蒙城樞紐工程砂性深基坑安全監(jiān)測(cè)控制要點(diǎn)

張 猛 林華虎 蘇 楊

（中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司 天津 300222）

基坑是水利工程施工期主要的臨建工程，作為基礎(chǔ)施工的必要過(guò)程，基坑的施工期安全至關(guān)重要。根據(jù)工程實(shí)際調(diào)查，基坑工程發(fā)生事故的概率往往大于主體工程，工程事故一旦發(fā)生，危害巨大。通過(guò)對(duì)基坑事故的統(tǒng)計(jì)，有70%與地下水有關(guān)，主要事故形式以“滲流破壞、整體失穩(wěn)、坑底突涌”為主，含砂土層的水利工程深基坑受地下水的影響更為明顯。

相比建筑工程基坑安全監(jiān)測(cè)，目前水利工程基坑缺少統(tǒng)一的安全監(jiān)測(cè)規(guī)程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)國(guó)內(nèi)多個(gè)水利工程基坑事故進(jìn)行調(diào)查表明，這些工程均存在安全監(jiān)測(cè)工作缺失或者不到位的情況。

本文結(jié)合渦河蒙城樞紐工程，對(duì)含砂土層水利工程深基坑的安全監(jiān)測(cè)控制要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，旨在為類似工程提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

1 概況

1.1 工程概況

安徽省渦河蒙城樞紐工程是一座集防洪、排澇、蓄水、灌溉、交通航運(yùn)于一體的Ⅱ等大（2）型樞紐工程，包含節(jié)制閘和船閘。渦河是淮河中游的一條支流，渦河蒙城樞紐工程基坑屬于含砂土層的深基坑，其中船閘基坑最大深度17m 左右。

船閘閘址處地層為第四系沉積地層，按不同工程地質(zhì)特征劃分為7 層，地層中地下水主要為孔隙水，主要含水層為①、④2和⑥層，其中①層具潛水特性。④2和⑥層上部覆蓋有相對(duì)隔水③層及⑤層，具一定的承壓性。

1.2 基坑施工方案

基坑開挖施工采用塑性混凝土截滲墻進(jìn)行防滲，截滲墻深入不透水層1m 以上，四周圍封，形成封閉式。基坑降排水采取井點(diǎn)降水與明排相結(jié)合的方式。在基坑周圍布置井點(diǎn)降水，用于降低地下水位；基坑開挖過(guò)程中適時(shí)設(shè)置馬道及排水溝、集水井，及時(shí)排出基坑內(nèi)明水。

基坑開挖時(shí)形成一定高度的臨時(shí)邊坡，其中船閘基坑開挖深度最大可達(dá)12.3m。開挖時(shí)按照1∶2.5放坡開挖，局部采用1∶3 放坡開挖，并采取分級(jí)放坡的方式，工程邊坡采用生態(tài)護(hù)坦進(jìn)行防護(hù)。

2 安全監(jiān)測(cè)方案

2.1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

在船閘基坑開挖施工過(guò)程中，為保證基坑安全，對(duì)基坑采取了全面的安全監(jiān)測(cè)措施。監(jiān)測(cè)方案根據(jù)砂性土層深基坑的地質(zhì)特點(diǎn)以及基坑開挖防護(hù)措施確定，以變形監(jiān)測(cè)和滲流監(jiān)測(cè)為主。

具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括基坑邊坡水平位移、基坑邊坡垂直位移、基坑內(nèi)地下水位、基坑周邊地下水位、排水深井水位以及基坑和周邊范圍的巡視檢查等內(nèi)容。基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置見圖1。

2.2 監(jiān)測(cè)布置及方法

2.2.1 基坑邊坡水平位移

基坑邊坡水平位移采用測(cè)斜管監(jiān)測(cè)。在基坑開挖較深的邊坡頂部附近布置5 套測(cè)斜管，測(cè)斜管鉆孔深度深入基坑底高程1/2 開挖深度左右。采用滑動(dòng)式測(cè)斜儀按照每0.5m 從底部逐步觀測(cè)的方法，計(jì)算邊坡不同深度的水平位移。

2.2.2 基坑邊坡垂直位移

基坑邊坡垂直位移采用精密水準(zhǔn)測(cè)量法監(jiān)測(cè)。基坑開挖邊坡頂部布置垂直位移測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)盡量布置在陽(yáng)角處或基坑邊坡中部，測(cè)點(diǎn)間距60m 左右，開挖邊坡較緩的位置測(cè)點(diǎn)間距可適當(dāng)加大，基坑開挖邊坡共布置15 個(gè)測(cè)點(diǎn)。

2.2.3 基坑及周邊地下水位

地下水位采用測(cè)壓管監(jiān)測(cè)。測(cè)壓管布置在基坑中央和兩個(gè)相鄰的降水井中間位置，坑中央布置2 個(gè)測(cè)點(diǎn)，基坑邊坡降水井中間布置6 個(gè)測(cè)點(diǎn)，另外在截滲墻外側(cè)與截滲墻內(nèi)側(cè)的測(cè)點(diǎn)位置分別對(duì)應(yīng)布置1 個(gè)測(cè)點(diǎn)。測(cè)壓管安裝深度比相鄰的降水井深2m 左右。

2.2.4 排水深井水位

沿基坑邊坡坡頂在截滲墻內(nèi)側(cè)共布置排水深井14 口，排水深井的水位觀測(cè)作為基坑地下水位監(jiān)測(cè)的補(bǔ)充。排水深井平面位置見圖1。

