基坑圍護工程中支護樁監測點位的布設分析

李 明

1.江西省地質工程（集團）公司，江西 南昌 330029; 2.贛中南地質礦產勘查研究院，江西 南昌 330029

1 工程概況

1.1 工程背景

某工程南側為密集的民房，并在附近埋設（在施工期間，停水時用的水管線、停電時用的電力地下管線以及通訊管線），車站總長196.0m。其中，標準段寬度為19.7m，同時，需在車站中心里程上填充3.3～3.8m 的土，挖開基坑深度約為17.5m。對車站的主體應用明挖順筑的方法進行施工，旋噴樁止水帷幕應用Φ800@1000，基坑中的鉆孔灌注樁應用Φ1000@1200，同時，應用內支撐支護的計劃，將鉆孔灌注樁鑲嵌進散體狀強風化花崗巖中7m。在車站需設置的三道支撐，第一道支撐：應用鋼筋混凝土（800mm×1000mm），其中，水平間距為9m；第二道支撐和第三道支撐應用Φ609（t=16mm）鋼管，其中，水平間距為3m［1］。

1.2 地質簡介

在車站的開挖范圍之中，最上層是素填土，按順序依次往下是粉質粘土、殘積砂質粘性土、全風化花崗巖層，最下層是強風化花崗巖，呈散體狀。其中，基坑底板主要位于中下層。車站主體的地質結構同附屬結構的地質結構相似。

2 監測目的

在基坑開挖過程中，其中支護樁體是基坑最為直接的受力單元，支護樁體受其周圍土體的側向壓力作用而產生變形，進而傳導至支撐結構，由于基坑的整體安全與其受力、變形狀態密切相關，而且，設計基坑支護，無法完全考慮其內部真實的力學效應，因此，通常是通過簡化計算來設計。

3 樁體風險源分析

根據地勘報告調查結果，可將后村站的圍護樁體工程風險源分為地質、施工與自然因素。

（1）地質風險源來自于場地內的特殊性巖土（風化巖、殘積土、軟土等）。若是殘積土泡水，就會軟化與崩解，在水壓力作用下，場地內的殘積土和全風化巖就會出現涌砂、涌泥、塌坍的情況。除石英外，其它風化帶的礦物就會化成黏土礦物，喪失顆粒結合的能力。若是巖體呈礫質或砂質黏性土狀，遇水后，其強度會產生急劇下降的情況［2］。

（2）施工風險源來自于結構的施工質量，用在實際工程的材料不符合設計規范；鋼筋加工和綁扎不當；混凝土的配制、養護方式不當和時間不夠都會影響混凝土的強度；而堆重若是超出正常規定或施工順序顛倒，基坑超挖、地基坍塌、沒有及時墊層澆筑，支護樁形成不均勻沉降、向內擠擾甚至倒塌；形成止水帷幕的止水效果，在水壓力下，土體會出現滲流，進而受到破壞；爆破施工，爆破施工過程中可能造成周圍建筑物和支護結構的位移或破壞。

（3）自然因素：惡劣氣候（暴雨、大風、干熱、冰凍）所致的失穩。

4 監測點的布設分析

布設和安裝測點，在創建完善基坑的同時，還能對周邊環境進行安全檢查和監控，不同的地域有著不同的土體性質以及荷載條件，因此，要依據現場實際情況，對工程項目監測方案做出正確的點位設計，除了要求施工過程中確保現場監測時能夠利用儀器結合地表與管道沉降共同進行監測達到節約工作量，通過監測的數據，查看基坑實際施工的強度，進而有效降低現場監測點的破壞率。因此，以此為基礎，將后村站支護樁頂水平位移（ZQS）和支護樁豎向位移（ZQC）監測點設計數量為20 個，12 孔的支護樁體水平位移（ZQT）監測點。

4.1 支護樁頂部的豎向、水平位移

基坑開挖后，由于外側水土壓力作用，會使得樁體圍護結構出現變形，而且，在開挖中，必然會導致坑內土體的隆起或沉陷，通過監測樁體不同深度上各點的水平位移和立柱的豎向位移，獲得樁身的實際變形量，根據變形量的大小判斷基坑支護體系是否處于穩定狀態。依據科學和經濟的角度設計，基坑的四周支護結構頂部需沿著頂部的水平、豎向位移布置，在布置每1 點時，需間隔20m。

