湘潭某商業(yè)地塊中基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究

王芳，曹順發(fā)，張林波

（1.湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 湖州 313000；2.湖州市綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 湖州 313000；3.浙江大東吳集團(tuán)建設(shè)有限公司，浙江 湖州 313000；4.諸城市經(jīng)緯建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，山東 濰坊 262200）

1 工程概況

位于湖南湘潭市岳塘區(qū)曉塘西路以北、芙蓉路以南的某商業(yè)廣場(chǎng)，用地面積為17.1萬(wàn)m2，建筑總面積86.6萬(wàn)m2，其中地上面積為 71.8萬(wàn) m2，地下13.3萬(wàn)m2。由居民住宅樓、高級(jí)酒店、寫字樓、購(gòu)物商場(chǎng)等組成，用途為商住樓。工程場(chǎng)地地處低緩山丘地貌。項(xiàng)目所在地分為A、B兩個(gè)區(qū)塊，北側(cè)A區(qū)塊含開挖深度為12.0m的2層地下室，平面圍護(hù)長(zhǎng)度約1000m。南側(cè)B區(qū)塊含開挖深度為7.0m的1層地下室，基坑平面周長(zhǎng)大約1400m。根據(jù)建筑物的用途和破壞后影響程度，A、B地塊地下基坑安全級(jí)別分別為一、二級(jí)，為臨時(shí)基坑圍護(hù)體系，結(jié)構(gòu)使用年限為地下支護(hù)完成后一年，由于涉及儀器原理和測(cè)定方法相同，以下僅以B地塊為例說明。

按照業(yè)主委托的要求開展監(jiān)測(cè)，主要有支護(hù)結(jié)構(gòu)頂端水平及垂直位移監(jiān)測(cè)、坑周建筑物和構(gòu)筑物的不利沉降監(jiān)測(cè)、土體的深部位移和傾斜度監(jiān)測(cè)、地下水位標(biāo)高動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、裂縫發(fā)育大小及范圍觀測(cè)。

2 監(jiān)測(cè)目的

本基坑工程埋置深度大于5m，屬于深基坑，不確定風(fēng)險(xiǎn)性仍較大，為安全施工提供及時(shí)的反饋性信息，也為了積累經(jīng)驗(yàn)以提高基坑工程的設(shè)計(jì)和施工水平，開展本項(xiàng)目的基坑監(jiān)測(cè)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊地表及建筑物的變形和地下水位的變化幅度。確保能及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工險(xiǎn)情，并動(dòng)態(tài)調(diào)整施工方案從而避免基坑事故險(xiǎn)情發(fā)生[1]。

3 監(jiān)測(cè)方法及技術(shù)要求

主要依據(jù)規(guī)范《建筑變形測(cè)量規(guī)范》(JGJ8-2016)和《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(GB50497-2019)開展基坑監(jiān)測(cè)作業(yè)。

3.1 沉降監(jiān)測(cè)

基準(zhǔn)點(diǎn)在遠(yuǎn)離基坑施工區(qū)域（常規(guī)區(qū)基坑深度3倍之外的范圍）相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)域布置，確保基準(zhǔn)點(diǎn)自身的穩(wěn)定可靠。基準(zhǔn)點(diǎn)分2組埋設(shè)，分別在芙蓉路和曉塘西路各一組，每組3點(diǎn)，編號(hào)為G1～G3和G4～G6。沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)分為支護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂沉降點(diǎn)、周邊臨近建構(gòu)筑物沉降點(diǎn)。沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求進(jìn)行布設(shè)。其中，支護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂沉降點(diǎn)與支護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)共用點(diǎn)位。在建筑物的拐角位置處設(shè)置建構(gòu)筑物沉降觀測(cè)點(diǎn)，離地面約20cm左右，且避開窗臺(tái)線、雨水管、電器開關(guān)等有礙設(shè)備標(biāo)記與觀測(cè)的障礙物，且宜視立尺需要原理墻（柱）面一定距離，如圖1。

