綜合管廊工程基坑監測分析

張 帆，張 志，胡孟師

（山西二建集團有限公司，山西 太原030013）

0 引言

隨著社會經濟水平的不斷提升，我國各城市的建設水平不斷提高，城市的人口壓力逐年上漲，人口的增加也給城市中的基礎設施帶來新的挑戰。為加大對城市空間的利用率，城市在建設過程中將必要的給排水、通信、電力、燃氣等各類管線都埋設在地下，以減少地上空間的浪費，但是各類管線在投入使用的過程中會無法避免地出現故障或線路老化情況，若要對各類管線進行維修和更換就要開挖公路，不僅工程量大，還會在管線維護的過程中影響周圍居民的正常生活。通過在地下建設綜合管廊，將所有地下管線集于一體，市政部門可利用綜合管廊中的監測系統、專門的檢修口和吊裝口及時掌握地下管線的運行情況，并進行管線養護工作，不僅工作效率高，還能規避自然侵害對管線的影響，一舉多得。

1 綜合管廊工程基坑監測目的

對綜合管廊工程基坑進行檢測，能更精確地掌握其內部空位置和內部形態在時間推移的過程中發生的變化規律，能有效預防各類安全事故的發生，對后期維護施工作業具有重要的指導作用，并且能對優化方案的設計提供數據上的參考。總結來說，對綜合管廊工程基坑進行檢測能達成以下兩種目的：①及時發現基坑及后周邊環境中的不穩定因素，有利于市政人員及時采取相關措施提高基坑的穩定性，保證基坑及周邊環境的安全性；②通過對基坑工程進行監測，能檢驗出支護職工的設計參數是否合理，還能促進基坑支護施工水平不斷發展。

2 工程概況

本文通過實際工程案例對綜合管廊工程的基坑監測展開分析，采用的工程案例是大運路綜合管廊和紫林路綜合管廊，建設工程位于瀟河產業園區太原起步區，基本覆蓋起步區公共服務中心、生活軸、產業發展軸等開發強度高的區域。其中：大運路綜合管廊南起文源路K11+290，北止起步區北邊界K3+300，標準段單向全長7990m。紫林路綜合管廊西起人民路，東到高鐵高架橋附近，樁號K0+070~k7+960，標準段單向全長約7890m.并在樁號K5+210~k5+240處與大運路綜合管廊交會，支溝設計31條，累計長度2000m。兩條管廊及紫林路支溝合計共長17880m。場地所有鉆孔均揭露存在地下水。該地下水類型為潛水，地下水位埋深1.3～3.8m，標高介于768.7～769.8m之間。

3 監測內容

綜合管廊工程的監測內容主要包括對基坑本體和周邊環境的監測，根據工程的實際情況和周邊環境的特征制定監測內容，本文工程案例確認的監測內容包括以下幾點：地下水位的監測、土體深層水平位移情況的監測、周邊建筑物及地表沉降現象的監測、支護結構頂部水平位移與沉降現象的監測、支撐軸力的監測。監測內容與儀器如表1所示[2]。

表1 監測內容與儀器

4 監測原則

為保證綜合管廊工程基坑監測工作的有效性，在監測中應秉承以下原則：保證監測方案的可行性、監測系統的穩定性、監測數據的時效性和監測技術的先進性原則。監測方案的可行性可通過科學合理的監測方案、選擇精準的檢測設備、監測人員可靠的專業素養來實現；監測系統的穩定性是指在監測過程中應盡量保證監測設備、人員、方法等各項可能影響檢測結果的因素都保持穩定；監測數據的時效性是在監測過程中，通過先進的技術手段能讓技術和管理人員實時掌握基坑的變形量，能及時接收設備發送的警報，以幫助人員做出迅速的反應；監測技術的先進性是指應盡量引進先進的監測技術和設備，以提高監測的精準度。

5 監測方法

5.1 水平位移監測

通過對結構頂部的水平位移情況進行監測，能更加直觀地了解支護結構的穩定情況。結合工程的施工技術規范，采用極坐標法對支護結構頂部的水平位移情況定期測量，并繪制位移在時間變化過程中的變形曲線圖，判斷支護結構的整體穩定性。

5.2 沉降監測

對周邊建筑和地表的沉降數值進行監測，能判斷基坑開挖施工對周邊環境的影響程度，對支護結構頂部的沉降數據檢測則可輔助判斷整體結構的穩定性。利用精密的水準儀和相關技術能完成對各項沉降數據的監測。

