綜合管廊工程基坑監(jiān)測分析

張 帆，張 志，胡孟師

（山西二建集團(tuán)有限公司，山西 太原030013）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，我國各城市的建設(shè)水平不斷提高，城市的人口壓力逐年上漲，人口的增加也給城市中的基礎(chǔ)設(shè)施帶來新的挑戰(zhàn)。為加大對(duì)城市空間的利用率，城市在建設(shè)過程中將必要的給排水、通信、電力、燃?xì)獾雀黝惞芫€都埋設(shè)在地下，以減少地上空間的浪費(fèi)，但是各類管線在投入使用的過程中會(huì)無法避免地出現(xiàn)故障或線路老化情況，若要對(duì)各類管線進(jìn)行維修和更換就要開挖公路，不僅工程量大，還會(huì)在管線維護(hù)的過程中影響周圍居民的正常生活。通過在地下建設(shè)綜合管廊，將所有地下管線集于一體，市政部門可利用綜合管廊中的監(jiān)測系統(tǒng)、專門的檢修口和吊裝口及時(shí)掌握地下管線的運(yùn)行情況，并進(jìn)行管線養(yǎng)護(hù)工作，不僅工作效率高，還能規(guī)避自然侵害對(duì)管線的影響，一舉多得。

1 綜合管廊工程基坑監(jiān)測目的

對(duì)綜合管廊工程基坑進(jìn)行檢測，能更精確地掌握其內(nèi)部空位置和內(nèi)部形態(tài)在時(shí)間推移的過程中發(fā)生的變化規(guī)律，能有效預(yù)防各類安全事故的發(fā)生，對(duì)后期維護(hù)施工作業(yè)具有重要的指導(dǎo)作用，并且能對(duì)優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)上的參考?？偨Y(jié)來說，對(duì)綜合管廊工程基坑進(jìn)行檢測能達(dá)成以下兩種目的：①及時(shí)發(fā)現(xiàn)基坑及后周邊環(huán)境中的不穩(wěn)定因素，有利于市政人員及時(shí)采取相關(guān)措施提高基坑的穩(wěn)定性，保證基坑及周邊環(huán)境的安全性；②通過對(duì)基坑工程進(jìn)行監(jiān)測，能檢驗(yàn)出支護(hù)職工的設(shè)計(jì)參數(shù)是否合理，還能促進(jìn)基坑支護(hù)施工水平不斷發(fā)展。

2 工程概況

本文通過實(shí)際工程案例對(duì)綜合管廊工程的基坑監(jiān)測展開分析，采用的工程案例是大運(yùn)路綜合管廊和紫林路綜合管廊，建設(shè)工程位于瀟河產(chǎn)業(yè)園區(qū)太原起步區(qū)，基本覆蓋起步區(qū)公共服務(wù)中心、生活軸、產(chǎn)業(yè)發(fā)展軸等開發(fā)強(qiáng)度高的區(qū)域。其中：大運(yùn)路綜合管廊南起文源路K11+290，北止起步區(qū)北邊界K3+300，標(biāo)準(zhǔn)段單向全長7990m。紫林路綜合管廊西起人民路，東到高鐵高架橋附近，樁號(hào)K0+070~k7+960，標(biāo)準(zhǔn)段單向全長約7890m.并在樁號(hào)K5+210~k5+240處與大運(yùn)路綜合管廊交會(huì)，支溝設(shè)計(jì)31條，累計(jì)長度2000m。兩條管廊及紫林路支溝合計(jì)共長17880m。場地所有鉆孔均揭露存在地下水。該地下水類型為潛水，地下水位埋深1.3～3.8m，標(biāo)高介于768.7～769.8m之間。

3 監(jiān)測內(nèi)容

綜合管廊工程的監(jiān)測內(nèi)容主要包括對(duì)基坑本體和周邊環(huán)境的監(jiān)測，根據(jù)工程的實(shí)際情況和周邊環(huán)境的特征制定監(jiān)測內(nèi)容，本文工程案例確認(rèn)的監(jiān)測內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：地下水位的監(jiān)測、土體深層水平位移情況的監(jiān)測、周邊建筑物及地表沉降現(xiàn)象的監(jiān)測、支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移與沉降現(xiàn)象的監(jiān)測、支撐軸力的監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容與儀器如表1所示[2]。

