廣州軌道交通萬頃沙車輛段綜合樓基坑開挖與監(jiān)測措施

徐順明，吳曄暉，陳偉強，劉甲紅

（1廣州地鐵集團有限公司，廣東廣州 510330；2廣東普藍地理信息服務(wù)有限公司，廣東廣州 510665）

1 工程概況

萬頃沙車輛段為廣州軌道交通線網(wǎng)列車檢修基地，位于南沙區(qū)萬頃沙鎮(zhèn)，長約1960m，寬約460m，占地面積約50.69hm2，是負責十八號線和二十二號線配屬列車的維修基地?；貎?nèi)設(shè)置綜合樓、運轉(zhuǎn)綜合樓、聯(lián)合檢修庫鏇輪庫、物資庫、雜品庫、清洗庫、運用庫、調(diào)機工程車庫、主變電站、污水處理站及兩條試車線。綜合樓設(shè)計場坪標高（廣州城建高程）8.80m，軌面標高8.65m。廠區(qū)東北角設(shè)綜合樓。建筑層數(shù)為地上17層，地下1層。綜合樓分為辦公塔樓、司機公寓、裙樓三部分，總建筑面積為41349.2m2，總高72.2m。綜合樓基坑長約132m，寬約55m，坑深2.8～5.85m，建筑總面積約為41349m2，建筑基底面積5125.92m2，如圖1、圖2所示。

圖1 綜合樓基坑施工圖

圖2 萬頃沙車輛段綜合樓效果圖

2 基坑設(shè)計與施工

2.1 基坑設(shè)計

綜合樓基坑底采用三軸攪拌樁加固，分段采用放坡+水泥土墻、放坡+單排鋼板樁、放坡+雙排鋼板樁三種支護形式。

2.2 基坑施工

按照先圍護樁、后結(jié)構(gòu)樁的順序進行施工，控制工程及重點工程優(yōu)先開工，并根據(jù)施工條件采取分塊、分層開挖施工方式，平行流水施工。先完成基坑三軸攪拌樁圍護結(jié)構(gòu)及地基加固施工，然后對綜合樓鉆孔樁基礎(chǔ)進行施工，在地面完成靜載及抗拔檢測后，用施工鋼板樁圍護，隨后進行基坑開挖。施工順序如圖3所示。

圖3 施工總體流程圖

（1）基坑基底采用三軸攪拌樁加固。基底裙邊密排三軸攪拌樁，加固深度5m。

（2）放坡+水泥土墻及鋼板樁支護。該段基坑深度為2.6～3.1m，放坡高度1.15m，坡率1∶1.5，坡面噴射C15混凝土，同時設(shè)置泄水孔，坡頂設(shè)截水溝，坑底設(shè)排水溝。水泥土墻頂標高為4.5m，采用直徑0.85m的三軸攪拌樁，樁間距為0.6m。水泥土墻頂部設(shè)置0.2m厚C30混凝土板，如圖4、圖5所示。

圖4 水泥土墻支護斷面圖

圖5 單排鋼板樁支護斷面圖

（3）基坑坑頂或放坡平臺應(yīng)設(shè)置截水溝，坑底設(shè)置排水溝，并在適當位置設(shè)置集水井，集水井約每30m布置一個，基坑采用坑內(nèi)降水措施。

（4）基坑頂部設(shè)置防護欄桿，以防人員墜落。

2.3 基坑排水處理

主要采用三軸攪拌樁止水，場地排水則利用截水溝、排水溝、集水坑、水泵抽排,形成排水系統(tǒng)，如圖6所示。

圖6 基坑排水平面圖

2.4 基坑特點及開挖需采取的措施

2.4.1 特點

基坑位于回填魚塘區(qū)，軟土層較厚，采用三軸攪拌樁擋土墻+鋼板樁圍護是該工程的一大特點。

基坑開挖分4～5個工作面，鋪開面積大，故合理的施工順序、有效的運土線路是施工籌劃的重點；基坑跨度較大，開挖出土平臺預(yù)留、坑內(nèi)土方翻倒、高性能開挖設(shè)備配備，是施工組織的重點；監(jiān)控量測頻率及反饋信息化是基坑施工的重點。

2.4.2 采取的措施

開挖前，需嚴格按照檢測要求對三軸攪拌樁圍護結(jié)構(gòu)進行檢測；開挖過程中，密切注意支護的滲漏水情況，當發(fā)現(xiàn)基坑滲漏水時，及時進行堵漏，回填土反壓并注漿止水?；又苓吔苟演d。

