探讨基坑工程监测技术
2015-04-01
1工程概况
某大厦拟建场地位于广州市广州大道南东侧，基坑平面大体呈矩形，大小约为156.60m×99.00m，设二层地下室， 基坑开挖深度约为9m，电梯井开挖深度约12m， 基坑监测点平面布置如图1。基坑场地分布有第四系冲洪积成因的淤泥、砂、粉土、粉质粘土（粘土）层及残积土层，其中基坑开挖及支护段分布厚层的淤泥、软塑粘土及松散粉细砂层。基坑南侧东部地质条件相对较差，对支护结构的稳定性产生较大威胁。场地自上往下地层分别为：0～1.80m 为杂填土， 1.80～3.00m 为耕土， 3.00～3.60m 为松散细砂， 3.60～
4.30m 为软塑粘土，4.30 ～6.20m 为流塑淤泥，6.20～8.00m 为松散细砂， 8.00～10.50m 为可塑状残积粉质粘土，以下为全强风化泥岩。地下水埋深较浅，为0.20～2.75m，基坑周边环境复杂，北边为一低层受保护的古建筑物及水塘， 西边为广州大道南，交通繁忙，地下管线较多，南边为民居，东边为空地及鱼塘。该基坑东、南、西三面采取复合土钉墙（土钉墙、微型钢管桩和预应力锚杆组合而成）支护，北面采用钻孔灌注桩加两道预应力锚索支护方式，基坑四周采用水泥土搅拌桩形成止水帷幕，工程桩采用静压桩与冲孔灌注桩两种桩型。项目实施过程中严格按照《建筑变形测量规程》(JGJ/T 8-97) [3]、《广州地区建筑基坑支护技术规定》(GJB02-98) [4] 及监测方案[5] 进行监测，将监测数据与基准值及上一次监测数据相比较以判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求， 以确定和优化下一步的施工参数，做到信息化施工，将现场测量结果用于信息化反馈优化设计，使设计达到优质安全、经济合理、施工快捷的目的。
2监测精度及预警机制
根据《广州地区建筑基坑支护技术规定》(GJB02-98)，本项目监测精度为：围护结构顶端水平位移及沉降观测要求精度1.0mm，基坑侧壁土体及围护结构的侧向位移监测要求精度1.0mm，锚锁应力监测要求精度不大于1/100 (F・s)，地下水位监测要求精度5.0mm，周边建筑物沉降观测要求精度1.0mm。根据场地地质条件及基坑的安全要求， 并结合工程实践经验， 该基坑监测项目报警值要求如
表1。
3 监测结果统计及分析
3.1 观测点水平位移为监测基坑顶部土体的水平位移， 在基坑周边共布设了28 个水平位移测点，观测点水平位移典型曲线根据观测点水平位移曲线图分析， 各观测点数据变化趋势基本一致，较准确地反映了各观测点附近地面土体的水平位移及变化趋势，各监测点位移经历了从缓慢变化―――较快变化―――最终稳定三个阶段，与基坑开挖的阶段基本同步，最大水平位移为35.69mm，由于超挖、地质条件差以及暴雨等原因，9、10 号观测点水平位移超过基坑设计报警值，经过及时堆砂袋进行反压等处理，水平位移变形速率明显减小，基坑保持良好的工作状态。
3.2 观测点沉降
基坑周边共布设了28 个沉降观测点（与水平位移观测点重合）各观测点沉降的发展较为平缓，与水平位移基本上按1∶1 发展（发生时间滞后一周左右），其同样也经历了缓慢变化―――较快变化―――逐渐稳定三个阶段，曲线的趋势准确反映了测点处的地面土体的沉降变化情况。同时发现， 由支护结构水平位移引起的最大沉降与水平位移之比约为0.5～0.7，而含水砂层和淤泥等高压缩性土层中水位降低引起的沉降要比支护结构侧向位移引起的土体沉降大得多。最大沉降36.74mm，发生在23 号观测点，22～26、28 号观测点沉降超过基坑设计报警值，附近地面产生较多裂缝，经过及时处理，沉降速率明显减小， 基坑保持良好的工作状态，反映应急措施是合理的、有效的。