表1 監(jiān)測內(nèi)容與儀器

4 監(jiān)測原則

為保證綜合管廊工程基坑監(jiān)測工作的有效性，在監(jiān)測中應(yīng)秉承以下原則：保證監(jiān)測方案的可行性、監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性、監(jiān)測數(shù)據(jù)的時(shí)效性和監(jiān)測技術(shù)的先進(jìn)性原則。監(jiān)測方案的可行性可通過科學(xué)合理的監(jiān)測方案、選擇精準(zhǔn)的檢測設(shè)備、監(jiān)測人員可靠的專業(yè)素養(yǎng)來實(shí)現(xiàn)；監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指在監(jiān)測過程中應(yīng)盡量保證監(jiān)測設(shè)備、人員、方法等各項(xiàng)可能影響檢測結(jié)果的因素都保持穩(wěn)定；監(jiān)測數(shù)據(jù)的時(shí)效性是在監(jiān)測過程中，通過先進(jìn)的技術(shù)手段能讓技術(shù)和管理人員實(shí)時(shí)掌握基坑的變形量，能及時(shí)接收設(shè)備發(fā)送的警報(bào)，以幫助人員做出迅速的反應(yīng)；監(jiān)測技術(shù)的先進(jìn)性是指應(yīng)盡量引進(jìn)先進(jìn)的監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備，以提高監(jiān)測的精準(zhǔn)度。

5 監(jiān)測方法

5.1 水平位移監(jiān)測

通過對(duì)結(jié)構(gòu)頂部的水平位移情況進(jìn)行監(jiān)測，能更加直觀地了解支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定情況。結(jié)合工程的施工技術(shù)規(guī)范，采用極坐標(biāo)法對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的水平位移情況定期測量，并繪制位移在時(shí)間變化過程中的變形曲線圖，判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

5.2 沉降監(jiān)測

對(duì)周邊建筑和地表的沉降數(shù)值進(jìn)行監(jiān)測，能判斷基坑開挖施工對(duì)周邊環(huán)境的影響程度，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的沉降數(shù)據(jù)檢測則可輔助判斷整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。利用精密的水準(zhǔn)儀和相關(guān)技術(shù)能完成對(duì)各項(xiàng)沉降數(shù)據(jù)的監(jiān)測。

5.3 土體深層水平位移監(jiān)測

監(jiān)測土體深層的水平位移情況能判斷出周圍土體在基坑開挖過程中產(chǎn)生的變形情況，進(jìn)而對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)沿深度方向的水平位移情況進(jìn)行判斷。將同側(cè)斜管的測點(diǎn)間距設(shè)置為0.5m，定期比較測點(diǎn)位置的數(shù)值，通過數(shù)據(jù)的變化掌握土體的變形情況[3]。

5.4 地下水位監(jiān)測

地下水位會(huì)對(duì)基坑周邊環(huán)境的安全性產(chǎn)生直接的影響，利用水位計(jì)對(duì)預(yù)留的地下水位觀測孔內(nèi)的水位高度進(jìn)行監(jiān)測，掌握在基坑開挖過程中地下水位受到的影響。

5.5 支撐軸力監(jiān)測

支撐軸力是支撐體系受力能力的直接表現(xiàn)，會(huì)隨著基坑開挖深度的加大而產(chǎn)生不同的變化。通過監(jiān)測周期內(nèi)支撐軸力的變化情況，能掌握軸力和時(shí)間變化的聯(lián)系。

6 監(jiān)測分析

6.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移

本工程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部在基坑的開挖過程中發(fā)生較大的水平位移現(xiàn)象，累積最大變形量為3.8mm，最大變形速率為4.9mm/d，但整體變形量和變形速率都在預(yù)定范圍之內(nèi)?；訚仓鳂I(yè)完成后有效減緩支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的水平位移情況，變形緩慢。

