基坑圍護(hù)體系和周邊環(huán)境立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建立重要性研究

康彥彥

摘 ? 要：基坑監(jiān)測的目的是對基坑圍護(hù)體系及周邊環(huán)境安全進(jìn)行有效監(jiān)護(hù)，為信息化施工提供參數(shù)。往往在基坑開挖與支護(hù)施筑過程中，由于地質(zhì)條件、荷載條件、材料性質(zhì)、施工條件和外界其它因素的復(fù)雜影響，很難單純從理論上預(yù)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(hù)體系和周邊環(huán)境立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行周密的監(jiān)測，可以保證在建筑物和管線變形處在正常范圍內(nèi)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(jìn)行保護(hù)的技術(shù)應(yīng)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(shù)值和趨勢進(jìn)行預(yù)測，并根據(jù)受力和變形實(shí)測和預(yù)測結(jié)果與設(shè)計(jì)時采用的值進(jìn)行比較，必要時對設(shè)計(jì)方案和施工工藝進(jìn)行修正。

關(guān)鍵詞：基坑監(jiān)測 ?圍護(hù)體系 ?周邊環(huán)境 ?立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

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

上海地區(qū)處于軟土地基，地表下遍布厚達(dá)幾十米的土層，各地基土層軟弱復(fù)雜，且上海作為國際化大都市，土地資源相當(dāng)寶貴，高層建筑以及城市地下空間的大力開發(fā)利用，使得基坑工程也朝著“深、密、大”的方向發(fā)展。為保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身和周邊環(huán)境的安全使用，在基坑開挖與支護(hù)施筑過程中，建立基坑圍護(hù)體系和周邊環(huán)境立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，作為信息化跟蹤監(jiān)測，在指導(dǎo)工程施工安全預(yù)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(qū)Z4-2地塊內(nèi)，東至陸家嘴環(huán)路、南為銀城南路路、西為東泰路、北至世紀(jì)大道?；踊境省?”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(xù)墻作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，共設(shè)三道支撐?；又苓吺姓芫€眾多，在銀城南路上距離施工邊線約1.5m處為Φ300燃?xì)夤芫€，周邊環(huán)境極其復(fù)雜。根據(jù)工程自身特點(diǎn)及周邊環(huán)境情況，基坑施工對周邊環(huán)境保護(hù)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(xù)墻穩(wěn)定性不夠高，極易坍塌，基坑側(cè)壁容易產(chǎn)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(jiān)測方案設(shè)計(jì)

監(jiān)測方案編制前應(yīng)搜集巖土勘察成果文件、圍護(hù)設(shè)計(jì)文件、施工影響范圍內(nèi)地下管線圖和地形圖、基坑施工方案及組織設(shè)計(jì)，并在施工前對現(xiàn)場周邊環(huán)境進(jìn)行踏勘。監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)滿足以下要求：

（1）響應(yīng)服從建設(shè)單位和總體設(shè)計(jì)單位對本工程的工作安排和質(zhì)量要求，將監(jiān)測設(shè)計(jì)的監(jiān)測項(xiàng)目及施工監(jiān)測項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合，形成有效思維空間，監(jiān)測項(xiàng)目的觀測數(shù)據(jù)能互相檢核驗(yàn)證。

（2）對基坑進(jìn)行全方位、立體監(jiān)測，確保所測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、及時。

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

（4）立柱內(nèi)力監(jiān)測點(diǎn)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(shù)據(jù)。

（5）在每道支撐同一位置布設(shè)支撐軸力觀測點(diǎn)，可有效印證各支撐受力情況。

（6）地表監(jiān)測點(diǎn)按剖面垂直于基坑布設(shè)，由內(nèi)到外先密后疏。

3 ?監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

由于基坑降水、開挖等施工基坑內(nèi)外原有土壓力平衡被打破，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境沉降和水平位移均發(fā)生不同程度的位移。根據(jù)工程自身特點(diǎn)和所收集的圍護(hù)設(shè)計(jì)、地質(zhì)資料，將針對基坑變形技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行重點(diǎn)分析。

3.1 地表沉降監(jiān)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(diǎn)，即圍護(hù)墻體沉降監(jiān)測點(diǎn)Q8、電力管線監(jiān)測點(diǎn)D8、燃?xì)夤芫€監(jiān)測點(diǎn)M8、信息管線監(jiān)測點(diǎn)X8、上水管線監(jiān)測點(diǎn)S8、地表監(jiān)測點(diǎn)DB4-3、地表監(jiān)測點(diǎn)DB4-4、隧道監(jiān)測點(diǎn)SD4、隧道監(jiān)測點(diǎn)SD21、上水管線監(jiān)測點(diǎn)S44，以上監(jiān)測點(diǎn)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(xiàn)將各監(jiān)測點(diǎn)到基坑邊線距離與開挖期間各施工段累計(jì)沉降量的關(guān)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(jīng)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(jiān)測點(diǎn)X8累計(jì)沉降量（22.1mm）達(dá)到最大，發(fā)生在距離圍護(hù)邊線約14.3m位置處，因此，可定義距離圍護(hù)邊線約2倍基坑開挖深度范圍內(nèi)為主要沉降區(qū)域。

3.2 地下連續(xù)墻最大水平位移監(jiān)測

（1）墻體最大水平位移與開挖深度的變形規(guī)律。

項(xiàng)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(jù)監(jiān)測資料，墻體最大水平位移Ym與開挖深度H統(tǒng)計(jì)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(hù)墻體朝基坑內(nèi)側(cè)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(fā)展規(guī)律。

以墻體水平位移最大點(diǎn)CX1監(jiān)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(hù)墻體不同深度水平位移沿深度方向呈“魚腹”狀分布，對應(yīng)的深度位置也不斷下移，且呈增大趨勢。在開挖至第三層土?xí)r，墻體水平位移變化速率最大，這也預(yù)示著基坑在這一階段處于最危險的時刻。因此，應(yīng)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(jiān)測

監(jiān)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(yīng)選擇溫差較小特定的時間段進(jìn)行測讀，以減少溫差對支撐軸力的影響。如若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)仍然有一定程度的波動，應(yīng)在放置的傳感器上包上濕布并不斷澆冷水冷卻，以求監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(jì)值急速加大，甚至超出報(bào)警值。此時，應(yīng)快速形成支撐，加快底板澆筑施工等重要變形控制技術(shù)措施，減少基坑施工對周邊環(huán)境的影響。

4 ?結(jié)語

（1）基坑開挖過程中，豎向支護(hù)體系墻身隨深度位移變化曲線，開挖下部土層，位移最大點(diǎn)位于墻身頂部以下而非頂點(diǎn);同時基坑開挖最底部時地表沉降、支撐軸力累計(jì)值達(dá)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(huán)境影響的有效措施。

（2）在施工過程中建立基坑圍護(hù)體系和周邊環(huán)境的立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，將基坑、周邊環(huán)境變化納入預(yù)警監(jiān)測范圍，密切關(guān)注各項(xiàng)變形量的發(fā)展，必要時，發(fā)送警情報(bào)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。

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