陳江街道辦二號(hào)污水處理廠基坑監(jiān)測(cè)方案及數(shù)據(jù)分析

譚均然

(惠州水務(wù)集團(tuán)東江工程檢測(cè)有限公司，廣東 惠州 516000)

0 引 言

基坑開(kāi)挖對(duì)原有巖土體產(chǎn)生了擾動(dòng)，在支護(hù)設(shè)計(jì)考慮不周全、施工方案不合理、自然災(zāi)害等因素的影響下，極易出現(xiàn)基坑垮塌現(xiàn)象[1-2]。深基坑支護(hù)是一個(gè)極其復(fù)雜的巖土工程問(wèn)題，目前，常用的支護(hù)措施包括：排樁、錨噴、放坡、內(nèi)支撐等[3-4]。巖土工程問(wèn)題存在一定的不可預(yù)知性，因此，在支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成后，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和基坑安全等級(jí)制定合理的變形監(jiān)測(cè)方案，獲取基坑變形量和變形速率，為基坑預(yù)警提供數(shù)據(jù)支撐[5-6]。

1 工程概況

項(xiàng)目位于陳江街道青春村，項(xiàng)目采用PPP模式，建設(shè)一座污水處理能力為10萬(wàn)t/d、以生活污水為主、接納部分工業(yè)污水的全埋地下式綜合污水處理廠及配套管網(wǎng)，廠區(qū)總用地面積約30887m2。服務(wù)范圍為水圍河/泮瀝河子分區(qū)、LED產(chǎn)業(yè)園子分區(qū)、科融新城子分區(qū)、西北工業(yè)基地子分區(qū),管網(wǎng)建設(shè)總長(zhǎng)約101.94km。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境及地層情況，本項(xiàng)目基坑西南兩側(cè)采用排樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)型式。支護(hù)樁采用灌注樁，樁徑為1.0m，樁間距為1.6m。東北兩側(cè)現(xiàn)狀為空地，采用兩級(jí)放坡形式。

2 基坑監(jiān)測(cè)方案

2.1 水平位移監(jiān)測(cè)

水平位移監(jiān)測(cè)部位為基坑?xùn)|側(cè)和北側(cè)坡頂。①位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿基坑坡頂邊線20-25m左右布置一個(gè)，共布設(shè)10個(gè)，編號(hào)為C10-C19。②基坑南側(cè)和西側(cè)支護(hù)樁頂布設(shè)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿支護(hù)樁冠梁20-25m左右布置一個(gè)，共布設(shè)10個(gè)，編號(hào)為CW01-CW09、CW20。水平位移監(jiān)測(cè)采樣極坐標(biāo)法。

極坐標(biāo)法計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

圖1 極坐標(biāo)法計(jì)算簡(jiǎn)圖

為測(cè)定待求點(diǎn)C坐標(biāo)時(shí)，先計(jì)算已知點(diǎn)A、B的方位角

(1)

測(cè)定角度β和邊長(zhǎng)BC，根據(jù)公式αBC=αBA+β計(jì)算BC方位角,在按下列公式計(jì)算C點(diǎn)坐標(biāo)：

XC=XB+S?COS(αBC)

(2)

YC=YB+S?SIN(αBC)

(3)

2.2 深層水平位移監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)對(duì)象：對(duì)基坑支護(hù)樁進(jìn)行深層水平位移監(jiān)測(cè)。布設(shè)位置基坑支護(hù)灌注樁測(cè)斜點(diǎn)布置在基坑支護(hù)樁上，共布設(shè)4個(gè)測(cè)斜點(diǎn)。

2.3 地下水位監(jiān)測(cè)

基坑周邊進(jìn)行地下水位監(jiān)測(cè)，共布置10個(gè)觀測(cè)點(diǎn)(SW01-SW10)，基坑南側(cè)、西側(cè)各布置5個(gè)。地下水位觀測(cè)擬采用SWJ-8090型鋼尺水位計(jì)，觀測(cè)精度為0.5cm。地下水位觀測(cè)通過(guò)人工進(jìn)行水位讀數(shù)并記錄。

2.4 垂直監(jiān)測(cè)