6.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部沉降

在基坑開挖過程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部發(fā)生較為明顯的沉降，最大變形量為-27.39mm，變形最大速率為2.25mm/d，兩項(xiàng)數(shù)值都在預(yù)定范圍內(nèi)，完成整體澆筑施工后，變形情況得到有效緩解[4]。

6.3 土體深層水平位移

為監(jiān)測土體深層的水平位移情況，在實(shí)際監(jiān)測過程中選擇基坑同一側(cè)具有代表性的兩個(gè)測斜孔。通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在開挖第一道支撐土方時(shí)，由于破壞力額土體的支撐結(jié)構(gòu)，頂部土體向坑內(nèi)傾斜，但在完成支撐作業(yè)后，頂部土體向坑外回彈，隨著開挖作業(yè)的推進(jìn)，樁后土壓力不斷增加。完成第二道支撐作業(yè)后，出現(xiàn)了整個(gè)開挖過程中最大的變形現(xiàn)象，最大變形量為33.72mm，最大變形速率為3.37mm/d，二者數(shù)據(jù)均處于預(yù)警范圍內(nèi)。在基坑的開挖過程中，第二道支撐以下出現(xiàn)局部滲水現(xiàn)象，使得基坑側(cè)周邊建筑物發(fā)生明顯沉降，沉降值超出預(yù)警范圍，于是施工人員在現(xiàn)場對(duì)該施工段及時(shí)地進(jìn)行回填，并且用粗砂填充支護(hù)樁外側(cè)的縫隙，對(duì)基坑周邊建筑物進(jìn)行有效加固。完成加固作業(yè)后，基坑在繼續(xù)開挖的過程中未繼續(xù)產(chǎn)生大規(guī)模土體深層水平位移情況，后續(xù)施工中變形量和變形速率均保持在預(yù)警值范圍內(nèi)。

6.4 支撐軸力

在預(yù)應(yīng)力的作用下，鋼支撐結(jié)構(gòu)會(huì)在完成第一道支撐后對(duì)產(chǎn)生向外擠壓地力，致使坑外土體產(chǎn)生一定的形變現(xiàn)象，支撐軸力會(huì)相應(yīng)減少。隨著基坑開挖施工的不斷推進(jìn)，周邊土體會(huì)推擠支護(hù)樁使其向坑內(nèi)形變，支撐軸力逐漸增大。第一道支撐的支撐軸力會(huì)在第二道支撐增加后逐漸平穩(wěn)[5]。

6.5 周邊建筑物與地表沉降

由于基坑在開挖的過程中發(fā)生滲水漏水現(xiàn)象，使周邊建筑物出現(xiàn)明顯的沉降現(xiàn)象，漏水期間最大變形值達(dá)到52.08mm，最大變形速率達(dá)到16.73mm/d，二者均超過預(yù)警值，并且建筑物傾斜率達(dá)到1%。發(fā)生突發(fā)情況后，施工人員對(duì)基坑采取回填反壓、填充支護(hù)樁外側(cè)空隙、噴筑混凝土漿液等加固措施，周邊建筑物的沉降情況在加固施工完成后得到有效減緩[6]。

由于開挖過程中的漏水現(xiàn)象，造成基坑泥沙流失的現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)基坑外地表發(fā)生不均勻沉降，在加固施工完成后，沉降速度與沉降值趨于平穩(wěn)，并且保持在預(yù)警值范圍內(nèi)。

6.6 地下水位

在基坑開挖的漏水過程中，地下水位最大變化速率達(dá)到-22 6.5mm/d，累計(jì)變化值達(dá)到-863.3mm，完成加固后地下水位變化緩慢回穩(wěn)[7]。

7 結(jié)語

隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的建設(shè)要求也在不斷提升，綜合管廊工程能大幅提高市政工程的管理水平，保障城市中重要基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行安全。在綜合管廊工程的建設(shè)中，基坑邊坡的穩(wěn)定性會(huì)直接影響整個(gè)工程的質(zhì)量，在施工中加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測能有效掌握基坑和周邊建筑物的變形情況，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果采取相應(yīng)的防護(hù)手段，保證基坑的施工安全和管廊的建筑質(zhì)量。