該區(qū)域軟土層較厚，開挖區(qū)域基底雖經(jīng)三軸攪拌樁加固，但電梯井、集水坑為“坑中坑”結(jié)構(gòu)，坑深達3.5m，放坡開挖深度達到7.35m，坑底加固區(qū)厚度僅為1.25m。如開挖時基底載荷超限，將導(dǎo)致深坑底面變形、隆起、邊坡滑移。

開挖至基底時，應(yīng)及時施作墊層封底?；拥讎澜逊挪牧希瑱C械盡量遠離深坑邊沿。如出現(xiàn)深坑底面變形、隆起，應(yīng)采用鋼板樁進行深坑邊坡加固，如效果較差，則回填深坑。該區(qū)域采用雙重旋噴進行局部地基加固。

3 綜合樓基坑施工監(jiān)測內(nèi)容

3.1 監(jiān)測范圍、監(jiān)測周期及監(jiān)測等級

3.1.1 監(jiān)測范圍

根據(jù)設(shè)計圖紙及監(jiān)測規(guī)范要求，基坑外圍0.7倍開挖深度范圍為主要影響區(qū)域，基坑外邊0.7～2倍開挖深度范圍為次要影響區(qū)域，2倍開挖深度范圍以外為可能影響區(qū)域，含基坑支護結(jié)構(gòu)、周邊土體、道路、地下水位等。

3.1.2 監(jiān)測等級

根據(jù)《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB 50911—2013）監(jiān)測等級劃分，該基坑屬于三級基坑[2]。

3.2 監(jiān)測內(nèi)容與對應(yīng)儀器設(shè)備

對綜合樓基坑進行監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容及對應(yīng)儀器設(shè)備如表1所示。

表1 監(jiān)測內(nèi)容及監(jiān)測儀器對應(yīng)表

3.3 基準點布設(shè)方法與要求

監(jiān)測基準點埋設(shè)在基坑施工影響范圍外穩(wěn)定的地方。布設(shè)4個水平位移觀測基準點，且使其相互通視（圖7），布設(shè)3個豎向位移觀測基準點[3]（圖8）。在監(jiān)測基準點周圍裝上護欄，在護欄上懸掛標識標牌，噴涂警告標語，粘貼反光車貼進行保護，以避免施工破壞。

圖7 平面觀測墩

圖8 普通水準基點

監(jiān)測控制網(wǎng)分兩部分[4]：

（1）平面控制網(wǎng)：用于各水平位移監(jiān)測項目的平面控制起算基準；

（2）水準控制網(wǎng)：用于各垂直位移監(jiān)測項目（即沉降監(jiān)測）的高程控制起算基準。

3.4 監(jiān)測點布設(shè)方法與要求

3.4.1 水平及垂直位移

（1）測點布置

原則：測點布設(shè)在基坑圈梁、鋼板樁、圍護樁頂部等固定的地方，埋設(shè)方便、不易損壞，能真實反映基坑圍護結(jié)構(gòu)樁（墻）頂部的側(cè)向變形；圍護墻頂?shù)乃胶拓Q向位移監(jiān)測點沿基坑周邊埋設(shè)，周邊中部、陽角處應(yīng)埋設(shè)監(jiān)測點。監(jiān)測點水平和豎向間距約為20m，每邊監(jiān)測點數(shù)目為3個以上。水平和豎向位移監(jiān)測點可以共用，監(jiān)測點設(shè)置在圍護墻頂、鋼板樁頂或基坑坡頂上[5]。

（2）監(jiān)測點埋設(shè)

綜合樓周邊的水平、垂直位點埋設(shè)在場坪周邊樁基混凝土擋土墻上或自制觀測樁上。觀測樁采用C30鋼筋混凝土預(yù)制，斷面采用15cm×15cm正方形，長度為1.7m，并在樁頂安裝Leica小棱鏡頭和沉降觀測點（圖9）。采用開挖埋入或打入等方法埋置，樁周上部50cm用混凝土固定，確保邊樁埋置穩(wěn)固。水平位移與沉降監(jiān)測點使用同一樁點，并與相應(yīng)的墻體水平位移的位置對應(yīng)，監(jiān)測點周邊安裝鋼筋籠，并在鋼筋籠上貼反光貼進行保護，且設(shè)立明顯標志（圖9）。

圖9 Leica小棱鏡頭及沉降觀測點

布置綜合樓基坑地表沉降點33個（點號為DBC01-1～DBC18-1）、支護樁墻頂部豎向位移監(jiān)測點18個（點號為ZQC01～ZQC18）、地下水位監(jiān)測點9個（點號為DSW01～DSW09）、支護樁墻頂部水平位移監(jiān)測點18個（點號為ZQS01～ZQS18）、支護樁墻體水平位移監(jiān)測點7個（點號為ZQT01～ZQT07）、土體深層水平位移監(jiān)測點18個（點號為TST01～TST18），如圖10所示。