垂直位移監(jiān)測(cè)主要涉及基坑周邊的道路、管線。對(duì)基坑西側(cè)、南側(cè)的道路和管線進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，布點(diǎn)間距20-30m，局部加密布設(shè)，共布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)11個(gè)。道路觀測(cè)點(diǎn)位采用M14的螺桿，用沖擊電鉆在道路表面鉆孔，然后放入螺桿，四周再用水泥砂漿填實(shí)。電力及供水管線監(jiān)測(cè)點(diǎn)中心標(biāo)志為鋼筋，采用人工挖孔現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土。道路監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)為：C02、C04；管線監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)：C01、C03、C05、C06-C11。

由于基坑周邊地表沉降較大，施工期間，增設(shè)南側(cè)燃?xì)夤苌顚映两当O(jiān)測(cè)點(diǎn)16個(gè)，編號(hào)為S01-S16。燃?xì)夤芗庸淌┕て陂g同步進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)，采用抱箍式的埋設(shè)方式直接固定在管線上。

基坑支護(hù)樁和坡頂沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)與水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)共點(diǎn)布置，不再另行布設(shè)。樁頂沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)共10個(gè)，編號(hào)為CW01-CW09、CW20；坡頂沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)10個(gè)，編號(hào)CW10-CW19。

2.5 錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)

基坑布設(shè)錨索應(yīng)力計(jì)14個(gè)(其中第1層6個(gè)、第2層和第3層各4個(gè))，布設(shè)于基坑南側(cè)和西側(cè)兩個(gè)面，各層交錯(cuò)均勻布置，編號(hào)采用每層的流水號(hào)+樁號(hào)組成，如第一層M1-1(22)、M1-2(44)……，第二層M2-1(135)、M2-2(93)……。

圖2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置圖

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

3.1 水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

1)支護(hù)樁頂水平位移

2019年11月-2020年10月期間進(jìn)行了61次冠梁水平位移監(jiān)測(cè)。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)均有一定程度位移，位移量24-44mm之間，位移主要發(fā)生在基坑土方開(kāi)挖期間，之后位移較為緩慢，基坑回填完畢后，各點(diǎn)已處于穩(wěn)定狀態(tài)。

監(jiān)測(cè)期間共有8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移量超出控制值(30mm)，點(diǎn)號(hào)分別為CW01-CW04、CW20、CW05、CW06、CW07。西側(cè)支護(hù)樁頂位移主要發(fā)生在2020年1月至9月期間；南側(cè)樁頂位移主要發(fā)生在2020年1月至2月期間。基坑支護(hù)樁頂最大位移為44.1mm(CW03)，控制值為30mm。樁頂水平位移監(jiān)測(cè)位移量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 較大樁頂位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

續(xù)表1 較大樁頂位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2)基坑坡頂水平位移

基坑坡頂各監(jiān)測(cè)點(diǎn)均有一定程度位移，位移量22-44mm之間，位移預(yù)警值為64mm，施工期間坡頂各點(diǎn)位移量均未達(dá)到預(yù)警值。

坡頂水平位移監(jiān)測(cè)位移量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 基坑坡頂位移數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.2 深層水平位移結(jié)果分析

從基坑支護(hù)樁測(cè)斜數(shù)據(jù)看，南側(cè)和西側(cè)樁體均有位移，其中西側(cè)樁體位移相對(duì)較大，監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZCX01(141)和ZCX02(108)位移23mm；南側(cè)測(cè)斜點(diǎn)ZCX03(59)和ZCX04(09)位移12mm。位移最大點(diǎn)為ZCX01，點(diǎn)位位于基坑西側(cè)北段，位移量23.4mm(埋深1m)，樁體位移預(yù)警值為40mm。

表3 深層水平位移量較大監(jiān)測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

3.3 沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

2020年1月—2020年2月期間進(jìn)行了基坑頂及周邊地表、管線沉降監(jiān)測(cè)；加固后的燃?xì)夤芫€監(jiān)測(cè)時(shí)間2020年4月—2020年6月。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上分析，基坑坡頂、樁頂及周邊地面、管線沉降較大，基坑坡頂沉降最大值為100.4mm，支護(hù)樁沉降最大62.7mm，周邊地面及管線最大沉降為72.2mm。沉降主要發(fā)生在基坑開(kāi)挖期間，之后沉降較為緩慢，基坑回填完畢后，各點(diǎn)已處于穩(wěn)定狀態(tài)。