5.3 土體深層水平位移監測

監測土體深層的水平位移情況能判斷出周圍土體在基坑開挖過程中產生的變形情況，進而對支護結構沿深度方向的水平位移情況進行判斷。將同側斜管的測點間距設置為0.5m，定期比較測點位置的數值，通過數據的變化掌握土體的變形情況[3]。

5.4 地下水位監測

地下水位會對基坑周邊環境的安全性產生直接的影響，利用水位計對預留的地下水位觀測孔內的水位高度進行監測，掌握在基坑開挖過程中地下水位受到的影響。

5.5 支撐軸力監測

支撐軸力是支撐體系受力能力的直接表現，會隨著基坑開挖深度的加大而產生不同的變化。通過監測周期內支撐軸力的變化情況，能掌握軸力和時間變化的聯系。

6 監測分析

6.1 支護結構頂部水平位移

本工程中，支護結構頂部在基坑的開挖過程中發生較大的水平位移現象，累積最大變形量為3.8mm，最大變形速率為4.9mm/d，但整體變形量和變形速率都在預定范圍之內。基坑澆筑作業完成后有效減緩支護結構頂部的水平位移情況，變形緩慢。

6.2 支護結構頂部沉降

在基坑開挖過程中，支護結構頂部發生較為明顯的沉降，最大變形量為-27.39mm，變形最大速率為2.25mm/d，兩項數值都在預定范圍內，完成整體澆筑施工后，變形情況得到有效緩解[4]。

6.3 土體深層水平位移

為監測土體深層的水平位移情況，在實際監測過程中選擇基坑同一側具有代表性的兩個測斜孔。通過監測發現，在開挖第一道支撐土方時，由于破壞力額土體的支撐結構，頂部土體向坑內傾斜，但在完成支撐作業后，頂部土體向坑外回彈，隨著開挖作業的推進，樁后土壓力不斷增加。完成第二道支撐作業后，出現了整個開挖過程中最大的變形現象，最大變形量為33.72mm，最大變形速率為3.37mm/d，二者數據均處于預警范圍內。在基坑的開挖過程中，第二道支撐以下出現局部滲水現象，使得基坑側周邊建筑物發生明顯沉降，沉降值超出預警范圍，于是施工人員在現場對該施工段及時地進行回填，并且用粗砂填充支護樁外側的縫隙，對基坑周邊建筑物進行有效加固。完成加固作業后，基坑在繼續開挖的過程中未繼續產生大規模土體深層水平位移情況，后續施工中變形量和變形速率均保持在預警值范圍內。

6.4 支撐軸力

在預應力的作用下，鋼支撐結構會在完成第一道支撐后對產生向外擠壓地力，致使坑外土體產生一定的形變現象，支撐軸力會相應減少。隨著基坑開挖施工的不斷推進，周邊土體會推擠支護樁使其向坑內形變，支撐軸力逐漸增大。第一道支撐的支撐軸力會在第二道支撐增加后逐漸平穩[5]。

6.5 周邊建筑物與地表沉降

由于基坑在開挖的過程中發生滲水漏水現象，使周邊建筑物出現明顯的沉降現象，漏水期間最大變形值達到52.08mm，最大變形速率達到16.73mm/d，二者均超過預警值，并且建筑物傾斜率達到1%。發生突發情況后，施工人員對基坑采取回填反壓、填充支護樁外側空隙、噴筑混凝土漿液等加固措施，周邊建筑物的沉降情況在加固施工完成后得到有效減緩[6]。

由于開挖過程中的漏水現象，造成基坑泥沙流失的現象，進而引發基坑外地表發生不均勻沉降，在加固施工完成后，沉降速度與沉降值趨于平穩，并且保持在預警值范圍內。

6.6 地下水位

在基坑開挖的漏水過程中，地下水位最大變化速率達到-22 6.5mm/d，累計變化值達到-863.3mm，完成加固后地下水位變化緩慢回穩[7]。

7 結語

隨著社會的進步與發展，對城市基礎設計的建設要求也在不斷提升，綜合管廊工程能大幅提高市政工程的管理水平，保障城市中重要基礎設施的運行安全。在綜合管廊工程的建設中，基坑邊坡的穩定性會直接影響整個工程的質量，在施工中加強對各項數據的監測能有效掌握基坑和周邊建筑物的變形情況，并根據監測結果采取相應的防護手段，保證基坑的施工安全和管廊的建筑質量。