3.3 基坑侧壁水平位移(测斜)共布置13 个测斜孔，各测斜管均观测初始值两次，取两次监测数据的平均值作为监测基准值，将以后每次监测的结果与基准值相比较从而得到基坑侧壁的水平位移量。随土方开挖， 开挖位置处侧壁土体向基坑内侧位移相应增加，最大水平位移点随土方开挖不断下移，开挖到底后，侧壁土体水平位移量及位移速率都明显减小，底板施工完成后，基坑侧壁土体趋于稳定。另外，北侧桩锚支护段围护结构侧向位移最大值发生在结构顶端，单排预应力锚杆复合土钉墙支护段围护结构侧向位移最大值发生在距基坑顶以下约4～4.5m 处，双排预应力锚杆复合土钉墙支护段围护结构侧向位移最大值发生在距基坑顶以下约7.5～8m 处（第一排预应力锚杆距基坑顶约2m，第二排预应力锚杆距基坑顶约6m）， 因此， 复合土钉墙支护段围护结构侧向位移最大值发生在距下排预应力锚杆以下约2m处。
由于超挖、堆载、地质条件差以及暴雨天气，9、10 号测斜管侧向位移超过基坑设计报警值，水平位移最大值分别达到45.3mm 和59.0mm， 经过及时采取堆砂袋进行反压以及增加一道预应力锚索等应急处理措施，水平位移变形速率明显减小，基坑保持安全状态，反映基坑补救措施是合理的、有效的。
3.4 地下水位
根据水位变化数据分析，8、10 号水位观测孔地下水位降低超过2000mm （警戒值）， 最大水位变化为4292mm，发生在10 号水位观测孔。其中8 号水位观测孔附近的22、23、24 号观测点及10号水位观测孔附近的28 号观测点沉降较大， 表明地下水位降低会引起相当大沉降量的产生，尤其土层压缩性较高时。8、10 号水位观测孔地下水位变化超过基坑设计报警值，经过对止水帷幕的及
时处理， 地下水位未继续降低， 开挖面以上渗漏不严重， 坑底未发生渗流， 基坑保持安全状态，反映补救措施是合理的、有效的。合理， 应急措施及时， 确保了基坑的安全。通过监测数据分析可以得到以下规律：
（1）由支护结构水平位移引起的相邻地面的最大沉降与水平位移之比约为0.5～0.7，含水砂层和淤泥等高压缩性土层中水位降低引起的沉降要比支护结构侧向位移引起的土体沉降大得多。
（2）随土方开挖， 开挖位置处侧壁土体向基坑内侧位移相应增加， 最大水平位移点随土方开挖不断下移，开挖到底后， 侧壁土体水平位移量及位移速率都明显减小，底板施工完成后，基坑侧壁土体趋于稳定。桩锚支护段围护结构侧向位移最大值发生在结构顶端，复合土钉墙支护段围护结构侧向位移最大值发生在距下排预应力锚杆以下约2m 处。
（3）桩基施工对基坑支护体系变形影响较大，桩基施工时，附近支护结构向基坑内侧水平位移相应增加，沉降及侧壁土体水平位移量相应也增加，顶部增加最大，喷锚段增加明显，桩锚段增加较小。
（4）多种监测手段的结合使用是十分必要的，各个项目能相互验证，可以较全面、准确地掌握施工监测信息，及时指导正确施工，确保基坑施工安全。
4 结论
目前该项目已验收完毕并投入使用， 根据对各监测项目的位移～时间关系曲线图及各测斜孔的水平位移～深度曲线图等监测数据的分析表明，各期观测所得的数据合理反映了基坑在整个施工阶段的变形情况， 各方及时掌握施工监测信息，从而有根据、科学地指导和控制施工进展。施工过程中，由于超挖、堆载、地质条件差、施工缺陷以及暴雨天气等原因，个别项目观测值超过报警值，变形超警戒值者均集中在基坑东南面，附近地面产生较多裂缝，经过堆砂袋进行反压以及增加预应力锚索等处理措施，各项变形速率均明显减小， 底板施工完成后， 数据收敛，支护体系趋于稳定。
