探討基坑工程監(jiān)測技術(shù)
2015-04-01
1工程概況
某大廈擬建場地位于廣州市廣州大道南東側(cè)，基坑平面大體呈矩形，大小約為156.60m×99.00m，設(shè)二層地下室， 基坑開挖深度約為9m，電梯井開挖深度約12m， 基坑監(jiān)測點平面布置如圖1。基坑場地分布有第四系沖洪積成因的淤泥、砂、粉土、粉質(zhì)粘土（粘土）層及殘積土層，其中基坑開挖及支護段分布厚層的淤泥、軟塑粘土及松散粉細砂層?；幽蟼?cè)東部地質(zhì)條件相對較差，對支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大威脅。場地自上往下地層分別為：0～1.80m 為雜填土， 1.80～3.00m 為耕土， 3.00～3.60m 為松散細砂， 3.60～
4.30m 為軟塑粘土，4.30 ～6.20m 為流塑淤泥，6.20～8.00m 為松散細砂， 8.00～10.50m 為可塑狀殘積粉質(zhì)粘土，以下為全強風(fēng)化泥巖。地下水埋深較淺，為0.20～2.75m，基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，北邊為一低層受保護的古建筑物及水塘， 西邊為廣州大道南，交通繁忙，地下管線較多，南邊為民居，東邊為空地及魚塘。該基坑?xùn)|、南、西三面采取復(fù)合土釘墻（土釘墻、微型鋼管樁和預(yù)應(yīng)力錨桿組合而成）支護，北面采用鉆孔灌注樁加兩道預(yù)應(yīng)力錨索支護方式，基坑四周采用水泥土攪拌樁形成止水帷幕，工程樁采用靜壓樁與沖孔灌注樁兩種樁型。項目實施過程中嚴格按照《建筑變形測量規(guī)程》(JGJ/T 8-97) [3]、《廣州地區(qū)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)定》(GJB02-98) [4] 及監(jiān)測方案[5] 進行監(jiān)測，將監(jiān)測數(shù)據(jù)與基準值及上一次監(jiān)測數(shù)據(jù)相比較以判斷前一步施工工藝和施工參數(shù)是否符合預(yù)期要求， 以確定和優(yōu)化下一步的施工參數(shù)，做到信息化施工，將現(xiàn)場測量結(jié)果用于信息化反饋優(yōu)化設(shè)計，使設(shè)計達到優(yōu)質(zhì)安全、經(jīng)濟合理、施工快捷的目的。
2監(jiān)測精度及預(yù)警機制
根據(jù)《廣州地區(qū)建筑基坑支護技術(shù)規(guī)定》(GJB02-98)，本項目監(jiān)測精度為：圍護結(jié)構(gòu)頂端水平位移及沉降觀測要求精度1.0mm，基坑側(cè)壁土體及圍護結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移監(jiān)測要求精度1.0mm，錨鎖應(yīng)力監(jiān)測要求精度不大于1/100 (F・s)，地下水位監(jiān)測要求精度5.0mm，周邊建筑物沉降觀測要求精度1.0mm。根據(jù)場地地質(zhì)條件及基坑的安全要求， 并結(jié)合工程實踐經(jīng)驗， 該基坑監(jiān)測項目報警值要求如
表1。
3 監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計及分析
3.1 觀測點水平位移為監(jiān)測基坑頂部土體的水平位移， 在基坑周邊共布設(shè)了28 個水平位移測點，觀測點水平位移典型曲線根據(jù)觀測點水平位移曲線圖分析， 各觀測點數(shù)據(jù)變化趨勢基本一致，較準確地反映了各觀測點附近地面土體的水平位移及變化趨勢，各監(jiān)測點位移經(jīng)歷了從緩慢變化―――較快變化―――最終穩(wěn)定三個階段，與基坑開挖的階段基本同步，最大水平位移為35.69mm，由于超挖、地質(zhì)條件差以及暴雨等原因，9、10 號觀測點水平位移超過基坑設(shè)計報警值，經(jīng)過及時堆砂袋進行反壓等處理，水平位移變形速率明顯減小，基坑保持良好的工作狀態(tài)。
3.2 觀測點沉降
基坑周邊共布設(shè)了28 個沉降觀測點（與水平位移觀測點重合）各觀測點沉降的發(fā)展較為平緩，與水平位移基本上按1∶1 發(fā)展（發(fā)生時間滯后一周左右），其同樣也經(jīng)歷了緩慢變化―――較快變化―――逐漸穩(wěn)定三個階段，曲線的趨勢準確反映了測點處的地面土體的沉降變化情況。同時發(fā)現(xiàn)， 由支護結(jié)構(gòu)水平位移引起的最大沉降與水平位移之比約為0.5～0.7，而含水砂層和淤泥等高壓縮性土層中水位降低引起的沉降要比支護結(jié)構(gòu)側(cè)向位移引起的土體沉降大得多。最大沉降36.74mm，發(fā)生在23 號觀測點，22～26、28 號觀測點沉降超過基坑設(shè)計報警值，附近地面產(chǎn)生較多裂縫，經(jīng)過及時處理，沉降速率明顯減小， 基坑保持良好的工作狀態(tài)，反映應(yīng)急措施是合理的、有效的。
