復(fù)雜環(huán)境條件下深大基坑監(jiān)測常見問題及處理措施分析

彭 偉

(上海市巖土工程檢測中心，上海 200000)

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，地下空間的高利用率導(dǎo)致基坑周邊環(huán)境越來越復(fù)雜[1]。這就使現(xiàn)代建筑不得不通過提升土地地上與地下的利用率來獲得更大的收益[2]，深大基坑也逐漸在工程建設(shè)中占有重要地位，也意味著監(jiān)測工作的難度不比以往。陳鵬[3]和張鴻斌[4]對(duì)建筑基坑監(jiān)測時(shí)發(fā)生的常見問題進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的糾正措施,因此建筑基坑位移測量工作能夠確保建筑項(xiàng)目的安全可靠[5-6]。在周圍具有大量緊鄰建筑的敏感環(huán)境下，深大基坑的開挖和建筑物的變形有著密切聯(lián)系，開始針對(duì)開挖方式與支護(hù)方式及其穩(wěn)定性進(jìn)行研究[7-10]。在此基礎(chǔ)之上，深大基坑和周圍建筑變形監(jiān)測工作在整個(gè)基坑工程建設(shè)中占據(jù)重要地位[11-14]。結(jié)合深大基坑監(jiān)測自身的特點(diǎn)，對(duì)監(jiān)測過程中出現(xiàn)的常見問題分析，并提出相應(yīng)的處理措施，通過工程實(shí)例加以分析，以期為類似的深大基坑工程建設(shè)提供一定的參考。

1 深大基坑監(jiān)測的特點(diǎn)

1.1 深大基坑監(jiān)測影響因素多

(1)在基坑施工階段，圍護(hù)工程、開挖、降水等各種因素產(chǎn)生水體、土體等側(cè)向壓力，在側(cè)向壓力的作用下基坑容易發(fā)生流沙、管涌甚至坍塌等險(xiǎn)情，復(fù)雜的水文地質(zhì)條件都將會(huì)對(duì)施工及周邊環(huán)境產(chǎn)生影響。

(2)基坑鄰近的建(構(gòu))筑物、地下管線、市政道路等復(fù)雜分布，會(huì)加大深基坑的監(jiān)測工作難度。地下管道有無破損、泄露情況；周邊建筑物基礎(chǔ)深度且有無現(xiàn)狀裂縫出現(xiàn)；周邊道路行駛車輛超載造成道路出現(xiàn)裂縫、沉陷等情況；鄰近基坑及周邊環(huán)境情況息息相關(guān)。

(3)施工工期。基坑規(guī)模的擴(kuò)大，同時(shí)意味著整個(gè)施工監(jiān)測的周期可能會(huì)變長，但有些工程為降低成本而縮短工期，基坑開挖未按正常工序開挖，出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，這會(huì)為整個(gè)基坑工程留下嚴(yán)重的安全隱患。

(4)現(xiàn)場施工環(huán)境復(fù)雜。施工工序涉及多種作業(yè)班組交叉作業(yè)，不同施工環(huán)境下的機(jī)械、設(shè)備，人員會(huì)產(chǎn)生各種噪音和振動(dòng)，對(duì)基坑變形監(jiān)測工作產(chǎn)生一定的外界影響。

1.2 時(shí)效性、高精度及等精度要求

為確保深大基坑的監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠，其對(duì)監(jiān)測工作時(shí)空效應(yīng)具有較高的要求?；颖O(jiān)測通常從樁基施工、基坑開挖、地下結(jié)構(gòu)施工到回填土全過程動(dòng)態(tài)監(jiān)測，精度要求高。基坑監(jiān)測工程盡可能做到等精度測量[15]。

2 深大基坑監(jiān)測常見問題及處理措施

2.1 復(fù)雜環(huán)境下監(jiān)測控制網(wǎng)布設(shè)

由于深大基坑周圍環(huán)境復(fù)雜，監(jiān)測控制網(wǎng)的點(diǎn)位選取要求較為嚴(yán)格，保證在深大基坑周圍合理布設(shè)控制網(wǎng)有助于提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度。由于監(jiān)測周期和外界因素影響，實(shí)際工程應(yīng)用中由于控制網(wǎng)布設(shè)不合理而導(dǎo)致的監(jiān)測數(shù)據(jù)失真情況普遍性存在。

處理措施：在進(jìn)行監(jiān)測控制網(wǎng)點(diǎn)位布設(shè)時(shí)，要保證控制點(diǎn)穩(wěn)定可靠且標(biāo)識(shí)清晰，選點(diǎn)時(shí)依據(jù)基坑邊線外2倍的基坑深度布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)，工作基點(diǎn)便于現(xiàn)場施測，基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)應(yīng)定期組織聯(lián)測工作，以本文為例，現(xiàn)場布設(shè)8個(gè)平面控制點(diǎn)覆蓋整個(gè)監(jiān)測區(qū)，考慮到使測距、測角誤差在橫、縱坐標(biāo)上均勻分布，網(wǎng)形為閉合導(dǎo)線網(wǎng)，引測外方向?yàn)槭┕て矫婵刂凭W(wǎng)；布設(shè)4個(gè)水準(zhǔn)控制點(diǎn)與施工高程控制點(diǎn)建立閉合環(huán)，并每個(gè)月聯(lián)測一次。

