高層建筑地下室的基坑變形監(jiān)測探討

陳偉

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心福建總隊,福建 福州350001)

當(dāng)前城市化發(fā)展水平不斷提升,為了進一步節(jié)約土地資源,高層建筑越來越多。高層建筑本身有著較強的綜合性和復(fù)雜性,在施工的過程中必須要建立在安全的基礎(chǔ)上進行管理優(yōu)化。針對地下室的深基坑施工來講,由于本身有著較為嚴格的安全管控原則,必須要做好變形監(jiān)測,才可以為后續(xù)的施工體系以及整體工程的質(zhì)量提升奠定基礎(chǔ)。因此分析深基坑施工技術(shù)的特點以及具體內(nèi)容,建立在具體工程案例的角度結(jié)合監(jiān)測技術(shù)以及施工技術(shù)展開論述,不僅是本文闡述的重點,也是進一步強化高層建筑施工質(zhì)量的關(guān)鍵研究課題。

1 做好深基坑監(jiān)測的要求及意義

首先從技術(shù)體系的應(yīng)用意義來講,在深基坑開挖的過程中,由于土方卸載導(dǎo)致周圍的圍護體系性能下降,周邊的土體結(jié)構(gòu)會逐漸向中間進行位移。這不僅會對施工過程造成較大的隱患,也會直接影響后期地下室結(jié)構(gòu)的綜合質(zhì)量,因此,做好深基坑監(jiān)測,可以及時的把握深基坑施工期間的動態(tài)性因素。做好深基坑監(jiān)測,也可以了解整體的施工過程是否會對周邊環(huán)境產(chǎn)生影響,并且制定調(diào)解方案,這能夠進一步提升地下室施工的有效性,在確保安全的同時,增強整體工程的經(jīng)濟效益和社會價值。

從深基坑監(jiān)測的內(nèi)容角度來講,主要涉及到了以下幾個方面:常見的深基坑監(jiān)測,以基坑支護體系監(jiān)測以及周邊環(huán)境監(jiān)測為主,支護體系監(jiān)測主要涉及到了支護結(jié)構(gòu)本身的性能檢測、立柱以及土體深層側(cè)向位移監(jiān)測等。針對基坑周邊環(huán)境進行監(jiān)測,涉及到了施工范圍內(nèi)的建構(gòu)筑物檢測、土壤土體環(huán)境監(jiān)測、地表監(jiān)測、地下水位監(jiān)測、地下管線檢測等[1]。

整體的工程監(jiān)測體系必須要有目的、有規(guī)劃的進行,這樣才可以滿足實際的施工需求,同時也能夠起到提升工程經(jīng)濟價值的作用。在監(jiān)測作業(yè)的過程中,首先需要根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)了解基坑本體的實際變形情況,并且結(jié)合變形的數(shù)據(jù)進行信息反饋,制定基坑防護方案,利用數(shù)據(jù)監(jiān)測了解周邊建構(gòu)筑物以及地下管線是否存在異常情況,確保整體的基坑及周邊處于安全狀態(tài)。在監(jiān)測期間必須要針對支護結(jié)構(gòu)的實際性能和質(zhì)量進行驗證,分析其是否能夠達到預(yù)先的設(shè)定要求,同時結(jié)合反饋出來的數(shù)據(jù),了解工程的信息變動情況,結(jié)合不同環(huán)節(jié)進行施工進度調(diào)整和施工質(zhì)量調(diào)整,確保實際的基坑施工能夠滿足地下室建設(shè)的要求。建立在這一系列目的的基礎(chǔ)上,落實地下室深基坑監(jiān)測,已經(jīng)成為了當(dāng)前高層建筑施工過程中的重點,必須要受到多方的重視。

2 高層建筑地下室施工案例及監(jiān)測體系

2.1 工程概況

為了進一步提升本文論述的科學(xué)性和有效性,文章借助了某高層建筑作為案例進行詳細分析,該工程的地上建筑共20層,地下室共3層,工程基礎(chǔ)以樁基礎(chǔ)為主,基坑的場地北側(cè)為城市公路,基坑頂部距離城市公路2.5 米,南側(cè)毗鄰7層的住宅樓,該住宅樓的基礎(chǔ)以樁基礎(chǔ)為主,基坑頂部距離住宅樓9.5米。西側(cè)緊挨9層住宅樓基礎(chǔ)以樁基礎(chǔ)為主,基坑頂部距離該住宅樓4.6 米,東側(cè)為淺基礎(chǔ)的印刷廠,距離基坑頂部9米,基坑周長共260米,結(jié)合前期的圖紙設(shè)計需求來講,基坑支護措施利用灌注樁和鋼筋砼配合支護。為了進一步的節(jié)省空間,在基坑施工過程中,建立在保護周圍建構(gòu)筑物質(zhì)量的基礎(chǔ)上,進行了地下空間的擴大和延展,在支護期間,嚴格落實地下水位控制,基坑開挖的深度為20米。在基坑北側(cè),利用放坡掛網(wǎng)噴射混凝土的方式進行支護,西、南、東側(cè)利用土釘墻支護的方法進行支護,整體的基坑建成之后為一級基坑,相關(guān)沉降變形標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 地下室升級坑變形監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)