4.1.1 測點布置原則及要求

立柱豎向位移水準測量時不僅要考慮監測點的布設，還要設置護欄和施工排土影響，以便于監測。應將點位設置在圍擋墻上便于監測。

（1）樁頂水平位移及豎向位移測點采用共用點，監測點應沿基坑支護樁頂布設。

（2）監測點需布設到基坑的重要部位（深度變化或陽角部位、各邊的中間位置、鄰近的建筑物、地下管線）、地質條件復雜的部位。

（3）基坑的風井與出入口側，需布設1 個及以上的監測位點。

4.1.2 測點布設方法

在選定位置上，進行鉆孔，鉆孔直徑要超過20mm。埋入不銹鋼監測元件，放置時，將元件的測頭朝上，埋深需超過100mm，用混凝土進行灌注，使得冠梁和不銹鋼監測元件形成整體。

4.1.3 測點保護

在布設測點時，要避開基坑的防水墻與護欄，并設立明顯標記，依據實際情況可加蓋子保護。測點損壞后應按原埋設方法在原位置處重新埋設監測點［3］。

4.2 支護結構樁體水平位移

4.2.1 測點布置原則及要求

應沿基坑周邊樁體來布設監測點，監測等級屬于二級，布設間距設置為40m，監測孔在基坑的短邊中點各布設1 個。基坑各邊的中間部位和陽角部位，以及其它具有風險典型性的部位，支護樁體應布設監測位點。布設監測點的位置應該與支護樁頂部的水平和豎向位移監測點盡量處于同一監測的斷面。支護樁體水平位移測斜管的長度應盡量高于樁體的深度。測斜管在埋設階段，管口應加設≮1.0m 的鋼護管，管口設置管蓋，冠梁施工完成后，管口設置保護裝置。

4.2.2 測點布設方法

（1）測管連接：逐節拼接測斜管，在接管時，要注意對準外槽口、對齊內槽口。在測斜管的外側涂上適量PVC 膠水，將兩管連接，再把測斜管插進束節中，應用自攻螺絲在束節多個方向環繞，牢固束節和測斜管，但螺絲或鉚釘的位置確保避開內槽口且不可過長。

（2）接頭防水：用防水膠布粘貼兩端接頭，避免水泥漿滲入測斜管內的接頭位置。

（3）內槽檢驗：在側斜管接長時，需不斷穿入到鋼筋籠內，確保測斜管的內槽垂直于鋼筋籠面，同時，注意側斜管的上下槽口是否發生扭轉。

（4）測管固定：重點綁扎和牢固測斜管和鋼筋籠的接頭位置，其它位置應用扎帶固定，防止澆筑混凝土時，發生上浮或移動的情況。

（5）端口保護：在測斜管上端口，外套軟布或者蛇皮袋再用鋼管或硬質PVC 管套上，并用發泡劑打入測斜管和外套管的隔層中進行防水和防混凝土沖擊力過大，下端口使用蛇皮袋或軟布進行包扎后，再用防水膠布密封。

（6）吊裝下籠：在鋼籠上，綁扎測斜管，用吊裝機放入至樁基孔內，等確定位置放進后，將清水注滿測斜管，并進行封口。

（7）破樁施工：在支護樁鑿除上部混凝土時，最容易出現測斜管鑿裂破壞事件，必須派專人看守，指導破樁工人鑿樁以防被破壞。

（8）冠梁施工：在冠梁施工前應根據冠梁內鋼筋的高度決定出露面接的測斜管長度，保證測斜管長度高于冠梁高度。如果測斜管一側需要埋入擋墻中，需要解長的測斜管長度必須高于擋墻高度，并且在安裝混凝土模板前用試通器進行試通，防止在鋼筋籠出露面后接的測斜管出現卡槽現象。

4.2.3 測點保護

在破除樁（墻）頂時應旁站，防止測斜管被鑿斷；為防止異物掉入測斜管內，可在管口處砌筑窨井并加蓋子保護；為防止孔位被意外及不知情者破壞，可在管口邊上作醒目標志。待冠梁澆筑完成后，將測斜管鋸至冠梁上方5cm，并蓋好管蓋。

5 結語

綜上所述，以科學、安全性、經濟的角度去完成基坑支護樁監測點的布設工作、借助于科學的保護措施使基坑監測點位的破壞率極低，不僅很大程度上節約人工成本，而且提高了地質條件不太好的圍護結構的風險防控性。