圖1 沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

在監(jiān)測(cè)初期，必須嚴(yán)格按照要求監(jiān)測(cè)精度對(duì)變形點(diǎn)、基準(zhǔn)點(diǎn)獨(dú)立采集二次數(shù)據(jù)，取其平均值作為初始值。每次監(jiān)測(cè)前首先需要對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行校核查驗(yàn)，比較相鄰兩期或第一次的觀測(cè)結(jié)果（當(dāng)比較差≥0.8mm時(shí)，要分析原因采取措施），校核基準(zhǔn)點(diǎn)的可靠性，從而確保數(shù)據(jù)成果的精度。作業(yè)開始后一周內(nèi)應(yīng)每天檢較i角一次，若i角穩(wěn)定時(shí)，以后每周檢校一次，直至i不超過15〞。在沉降監(jiān)測(cè)中，應(yīng)確保作業(yè)人員、儀器、水準(zhǔn)尺、測(cè)站及觀測(cè)路線等相對(duì)固定，不得隨意調(diào)整。每次監(jiān)測(cè)中，當(dāng)?shù)竭_(dá)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)站數(shù)和水準(zhǔn)尺站數(shù)相同時(shí)可不進(jìn)行測(cè)段高差觀測(cè)值改正，否則應(yīng)按照規(guī)范要求進(jìn)行測(cè)段高差觀測(cè)值水準(zhǔn)尺零點(diǎn)差等改正[2]。

3.2 水平位移監(jiān)測(cè)

水平位移監(jiān)測(cè)精度

在本工程的監(jiān)測(cè)工作中，為確保監(jiān)測(cè)工作的簡(jiǎn)單易行且最大程度地滿足觀測(cè)進(jìn)度的要求，水平位移監(jiān)測(cè)擬按照基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)、變形點(diǎn)三級(jí)梯度均勻布點(diǎn)。基準(zhǔn)點(diǎn)在基坑（一般為2～3倍基坑深度以外）且本身穩(wěn)定的區(qū)域布設(shè)。在基坑?xùn)|、西、北各布設(shè)一個(gè)，呈三角形。工作基點(diǎn)在B地塊基坑南、北各布設(shè)一個(gè)。變形點(diǎn)在基坑冠梁上，結(jié)合招標(biāo)方案及規(guī)范要求進(jìn)行布設(shè)，共52個(gè)。在基坑西邊的上和酒店樓頂布設(shè)一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的觀測(cè)墩，在基坑北邊東方紅廣場(chǎng)和基坑?xùn)|邊檢查院的干警活動(dòng)中心樓上各布設(shè)一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。在B基坑的南北邊各布設(shè)一個(gè)工作基點(diǎn)的觀測(cè)墩。

第一步在基坑周邊的支護(hù)樁冠頂梁上進(jìn)行鉆孔，孔深0.1m，在孔內(nèi)埋設(shè)直徑為25mm的鋼筋，再澆筑墩尺寸采用截面直徑Φ150mm、高300mm的混凝土觀測(cè)墩。墩頂部埋設(shè)強(qiáng)制對(duì)中螺栓，螺栓尺寸初定為10mm，具體尺寸根據(jù)儀器基座絲口尺寸決定，同時(shí)將強(qiáng)制對(duì)中螺栓頂部加工成半球形，并刻十字絲，在墩的中間增加加強(qiáng)鋼筋。具體見圖2和圖3。

圖2 水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

圖3 水平位移測(cè)點(diǎn)剖面圖

本次水平位移監(jiān)測(cè)采用極坐標(biāo)法，觀測(cè)條件和精度滿足上表要求。

在監(jiān)測(cè)前期,應(yīng)按照監(jiān)測(cè)精度要求對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)、變形點(diǎn)獨(dú)立測(cè)量2次數(shù)據(jù)，取其中數(shù)作為初始值。在每次監(jiān)測(cè)前，應(yīng)利用基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)工作基點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，重新確定基準(zhǔn)點(diǎn)的基準(zhǔn)值[2]。

3.3 測(cè)斜監(jiān)測(cè)