圖1 基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)及排水深井布置圖

2.2.5 巡視檢查

基坑巡視檢查應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容：邊坡周邊有無(wú)塌陷、裂縫和滑坡；邊坡表面有無(wú)裂縫、滑坡和滲水點(diǎn)；基坑底部有無(wú)隆起和滲水點(diǎn)；監(jiān)測(cè)設(shè)施的完好情況。

3 監(jiān)測(cè)控制要點(diǎn)

3.1 監(jiān)測(cè)關(guān)注重點(diǎn)

由于基坑開挖后④2層粉細(xì)砂、砂壤土直接出露，地下水位高于坑底，易產(chǎn)生流沙、管涌，對(duì)基坑造成破壞。此外，由于基坑邊坡為砂性土層高邊坡，當(dāng)邊坡內(nèi)地下水位較高時(shí)，存在散浸破壞和失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。安全監(jiān)測(cè)過(guò)程中將邊坡的變形和基坑內(nèi)的地下水位作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

3.2 安全監(jiān)測(cè)指標(biāo)確定

在基坑安全監(jiān)測(cè)中，根據(jù)基坑施工方案和支護(hù)結(jié)構(gòu)確定合理的警戒值是安全監(jiān)測(cè)前的重要工作，過(guò)大或過(guò)小都會(huì)對(duì)基坑安全帶來(lái)不利影響。

3.2.1 變形監(jiān)測(cè)

基坑變形監(jiān)測(cè)包括基坑邊坡的水平位移和垂直位移監(jiān)測(cè)。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求和計(jì)算結(jié)果，本工程變形監(jiān)測(cè)監(jiān)控指標(biāo)按以下要求執(zhí)行。

（1）基坑邊坡水平位移累計(jì)變形量達(dá)到30mm，或連續(xù)3 次測(cè)值增加幅度超過(guò)3mm 應(yīng)及時(shí)上報(bào)。

（2）基坑邊坡垂直位移累計(jì)變形量達(dá)到30mm，或連續(xù)3 次測(cè)值增加幅度超過(guò)3mm 應(yīng)及時(shí)上報(bào)。

3.2.2 滲流監(jiān)測(cè)

基坑地下水位的監(jiān)控指標(biāo)需要同時(shí)關(guān)注底部承壓水可能造成的管涌和基坑邊坡地下水位過(guò)高造成的失穩(wěn)。為保證基坑滲流穩(wěn)定，根據(jù)基坑開挖施工計(jì)劃，結(jié)合每一開挖層對(duì)應(yīng)的土層地質(zhì)條件和滲透特性，分別計(jì)算不同開挖高程的地下水位監(jiān)控指標(biāo)。地下水位監(jiān)控指標(biāo)見表1和表2。

表1 防止坑底管涌地下水位監(jiān)控指標(biāo)表

表2 防止邊坡失穩(wěn)地下水位監(jiān)控指標(biāo)表

基坑開挖過(guò)程中，每一開挖高程的地下水位應(yīng)低于對(duì)應(yīng)的監(jiān)控指標(biāo)，當(dāng)超過(guò)監(jiān)控指標(biāo)時(shí)應(yīng)及時(shí)預(yù)警。此外，當(dāng)測(cè)壓管水位高于監(jiān)控指標(biāo)水位1m，或連續(xù)3 次水位同向變化幅度超過(guò)30mm 也應(yīng)及時(shí)上報(bào)。

3.3 監(jiān)測(cè)對(duì)施工的反饋指導(dǎo)

安全監(jiān)測(cè)在基坑開挖工程中主要作用包括安全預(yù)警，指導(dǎo)施工進(jìn)度和降水，并能檢驗(yàn)截滲墻防滲效果。

基坑的安全預(yù)警要求及時(shí)準(zhǔn)確，施工過(guò)程中應(yīng)在每次觀測(cè)后盡快將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整編分析，并與確定的安全監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)復(fù)測(cè)并現(xiàn)場(chǎng)查看，確認(rèn)異常情況后及時(shí)上報(bào)，以便盡快采取相應(yīng)的措施防止險(xiǎn)情出現(xiàn)。

安全監(jiān)測(cè)對(duì)基坑施工的指導(dǎo)主要體現(xiàn)對(duì)開挖進(jìn)度和基坑降水的指導(dǎo)。結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)基坑邊坡內(nèi)地下水位持續(xù)較高或邊坡變形較大時(shí)，應(yīng)采用相應(yīng)的措施后繼續(xù)開挖。同時(shí)對(duì)照安全監(jiān)測(cè)指標(biāo)，確定的每一開挖高程地下水位，確定施工降水水位，防止基坑出現(xiàn)管涌等破壞。

結(jié)合基坑防滲墻內(nèi)外對(duì)應(yīng)布置的測(cè)壓管監(jiān)測(cè)結(jié)果，可以檢驗(yàn)不同部位防滲墻的防滲效果，為工程處理提供依據(jù)。

3.4 監(jiān)測(cè)效果評(píng)價(jià)

渦河蒙城樞紐工程基坑施工過(guò)程中，通過(guò)儀器監(jiān)測(cè)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)巡視檢查工作，多次對(duì)降排井故障、基坑邊坡滲水等工程險(xiǎn)情進(jìn)行了預(yù)警，有效保證了工程安全。目前基坑施工已經(jīng)結(jié)束并完成回填工作，未發(fā)生重大安全事故。

4 結(jié)論

地下水位監(jiān)測(cè)是砂性土層深基坑安全監(jiān)測(cè)的重要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，在基坑施工過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注地下水對(duì)工程的影響。同時(shí)，結(jié)合工程地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工工藝，擬定合理的監(jiān)控指標(biāo)并進(jìn)行及時(shí)預(yù)警是保證基坑安全的重要環(huán)節(jié)■