2.2 現(xiàn)場施工對(duì)監(jiān)測精度影響

由于在基坑現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)測時(shí)會(huì)有很多施工班組同時(shí)交叉作業(yè)，由于施工場地的限制，人為因素，天氣環(huán)境條件等方面影響，可能會(huì)涉及監(jiān)測成果的精度和穩(wěn)定性，另外，由于作業(yè)班組人員和機(jī)械設(shè)備操作不當(dāng)，可能會(huì)對(duì)已布設(shè)的監(jiān)測點(diǎn)產(chǎn)生破壞或損毀，這也嚴(yán)重影響著基坑監(jiān)測工作的進(jìn)行。

處理措施：現(xiàn)場施工監(jiān)測時(shí)，盡量避開施工工序影響大時(shí)段，對(duì)精度要求較高的監(jiān)測項(xiàng)目施工間歇時(shí)進(jìn)行施測。如，基坑支撐軸力監(jiān)測、立柱沉降監(jiān)測、墻體垂直和水平位移監(jiān)測等，針對(duì)作業(yè)班組人員和機(jī)械設(shè)備操作不當(dāng)引起監(jiān)測點(diǎn)破壞的情況，現(xiàn)場監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)后應(yīng)組織各參建方進(jìn)行交底，加強(qiáng)現(xiàn)場巡視工作，點(diǎn)位破壞后應(yīng)及時(shí)補(bǔ)設(shè)恢復(fù)測得初始值并取得圍護(hù)設(shè)計(jì)單位同意。以五里橋項(xiàng)目為例，其基坑監(jiān)測頻率安排如表1所示。

表1 基坑監(jiān)測頻率安排

在監(jiān)測過程中，當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)超出報(bào)警界限值或發(fā)生異常情況時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即與項(xiàng)目監(jiān)測負(fù)責(zé)人聯(lián)系，對(duì)該區(qū)域監(jiān)測的頻率進(jìn)行適當(dāng)加密與反復(fù)監(jiān)測確保數(shù)據(jù)真實(shí)反映情況，并及時(shí)向各參建方反饋。

2.3 鄰近地下管線位置的確定

本項(xiàng)目處于交通樞紐和居民區(qū)復(fù)雜的鬧市街區(qū)，周邊管線權(quán)屬單位較多，由于地下管線復(fù)雜且目前物探技術(shù)不夠成熟，對(duì)隱蔽管線探測可能不夠全面，對(duì)臨近地下管線位置的確定也變得十分困難。

處理措施：組織召集各管線權(quán)屬單位到場進(jìn)行現(xiàn)場交底，摸清周邊管線情況再依據(jù)規(guī)范和管線單位要求布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)。地下管線監(jiān)測點(diǎn)的埋設(shè)采用直接點(diǎn)或間接點(diǎn)，利用原有設(shè)備即在管線設(shè)備的窨井、蓋頭、表計(jì)閥門上布點(diǎn)或在管線正上方鉆孔布設(shè)。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況及周圍環(huán)境

本文以位于上海市黃浦區(qū)五里橋街道99街坊2/2地塊基坑信息化施工監(jiān)測項(xiàng)目為例進(jìn)行分析，綜合監(jiān)測等級(jí)為一級(jí)基坑，開挖深度為12.2m～15.7m。

場地位于上海市黃浦區(qū)五里橋地區(qū)，其西側(cè)鄰近魯班路及其上方南北高架路(盧浦大橋引橋段)，場地北側(cè)靠近中山南一路及上方內(nèi)環(huán)高架路，東側(cè)緊鄰蒙自路及其地下的地鐵13號(hào)線世博會(huì)博物館站，場地南面緊鄰龍華東路。場地四周道路均已建成通車，施工環(huán)境條件較為復(fù)雜。

3.2 監(jiān)測結(jié)果及分析

整個(gè)基坑工程大體主分A、B、C、D、E五個(gè)區(qū)，為便于分析各監(jiān)測內(nèi)容在各分區(qū)施工階段的變化趨勢及變化量，除必要的基坑本體及支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測結(jié)果外，選取在復(fù)雜環(huán)境下具有代表性的監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制了曲線圖以便分析。

3.2.1 周邊建(構(gòu))筑物沉降監(jiān)測

(1)居民小區(qū)。因距基坑工程區(qū)域較近，為重點(diǎn)監(jiān)測對(duì)象。從監(jiān)測報(bào)表中選取具有代表性階段數(shù)據(jù)，繪制成曲線圖如圖1。