1)基坑周邊地表沉降

工程施工期間，基坑周邊9個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量超出控制值，主要為道路、供水和電力管線，點(diǎn)號(hào)分別為C01-C06、C08、C07(加固前燃?xì)夤?、C11(加固前燃?xì)夤?。各點(diǎn)沉降主要發(fā)生在2020年3月至2020年8月的基坑開(kāi)挖期間，之后沉降較為緩慢。

沉降較大點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。

表4 基坑周邊沉降較大點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

續(xù)表4 基坑周邊沉降較大點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2)基坑南側(cè)燃?xì)夤艹两?/p>

基坑土方開(kāi)挖期間周邊地面沉降較大，為確保南側(cè)燃?xì)夤艿腊踩┕て陂g進(jìn)行了加固處理，燃?xì)夤芗庸毯筮M(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看，加固后燃?xì)夤艿廊匀淮嬖诓痪鶆虺两担两盗?-18mm不等，其中S01、S05累計(jì)沉降量超出預(yù)警值(16mm),沉降較大點(diǎn)為S01-S07，點(diǎn)位位于基坑南側(cè)西段。沉降主要發(fā)生在2020年6月-8月期間，之后略有反彈現(xiàn)象，至監(jiān)測(cè)結(jié)束，燃?xì)夤艿捞幱诜€(wěn)定狀態(tài)。

累計(jì)沉降較大點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表5。

表5 燃?xì)夤艹两递^大點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3)基坑支護(hù)樁沉降

基坑支護(hù)樁位于西側(cè)和南側(cè)，施工期間進(jìn)行了61次沉降監(jiān)測(cè)，從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看，支護(hù)樁各監(jiān)測(cè)點(diǎn)均在不同程度沉降，其中基坑西側(cè)沉降相對(duì)較大，點(diǎn)號(hào)分別為CW01、CW02、CW03、CW04、CW20。

本工程支護(hù)樁頂各點(diǎn)累計(jì)沉降11-63mm之間，其中最大沉降點(diǎn)為CW02(-62.7mm)，此點(diǎn)位于基坑西側(cè)中部。監(jiān)測(cè)點(diǎn)CW01-CW07、CW20累計(jì)沉降量均已超出控制值(20mm)，CW08沉降量超出預(yù)計(jì)值(16mm)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表6。

表6 基坑支護(hù)樁頂沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.4 水位監(jiān)測(cè)

基坑周邊地下水進(jìn)行了72次水位監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)孔共10個(gè)，其中基坑南側(cè)5個(gè)、西側(cè)5個(gè)。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上看，各觀測(cè)孔水位變化量介于-2.57--3.93m之間。其中水位下降最大的點(diǎn)為SW07。水位累計(jì)變化數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表7。

表7 水位累計(jì)變化量統(tǒng)計(jì)

續(xù)表7 水位累計(jì)變化量統(tǒng)計(jì)

3.5 錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)

從監(jiān)測(cè)變化情況分析：部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)在錨索計(jì)安裝后應(yīng)力損失較為明顯，如M1-1(22)、M1-3(68)、M1-4(103)、M1-5(125)、M1-6(146)、M2-4(33) M3-2(115)、M3-1(155)，針對(duì)部分應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了二次張拉,能夠達(dá)到安裝時(shí)的拉力值。隨著基坑的開(kāi)挖，個(gè)別監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力略有增大，如M2-1(135)、M2-2(93)。錨索拉力數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表8。

表8 錨索拉力數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

4 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)支護(hù)措施和現(xiàn)場(chǎng)情況，在基坑周邊布置了多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)基坑的水平、垂直位移和錨索應(yīng)力參數(shù)。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，有部分樁頂?shù)某两岛臀灰瞥^(guò)允許值，周圍管線存在不均勻沉降問(wèn)題，基坑支護(hù)后對(duì)周圍環(huán)境影響較大。地下水變動(dòng)對(duì)基坑穩(wěn)定性和變形速率具有較大的影響，且水位變動(dòng)對(duì)基坑變形的影響具有一定的滯后效應(yīng)。在基坑支護(hù)完成后應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格控制地下水位，避免造成基坑失穩(wěn)等事故。