第一步，在擬定位置上進(jìn)行鉆孔，鉆孔直徑稍大于測(cè)斜管外徑，常規(guī)來(lái)說測(cè)斜管采用外直徑為76mm，鉆孔內(nèi)直徑采用110mm的孔相對(duì)合適，鉆孔深度要求超過基坑深度，不低于1000mm。第二步，將在地面連接好的測(cè)斜管置于鉆孔內(nèi)，以細(xì)砂或水泥與膨潤(rùn)土拌合的灰漿將測(cè)斜管與鉆孔之間的空隙回填，埋置到位的測(cè)斜管要求保證有2個(gè)凹槽與基坑邊緣正交。具體見圖5。

圖4 測(cè)斜點(diǎn)示意圖

圖5 地下水測(cè)點(diǎn)示意圖

測(cè)斜管埋設(shè)時(shí)應(yīng)注意的問題：

①測(cè)斜管的上下管接頭位置處應(yīng)保證可靠連接，確保之間沒有縫隙；

②測(cè)斜管放置在正確位置后，進(jìn)行方向校正，確保管內(nèi)測(cè)斜槽與測(cè)量面正交；

③矯正后合上頂蓋，確保測(cè)斜管內(nèi)清潔，平順，管頂高出地面范圍0.1m～0.5m；

④采用中粗砂緩慢回填鉆孔與測(cè)斜管之間的區(qū)域，避免塞孔導(dǎo)致填料不能正常下沉形成空洞，宜采取一定措施予以輔助，回填過程中通常灌水，間歇一定時(shí)間之后核查，如發(fā)覺回填料出現(xiàn)下沉情況時(shí)，回填繼續(xù)；

⑤保證土體、樁體、墻體與測(cè)斜管四者變形協(xié)調(diào)。應(yīng)在土方開挖和坑內(nèi)降水之前不少于兩周時(shí)間完成埋設(shè)工作。完成清晰的標(biāo)記和一定保護(hù)輔助措施，常規(guī)采取磚砌保護(hù)墩的保護(hù)措施。

測(cè)斜包含反測(cè)和正測(cè)兩種方式，正常情況下先開展正測(cè)（正方向標(biāo)示于每個(gè)測(cè)斜儀的導(dǎo)輪架），而后開展反測(cè)，每500mm采集1次。在探頭適應(yīng)管內(nèi)水溫不低于5min后，再將測(cè)斜儀探頭放入測(cè)斜管底部，觀測(cè)期間尤其需要關(guān)注儀器探頭與電纜線氣密性，避免水浸入探頭數(shù)據(jù)傳輸部件。測(cè)斜觀測(cè)時(shí)每500mm標(biāo)記，必須卡在拉線上的同一位置，需等待電壓穩(wěn)定才能采集讀取數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)可靠性[2]。

3.4 地下水位監(jiān)測(cè)

為便于檢驗(yàn)基坑止水帷幕的工程效果開展本監(jiān)測(cè)，目的在于動(dòng)態(tài)掌握和控制基坑引起的周邊環(huán)境的不利影響。在止水帷幕之外設(shè)置測(cè)孔，按照設(shè)計(jì)要求確定布設(shè)具體區(qū)域。水位管大多采取PVC工程塑料管，分為主管、連接管兩種。其中起連接固定作用的連接管套于兩節(jié)主管接頭處。主管一般有2 m和4 m兩種長(zhǎng)度，且分有孔和無(wú)孔兩種。有孔主管頂部設(shè)置4排直徑為7mm的孔，為使水順利流入管內(nèi)，在管外包有起過濾作用的土工布。根據(jù)地下水位情況調(diào)節(jié)打孔主管的長(zhǎng)度。

水位管埋設(shè)時(shí)，沿豎直方向采取半徑65mm的鉆頭鉆進(jìn)，鉆至鉆孔設(shè)計(jì)深度后停止繼續(xù)鉆進(jìn)，完成鉆孔清洗確保干凈，然后分別將沉砂管、過濾器、井管按順序分別置于鉆孔，井管的管口高于底面0.5m，完成后以無(wú)粘性土回填，清水洗凈井管。測(cè)管不低于地面0.1m，測(cè)管頂部設(shè)置頂蓋，避免雨水侵入。在管周范圍以磚墻砌筑，避免破損。