圖1 挖土后魯班大樓豎向位移曲線(mm)

基坑B區(qū)及C區(qū)開挖監(jiān)測范圍內(nèi)有兩棟主樓、變電房、拍照小平房、門衛(wèi)室，除了兩棟主樓為樁基礎(chǔ)之外其他都是條形基礎(chǔ)磚混建筑，主樓為24層高層建筑，變電房為兩層，拍照小平房和門衛(wèi)室都是一層，根據(jù)圖3結(jié)合實(shí)際施工進(jìn)度分析，隨著B區(qū)土方開挖完畢，至5月18日，挖土后鄰近建筑豎向位移累計(jì)量逐漸增加，四個(gè)腳點(diǎn)F24、F25、F26、F27沉降量分別為214mm、186mm、177mm、194mm。對(duì)于報(bào)警情況我方第一時(shí)間通知業(yè)主，業(yè)主聯(lián)系相關(guān)單位召開專題會(huì)議，最后由房檢單位出具相應(yīng)的質(zhì)檢報(bào)告，由總包進(jìn)行外側(cè)的加固維修，由于臨近基坑開挖邊線，受開挖深度影響加上房屋地基基礎(chǔ)較差，累計(jì)變形量還在持續(xù)增加，專家提出要對(duì)建(構(gòu))筑物與圍護(hù)墻體之間土體進(jìn)行壓密注漿措施，靠近變電房一側(cè)打斜孔注漿至變電房條形基礎(chǔ)下側(cè)，起到固結(jié)土體提高土體強(qiáng)度，從而控制建筑物沉降。

(2)高架橋橋墩?；又車哂休^多的高架橋墩，根據(jù)盧浦大橋及高架橋豎向位移累計(jì)變化量繪制對(duì)大橋橋墩的豎向位移情況進(jìn)行分析，如圖2所示。根據(jù)圖2并結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，在施工期間，監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)總體變化量較小，變化速率平穩(wěn)，期間未出現(xiàn)報(bào)警情況，主要原因分析橋墩基礎(chǔ)較基坑開挖深度較深且離基坑邊線較遠(yuǎn)，總體變化在2～5mm之間。

圖2 高架橋橋墩豎向位移變化趨勢(mm)

3.2.2 周邊管線沉降監(jiān)測

周邊管線沉降累計(jì)變形量趨勢如圖3～4所示。綜合圖3、圖4來看，在這個(gè)分區(qū)監(jiān)測周期中，周邊管線監(jiān)測點(diǎn)豎向位移變形較明顯，中山南一路的管線出現(xiàn)報(bào)警，在支撐拆除階段增加了斜拋撐后，管線沉降量變化速率總體穩(wěn)定。B區(qū)在開挖施工過程中，于3月19號(hào)魯班路電力、信息、排水管線都開始出現(xiàn)累計(jì)量報(bào)警，變化量最大的點(diǎn)位在西側(cè)出入口，受基坑開挖及土方車出入重壓影響。最大沉降點(diǎn)號(hào)是XX4，達(dá)到98mm左右。

圖3 魯班路管線沉降累計(jì)量變化趨勢

圖4 中山南一路管線沉降累計(jì)量變化

3.2.3 鄰近地鐵側(cè)分層沉降監(jiān)測

因基坑D、E區(qū)靠近運(yùn)營地鐵13號(hào)線，為保證地鐵運(yùn)營安全，對(duì)地鐵一側(cè)進(jìn)行了土體分層沉降監(jiān)測。選取具有超出預(yù)警值的深層土體沉降變化趨勢圖加以分析。如圖5所示。

圖5 D區(qū)域深層土體沉降變化趨勢

根據(jù)圖并結(jié)合實(shí)際施工進(jìn)度分析，D區(qū)在開挖第二層土?xí)r，變化速率較小，隨著后續(xù)施工進(jìn)度持續(xù)推進(jìn)，監(jiān)測點(diǎn)KN2的數(shù)據(jù)累計(jì)量變化最大，最大的監(jiān)測斷面是KN2.2，達(dá)到76mm，超出報(bào)警值(報(bào)警值30mm)，一直延續(xù)至±0階段，才逐漸減緩變化速率。

4 結(jié) 論

本文總結(jié)了復(fù)雜環(huán)境條件下深大基坑監(jiān)測常見問題及相應(yīng)處理措施，結(jié)合上海市黃浦區(qū)五里橋基坑監(jiān)測項(xiàng)目進(jìn)行了具體分析，采用具體的處理措施有效地解決了深大基坑監(jiān)測中常見的監(jiān)測點(diǎn)破壞、現(xiàn)場施工的影響及鄰近地下管線位置確定三大問題，能夠保證基坑工程有條不紊的進(jìn)行，為相似的工程項(xiàng)目提供了參考，具有一定的實(shí)際意義。