基坑圍護體系和周邊環境立體監測網絡建立重要性研究

康彥彥

摘 ? 要：基坑監測的目的是對基坑圍護體系及周邊環境安全進行有效監護，為信息化施工提供參數。往往在基坑開挖與支護施筑過程中，由于地質條件、荷載條件、材料性質、施工條件和外界其它因素的復雜影響，很難單純從理論上預測工程中可能遇到的問題。因此，基坑開挖過程中建立基坑圍護體系和周邊環境立體監測網絡進行周密的監測，可以保證在建筑物和管線變形處在正常范圍內時基坑的順利施工，在建筑物和管線的變形接近警戒值時，有利于采取對建筑物和管線本體進行保護的技術應急措施，在很大程度上避免或減輕破壞的后果。同時可對基坑開挖到下一個施工工況時的受力和變形的數值和趨勢進行預測，并根據受力和變形實測和預測結果與設計時采用的值進行比較，必要時對設計方案和施工工藝進行修正。

關鍵詞：基坑監測 ?圍護體系 ?周邊環境 ?立體監測網絡

中圖分類號：TU753 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）02（b）-0043-03

上海地區處于軟土地基，地表下遍布厚達幾十米的土層，各地基土層軟弱復雜，且上海作為國際化大都市，土地資源相當寶貴，高層建筑以及城市地下空間的大力開發利用，使得基坑工程也朝著“深、密、大”的方向發展。為保證圍護結構本身和周邊環境的安全使用，在基坑開挖與支護施筑過程中，建立基坑圍護體系和周邊環境立體監測網絡，作為信息化跟蹤監測，在指導工程施工安全預警方面起到不可忽視的作用。

1 ?工程概況

既建工程位于上海市陸家嘴中心區Z4-2地塊內，東至陸家嘴環路、南為銀城南路路、西為東泰路、北至世紀大道。基坑基本呈“7”字型，基坑面積約10475㎡，基坑周長約690m，開挖深度15.2m～17.5m。采用厚800mm、長1000mm地下連續墻作為基坑圍護結構，共設三道支撐。基坑周邊市政管線眾多，在銀城南路上距離施工邊線約1.5m處為Φ300燃氣管線，周邊環境極其復雜。根據工程自身特點及周邊環境情況，基坑施工對周邊環境保護要求較為苛刻，加之該工程開挖面積大，開挖深度深，若地下連續墻穩定性不夠高，極易坍塌，基坑側壁容易產生較大變形，坑外水位極易受黃浦江潮水位影響，施工難度較大。

2 ?監測方案設計

監測方案編制前應搜集巖土勘察成果文件、圍護設計文件、施工影響范圍內地下管線圖和地形圖、基坑施工方案及組織設計，并在施工前對現場周邊環境進行踏勘。監測點的布設應滿足以下要求：

（1）響應服從建設單位和總體設計單位對本工程的工作安排和質量要求，將監測設計的監測項目及施工監測項目有機結合，形成有效思維空間，監測項目的觀測數據能互相檢核驗證。

（2）對基坑進行全方位、立體監測，確保所測數據的準確、及時。

（3）圍護墻體沉降及水平位移觀測點為共用點，且與地下連續墻側向水平位移觀測孔在垂直于基坑的同一剖面上，便于圍護墻體水平位移實測值的修正。

（4）立柱內力監測點宜布置在受力較大的立柱上，且處于棧橋交界處，方便采集觀測數據。

（5）在每道支撐同一位置布設支撐軸力觀測點，可有效印證各支撐受力情況。

（6）地表監測點按剖面垂直于基坑布設，由內到外先密后疏。

3 ?監測數據分析

由于基坑降水、開挖等施工基坑內外原有土壓力平衡被打破，基坑圍護結構及周邊環境沉降和水平位移均發生不同程度的位移。根據工程自身特點和所收集的圍護設計、地質資料，將針對基坑變形技術指標進行重點分析。

3.1 地表沉降監測

在銀城南路上取垂直于基坑邊線的一組（共10個）沉降觀測點，即圍護墻體沉降監測點Q8、電力管線監測點D8、燃氣管線監測點M8、信息管線監測點X8、上水管線監測點S8、地表監測點DB4-3、地表監測點DB4-4、隧道監測點SD4、隧道監測點SD21、上水管線監測點S44，以上監測點分別距離基坑邊線約1m、6.4m、10.0m、14.3m、19.5m、24.7m、31.3m、36.0m、44.0m、54.0m。現將各監測點到基坑邊線距離與開挖期間各施工段累計沉降量的關系分析如表1所示。

從表1可以看出，在基坑開挖期間引起的地表沉降整體呈勺狀，經歷了典型沉降后，沉降量呈變小趨勢。在第三層土開挖到底時，地面監測點X8累計沉降量（22.1mm）達到最大，發生在距離圍護邊線約14.3m位置處，因此，可定義距離圍護邊線約2倍基坑開挖深度范圍內為主要沉降區域。

3.2 地下連續墻最大水平位移監測

（1）墻體最大水平位移與開挖深度的變形規律。

項目主體基坑開挖深度15.9m，電梯井及集水坑開挖深度15.2m～17.5m，根據監測資料，墻體最大水平位移Ym與開挖深度H統計如表2所示。

由表2可以看出，墻體最大水平位移的平均值為-48.09mm，其位置大致分布在9.0m～11.0m，說明圍護墻體朝基坑內側位移，且最大水平位移處于墻體中上部。

（2）各工況下墻體水平位移發展規律。

以墻體水平位移最大點CX1監測孔為例，分別列出在不同施工階段的水平位移變化曲線，即挖完第一層土、第二層土、第三層土、底板澆筑、拆除第三道支撐、拆除第二道支撐、拆除第一道支撐、終測。

從圖2和表2可以得出：隨著施工工況的不斷變化，基坑圍護墻體不同深度水平位移沿深度方向呈“魚腹”狀分布，對應的深度位置也不斷下移，且呈增大趨勢。在開挖至第三層土時，墻體水平位移變化速率最大，這也預示著基坑在這一階段處于最危險的時刻。因此，應加快墊層及大底板澆筑施工，減少基坑變形。

3.3 支撐軸力監測

監測傳感器受溫度變化影響較大，因此，每天在支撐軸力測試時應選擇溫差較小特定的時間段進行測讀，以減少溫差對支撐軸力的影響。如若發現數據仍然有一定程度的波動，應在放置的傳感器上包上濕布并不斷澆冷水冷卻，以求監測數據的準確性。

從圖3可以看出，各道支撐軸力隨基坑的不斷挖深而逐漸增大，第二道、第三道支撐軸力變化較大，特別是在形成支撐之后，支撐軸力累計值急速加大，甚至超出報警值。此時，應快速形成支撐，加快底板澆筑施工等重要變形控制技術措施，減少基坑施工對周邊環境的影響。

4 ?結語

（1）基坑開挖過程中，豎向支護體系墻身隨深度位移變化曲線，開挖下部土層，位移最大點位于墻身頂部以下而非頂點;同時基坑開挖最底部時地表沉降、支撐軸力累計值達到最大，說明此時基坑處在最危險時刻，加快墊層、底板澆筑施工以及快速形成支撐等措施是減少基坑施工對周邊環境影響的有效措施。

（2）在施工過程中建立基坑圍護體系和周邊環境的立體監測網絡，將基坑、周邊環境變化納入預警監測范圍，密切關注各項變形量的發展，必要時，發送警情報送表，建議施工單位及時采取有效控制措施，確保工程順利完成。

參考文獻

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