2.2 地下室深基坑變形監(jiān)測技術(shù)體系

在深基坑開挖施工以及后期維護的過程中,必須要開展持續(xù)性的變形監(jiān)測,這其中監(jiān)測的對象及技術(shù)主要為以下幾個方面。

2.2.1 水平及垂直位移監(jiān)測

本次工程的主要深基坑支護方式以土釘墻和混凝土墻為主,為了進一步提升支護結(jié)構(gòu)的性能和質(zhì)量,在東、南、西三側(cè)的土釘墻上共設(shè)置了近1100個水平的監(jiān)測點,設(shè)置了150個垂直的檢測點,在北面的混凝土支護結(jié)構(gòu)上設(shè)置了104個水平監(jiān)測點,35個垂直檢測點。利用沖擊鉆在支護結(jié)構(gòu)上鉆出20厘米的孔洞,在其中灌入稀釋水泥漿,將對中裝置置入孔洞中,并且抹平頂部。整體工程中水平位移監(jiān)測利用電子全站儀進行,以坐標(biāo)監(jiān)測法作為主要的方法,利用電子水準(zhǔn)儀進行垂直方向的位移監(jiān)測,通過往返監(jiān)測的方法進行作業(yè)[2],為了進一步提升監(jiān)測結(jié)果的精準(zhǔn)度,在監(jiān)測作業(yè)的過程中,必須要嚴格按照相關(guān)技術(shù)體系作為依據(jù)進行操作。詳細的水平監(jiān)測結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

圖1 水平監(jiān)測原理

2.2.2 地下室基坑深層的水平位移監(jiān)測

針對深層結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測,主要以其水平位移作為監(jiān)測對象,本工程選用的監(jiān)測設(shè)備以斜測儀為主。首先需要檢查納入地基結(jié)構(gòu)中的斜側(cè)管內(nèi)部是否通暢,通過測模擬測頭進行檢測,其次,分析斜測儀自身的工作狀態(tài)是否完好,并且在導(dǎo)槽中放入側(cè)頭導(dǎo)輪,將測頭緩慢的下放到導(dǎo)管的底側(cè)。接下來每下降50厘米,進行一次數(shù)據(jù)取讀和記錄,完成整體測量之后,將測頭旋轉(zhuǎn)180度,再次進行重復(fù)測量。將首次測量得出的數(shù)據(jù)與第二次測量得出的數(shù)據(jù)進行讀數(shù)對比,分析讀數(shù)是否存在異常情況,并且針對異常讀數(shù)進行重新測量,分析是否存在誤差,檢查整體設(shè)備的運行狀態(tài),盡量避免差異性的存在。經(jīng)過深層水平位移監(jiān)測之后,其結(jié)果在前期緩慢增加,中期呈現(xiàn)著較大的上下波動情況,后期逐漸趨于穩(wěn)定,最大的監(jiān)測值并沒有達到警報值,證明基坑邊坡以及結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。

2.2.3 錨桿拉力及土釘檢測

本工程的錨桿拉力以及土釘檢測作業(yè)利用振弦讀數(shù)儀以及錨索測力計進行操作。首先錨桿加鎖之前,需要結(jié)合實際的操作規(guī)范將錨桿拉力計,置于錨桿的頂端,將拉力計的電纜設(shè)置在便于測量的位置,然后加鎖固定[3]。通過拉力計獲取錨桿初期的頻率數(shù)值,并且將其記錄下來,利用檢測了解垂直位移的變化和水平位移的變化結(jié)果。綜合整體的變化,結(jié)果來看在中間呈現(xiàn)著較強的波動狀態(tài),后期逐漸平穩(wěn),最大值并未達到警報標(biāo)準(zhǔn),證明土釘及錨桿的性能符合實際的施工需求[4]。

2.2.4 基坑的地下水位檢測

地下水位監(jiān)測將直接影響整體基坑的實際施工安全性,本工程中的地下水位監(jiān)測利用電測水位儀進行作業(yè),在高程測量的過程中,利用四等水準(zhǔn)水位觀測井固定點進行測量,每一次測量井口的固定點數(shù)值以及水平數(shù)值。將兩次測量得出的結(jié)果進行對比,其數(shù)值差異應(yīng)該控制在一厘米以內(nèi),取兩次測量的整體平均值,最終得出水位高程的實際數(shù)據(jù)[5]。經(jīng)過地下水位測量之后,得出該工程的最高水位點為28.5 厘米,符合基坑允許水位的范圍標(biāo)準(zhǔn),水位最高點在整體機坑的北側(cè)邊坡區(qū)域出現(xiàn),其變形曲線在前期快速增加,中期緩慢減小,后期平穩(wěn)發(fā)展表明,在整體的深基坑施工期間,基坑水位始終處于增長狀態(tài),不會對基坑邊坡造成影響。具體的地下水位監(jiān)測原理如圖2所示。

圖2 深基坑地下水位監(jiān)測結(jié)構(gòu)原理

結(jié)束語

綜上所述,在當(dāng)前的高層建筑地下室施工過程中,為了進一步提升整體工程的施工有效性,確保施工期間的安全管控質(zhì)量,必須要做好深基坑工程變形監(jiān)測。要結(jié)合前期的施工圖紙落實變形監(jiān)測方案的制定,結(jié)合具體的施工流程及時的做好水平及垂直位移監(jiān)測,進行深層結(jié)構(gòu)水平監(jiān)測。落實好地下水位以及相關(guān)附屬設(shè)施的應(yīng)力監(jiān)測,在此基礎(chǔ)上,嚴格按照具體的施工規(guī)范進行操作,對比相關(guān)數(shù)據(jù)的差異進行針對性管控。針對工程有安全影響的因素,快速的進行調(diào)整,并且嚴格做好周邊環(huán)境監(jiān)測,這樣才可以提升深基坑施工的穩(wěn)定性和有效性,促進基坑工程的全面管控。