yīng)對其進行及時、全面的工況監(jiān)測，以避免事故發(fā)生。基坑監(jiān)測工作應(yīng)遵循可靠、及時、全面的原則，進行多層次和關(guān)鍵部位的重點監(jiān)測，盡早發(fā)現(xiàn)問題，并結(jié)合應(yīng)急方案提出解決措施，保障基坑的穩(wěn)定安全。