圖10 綜合樓監(jiān)測點位示意圖

3.4.2 深層水平位移監(jiān)測

（1）測點布置

通過預(yù)埋的測斜管測探圍護結(jié)構(gòu)變形。按要求將測斜管埋設(shè)在基坑圍護結(jié)構(gòu)有可能發(fā)生變形的位置上，如圖11所示。

圖11 深層水平位移監(jiān)測點實景和埋設(shè)圖

（2）埋設(shè)與安裝要求

圍護樁內(nèi)測斜管埋設(shè)順序：先定位，再將測斜管綁在鋼筋籠主筋上，封死管底校準測斜管方向，再下鋼筋籠，然后澆注混凝土，測讀其初始值。

另外，需要注意的是：①底部應(yīng)和鋼筋籠底部持平或略低于鋼筋籠底部，頂部達到地面；②測斜管和支護結(jié)構(gòu)的鋼筋籠捆綁埋設(shè)，間距不宜大于1.5m。測斜管和鋼筋籠的固定要穩(wěn)，防止?jié)仓炷習(xí)r，測斜管和鋼筋籠脫落。操作時，應(yīng)注意測斜管的縱向扭轉(zhuǎn)，如果產(chǎn)生極小的扭轉(zhuǎn)角度，都可能導(dǎo)致測斜儀探頭被導(dǎo)槽卡住[6]；③測斜管綁扎時應(yīng)調(diào)正方向，使管內(nèi)的一對測槽垂直于測量面。

（3）測點保護

測斜管安裝完成后，應(yīng)在管口安裝一個約1m的套管，以防在破除圍護樁頂混凝土?xí)r被損壞。測斜管口附近混凝土采用小型機具進行局部鑿除，以便保護測斜管。

用混凝土包裹測斜管露出冠梁的部位，并蓋上管蓋，刷上黃黑漆，設(shè)立明顯標識。

3.4.3 地下水位觀測孔布設(shè)

用地質(zhì)鉆孔方法埋設(shè)測點，要確?？咨疃饶軠y出施工期間產(chǎn)生的水位變化量。安裝測孔時，也要保證能測出施工時水位的變化。用地質(zhì)鉆機鉆直徑Φ89mm的孔，水位孔的深度在坑外孔深同基底同深，坑內(nèi)孔深達到基坑底以下1～2m為宜。成孔后，放入裹有濾網(wǎng)的水位管，再用黏土進行封填，防止地表水流入。水位管用Φ55mm的PVC塑料管作濾管，管底加蓋密封，下部留出0.5～1.0m深的沉淀管，上部再留出0.5～1.0m作為管口段，以保證封口質(zhì)量，如圖12、圖13所示。

圖12 水位監(jiān)測點示意圖

圖13 水位監(jiān)測點實物圖

3.5 基坑監(jiān)測儀器及精度

3.5.1 測量與監(jiān)測設(shè)備

該項目的測量和監(jiān)測儀器如表2所示。

表2 測量與監(jiān)測儀器

3.5.2 控制測量精度要求

平面控制網(wǎng)，按精密導(dǎo)線精度要求進行，高程控制網(wǎng)符合國家二等水準精度要求。

觀測要求：高程監(jiān)測基點用數(shù)字水準儀TrimbleDiNi03配合銦瓦條碼尺實測，外業(yè)觀測符合《建筑變形測量規(guī)范》中“二級”水準測量的精度要求。觀測前對水準儀和銦瓦尺進行校驗。

觀測方法：按往返觀測實行，往測奇數(shù)站讀數(shù)為“后—前—前—后”，偶數(shù)站讀數(shù)為“前—后—后—前”；返測奇數(shù)站讀數(shù)為“前—后—后—前”，偶數(shù)站讀數(shù)為“后—前—前—后”。往測轉(zhuǎn)為返測時，兩根銦瓦條碼尺互換，測站視線長、視距差、視線高與限差符合規(guī)范要求。

高程控制網(wǎng)外業(yè)觀測完成后，對外業(yè)手簿進行檢查，各水準環(huán)閉合差計算合格后方可進行內(nèi)業(yè)平差計算。內(nèi)業(yè)計算采用嚴密平差計算，高程成果取位至0.01mm。

3.5.3 基坑監(jiān)測方法

主要采用水準儀施測沉降數(shù)據(jù)。起算點為已知水準基準點，測出每個觀測點的相對標高作為初始標高值，將每個觀測點的標高與這個初始標高值相比較，便可得出每次測量的該點的沉降值。