3.3 基坑側(cè)壁水平位移(測斜)共布置13 個測斜孔，各測斜管均觀測初始值兩次，取兩次監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均值作為監(jiān)測基準值，將以后每次監(jiān)測的結(jié)果與基準值相比較從而得到基坑側(cè)壁的水平位移量。隨土方開挖， 開挖位置處側(cè)壁土體向基坑內(nèi)側(cè)位移相應(yīng)增加，最大水平位移點隨土方開挖不斷下移，開挖到底后，側(cè)壁土體水平位移量及位移速率都明顯減小，底板施工完成后，基坑側(cè)壁土體趨于穩(wěn)定。另外，北側(cè)樁錨支護段圍護結(jié)構(gòu)側(cè)向位移最大值發(fā)生在結(jié)構(gòu)頂端，單排預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘墻支護段圍護結(jié)構(gòu)側(cè)向位移最大值發(fā)生在距基坑頂以下約4～4.5m 處，雙排預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘墻支護段圍護結(jié)構(gòu)側(cè)向位移最大值發(fā)生在距基坑頂以下約7.5～8m 處（第一排預(yù)應(yīng)力錨桿距基坑頂約2m，第二排預(yù)應(yīng)力錨桿距基坑頂約6m）， 因此， 復(fù)合土釘墻支護段圍護結(jié)構(gòu)側(cè)向位移最大值發(fā)生在距下排預(yù)應(yīng)力錨桿以下約2m處。
由于超挖、堆載、地質(zhì)條件差以及暴雨天氣，9、10 號測斜管側(cè)向位移超過基坑設(shè)計報警值，水平位移最大值分別達到45.3mm 和59.0mm， 經(jīng)過及時采取堆砂袋進行反壓以及增加一道預(yù)應(yīng)力錨索等應(yīng)急處理措施，水平位移變形速率明顯減小，基坑保持安全狀態(tài)，反映基坑補救措施是合理的、有效的。
3.4 地下水位
根據(jù)水位變化數(shù)據(jù)分析，8、10 號水位觀測孔地下水位降低超過2000mm （警戒值）， 最大水位變化為4292mm，發(fā)生在10 號水位觀測孔。其中8 號水位觀測孔附近的22、23、24 號觀測點及10號水位觀測孔附近的28 號觀測點沉降較大， 表明地下水位降低會引起相當大沉降量的產(chǎn)生，尤其土層壓縮性較高時。8、10 號水位觀測孔地下水位變化超過基坑設(shè)計報警值，經(jīng)過對止水帷幕的及
時處理， 地下水位未繼續(xù)降低， 開挖面以上滲漏不嚴重， 坑底未發(fā)生滲流， 基坑保持安全狀態(tài)，反映補救措施是合理的、有效的。合理， 應(yīng)急措施及時， 確保了基坑的安全。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析可以得到以下規(guī)律：
（1）由支護結(jié)構(gòu)水平位移引起的相鄰地面的最大沉降與水平位移之比約為0.5～0.7，含水砂層和淤泥等高壓縮性土層中水位降低引起的沉降要比支護結(jié)構(gòu)側(cè)向位移引起的土體沉降大得多。
?。?）隨土方開挖， 開挖位置處側(cè)壁土體向基坑內(nèi)側(cè)位移相應(yīng)增加， 最大水平位移點隨土方開挖不斷下移，開挖到底后， 側(cè)壁土體水平位移量及位移速率都明顯減小，底板施工完成后，基坑側(cè)壁土體趨于穩(wěn)定。樁錨支護段圍護結(jié)構(gòu)側(cè)向位移最大值發(fā)生在結(jié)構(gòu)頂端，復(fù)合土釘墻支護段圍護結(jié)構(gòu)側(cè)向位移最大值發(fā)生在距下排預(yù)應(yīng)力錨桿以下約2m 處。
?。?）樁基施工對基坑支護體系變形影響較大，樁基施工時，附近支護結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)側(cè)水平位移相應(yīng)增加，沉降及側(cè)壁土體水平位移量相應(yīng)也增加，頂部增加最大，噴錨段增加明顯，樁錨段增加較小。
（4）多種監(jiān)測手段的結(jié)合使用是十分必要的，各個項目能相互驗證，可以較全面、準確地掌握施工監(jiān)測信息，及時指導(dǎo)正確施工，確保基坑施工安全。
4 結(jié)論
目前該項目已驗收完畢并投入使用， 根據(jù)對各監(jiān)測項目的位移～時間關(guān)系曲線圖及各測斜孔的水平位移～深度曲線圖等監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析表明，各期觀測所得的數(shù)據(jù)合理反映了基坑在整個施工階段的變形情況， 各方及時掌握施工監(jiān)測信息，從而有根據(jù)、科學(xué)地指導(dǎo)和控制施工進展。施工過程中，由于超挖、堆載、地質(zhì)條件差、施工缺陷以及暴雨天氣等原因，個別項目觀測值超過報警值，變形超警戒值者均集中在基坑?xùn)|南面，附近地面產(chǎn)生較多裂縫，經(jīng)過堆砂袋進行反壓以及增加預(yù)應(yīng)力錨索等處理措施，各項變形速率均明顯減小， 底板施工完成后， 數(shù)據(jù)收斂，支護體系趨于穩(wěn)定。