借助電測(cè)水位儀測(cè)量地下水位變化，觀測(cè)精度以毫米單位計(jì)，當(dāng)測(cè)頭觸及到導(dǎo)體即地下水時(shí)，儀器會(huì)通過報(bào)警發(fā)出警示信號(hào)，采集此時(shí)與測(cè)頭相連的標(biāo)尺線度數(shù)，該數(shù)值即為水位與設(shè)置測(cè)點(diǎn)的豎向高度，計(jì)算設(shè)置測(cè)點(diǎn)與地面的高差轉(zhuǎn)換為地面標(biāo)高的水位深度及標(biāo)高，據(jù)此推演支護(hù)施工及挖方期間的水位動(dòng)態(tài)變化。

基坑降水施工時(shí)間距離埋置水位管的時(shí)間至少不少于7天，取再次期間觀測(cè)水位的均值作為初始水位值，從水準(zhǔn)基點(diǎn)出發(fā)，水位觀測(cè)孔管頂端標(biāo)高采用水準(zhǔn)測(cè)量方法，并應(yīng)從水準(zhǔn)基點(diǎn)起始[3]。

3.5 裂縫監(jiān)測(cè)

借助對(duì)建筑裂縫開展的調(diào)查，對(duì)寬度較大或者波動(dòng)幅度較大的裂縫要求開展觀測(cè)，并采取現(xiàn)狀攝影及形狀描述，形成建筑裂縫發(fā)育狀況動(dòng)態(tài)檔案。對(duì)裂縫的觀測(cè)應(yīng)周期性測(cè)量，確定建筑裂縫發(fā)布部位、裂縫的延伸方向、延伸尺寸及其動(dòng)態(tài)變化。

按要求進(jìn)行裂縫規(guī)律性編號(hào)，在每條裂縫左右均勻設(shè)置不低于2組標(biāo)志觀測(cè)點(diǎn)，其中在寬度最大裂縫處和裂縫盡頭要求必須布設(shè)1組[3]，裂縫左右各一個(gè)標(biāo)志組成一組標(biāo)志。借助游標(biāo)卡尺測(cè)量標(biāo)志間距離進(jìn)而求得裂縫寬度變化量，裂縫寬度數(shù)據(jù)取0.05mm的整數(shù)倍。

4 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

通過對(duì)工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，并查閱基坑變形監(jiān)測(cè)規(guī)范基于變形警戒值規(guī)定可知，深層土體水平累計(jì)位移量最大值為18.50mm，累計(jì)位移量在報(bào)警值范圍以內(nèi)。地下水位波動(dòng)基本穩(wěn)定，變化速率均在控制值范圍內(nèi)，變化總量也在報(bào)警值范圍以內(nèi)。周邊水平累計(jì)位移量最大值為8.49mm，累計(jì)位移量在報(bào)警值范圍以內(nèi)。周邊豎向累計(jì)位移量最大值為10.29mm，累計(jì)位移量在報(bào)警值范圍以內(nèi)。綜前所述可得如下結(jié)論：

①本工程基坑變形量都在報(bào)警值范圍內(nèi)，總體安全，至此基坑回填完成，監(jiān)測(cè)工作結(jié)束，未見其他異常；

②監(jiān)測(cè)過程中根據(jù)遇到的其它情況，例如，大量重型物品堆積、坑邊重型車輛通行、雨季積水以及局部變形較大，應(yīng)同施工方采取必要安全措施；

③項(xiàng)目各方在采取相關(guān)建議后，檢測(cè)單位與各方密切合作，使項(xiàng)目基坑工程得以圓滿完成。

5 結(jié)語(yǔ)

以湘潭某商業(yè)地塊的實(shí)際項(xiàng)目為背景，在分析了項(xiàng)目概況和基坑監(jiān)測(cè)目的之后，進(jìn)一步給出了該項(xiàng)目基坑及周邊環(huán)境的沉降、水平位移、傾斜度、地下水位以及裂縫寬度等項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)、監(jiān)測(cè)方法，得到了基坑深層土體水平位移、周邊水平累計(jì)位移、周邊豎向累計(jì)位移的最大值，參閱標(biāo)準(zhǔn)對(duì)基坑安全進(jìn)行了評(píng)價(jià)，可為指導(dǎo)相應(yīng)規(guī)模的基坑工程的監(jiān)測(cè)工程提供參考。