采用全站儀施測位移數(shù)值。起算點為平面基準點，通過測量控制點與觀測點之間位移的變化量，計算出基坑在某點的位移值。

基坑開挖期間，按要求每天測兩次，地下室結(jié)構(gòu)2d測一次，直到地下室結(jié)構(gòu)完工為止，遇到特殊變化應(yīng)該加密測量。測量者應(yīng)及時整理觀測手簿，發(fā)現(xiàn)位移（或沉降）有異常、超過警戒值或基坑圍護不穩(wěn)定時，馬上停止基坑開挖，立即處理，并及時向業(yè)主、設(shè)計及監(jiān)理單位報告。

3.6 監(jiān)測觀測頻率、控制參數(shù)及預(yù)警

基坑監(jiān)測頻率如表3所示，基坑監(jiān)測項目、內(nèi)容、測點布置、報警值等如表4所示。

表3 基坑監(jiān)測頻率

表4 基坑監(jiān)測項目、內(nèi)容、測點布置、報警值等一覽表

預(yù)警分級：（1）當變形監(jiān)測的絕對值、速率值雙控指標或兩者之一達到控制值的70%時，為黃色預(yù)警；（2）當變形監(jiān)測的絕對值、速率值雙控指標或兩者之一達到控制值的85%時，為橙色預(yù)警；（3）當變形監(jiān)測的絕對值達到或超過控制值的100%時，為紅色預(yù)警。

3.7 監(jiān)測項目精度

根據(jù)國家二等測量規(guī)范（GB/T 12897）的精度要求，各項目監(jiān)測精度：場坪周邊土體水平位移及沉降、基坑圍護結(jié)構(gòu)樁（墻）頂水平位移及沉降、深層水平位移監(jiān)測均為±1.0mm，地下水位為±5mm。

3.8 觀測提交成果報告

對監(jiān)測成果進行整理，并提交以下成果報告：（1）周邊建筑物、道路沉降觀測成果統(tǒng)計表（表5），時間、位移量（T～S）曲線圖；（2）基坑水平位移觀測成果表，時間、位移量（T～S）曲線圖；（3）基坑監(jiān)測系統(tǒng)平面布置圖；（4）基坑監(jiān)測分析報告。

表5 萬頃沙車輛段綜合樓監(jiān)測數(shù)據(jù)本周變形最大值統(tǒng)計表

3.9 基坑監(jiān)測報警時的應(yīng)急措施

（1）當基坑支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏或由于降水而導(dǎo)致坑外建筑物、道路出現(xiàn)下陷時，當臨近建筑物的豎向位移值大于警戒值（3mm/d）時，應(yīng)立即停止降水和施工挖土，并迅速用堵漏材料處理。應(yīng)同時通知設(shè)計、監(jiān)理、業(yè)主等單位，研究制定下一步措施。

（2）當基坑支護結(jié)構(gòu)的水平或豎向位移超出警戒值后，應(yīng)立即停止挖土并及時按預(yù)案處理。

（3）當基坑支護結(jié)構(gòu)土體出現(xiàn)滲漏等情況時，應(yīng)及時采取有效的堵漏止水措施。

（4）當基坑周邊圍護結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)嚴重漏水時，可通過注漿加強止水。深孔注漿要求水泥注漿壓力為0.5～1.0MPa，并采用42.5級以上的普通硅酸鹽水泥配制注漿，也可根據(jù)需要添加外加劑及摻合料，用量應(yīng)通過試驗確定。水泥漿液的水灰比為1.0～1.5。

3.10 現(xiàn)場巡查

每天對基坑周邊進行巡查并做好記錄。定期對民居進行巡查，加強對舊有裂縫的監(jiān)測，并查看是否有新增裂縫?；訖z查巡查表如表6所示。

表6 基坑檢查巡查表

4 結(jié)語

萬頃沙地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，基坑范圍內(nèi)的填土層、軟土層及砂層力學(xué)性質(zhì)較差，在強降雨的情況下會加劇基坑的不穩(wěn)定性，且風(fēng)化巖具有遇水易崩解的特性，處理不當容易誘發(fā)基坑崩塌、產(chǎn)生滑坡。萬頃沙車輛段綜合樓基坑項目處理效果較好，有兩個方面的原因：一是設(shè)計人員工作周密，二是施工和監(jiān)測配合密切。首先，現(xiàn)場監(jiān)測動態(tài)信息反饋指導(dǎo)施工過程，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)和巡查了解設(shè)計的強度，降低了成本，可為今后設(shè)計提供依據(jù)；其次，監(jiān)測與設(shè)計人員提前熟悉施工環(huán)境，有針對性地布置監(jiān)測點，準確監(jiān)測施工動態(tài)，預(yù)報施工險情，及時做好了安全補救措施，可為車輛段綜合樓施工提供借鑒。