基坑围护体系和周边环境立体监测网络建立重要性研究
来源:用户上传
作者:
摘 要：基坑监测的目的是对基坑围护体系及周边环境安全进行有效监护，为信息化施工提供参数。往往在基坑开挖与支护施筑過程中，由于地质条件、荷载条件、材料性质、施工条件和外界其它因素的复杂影响，很难单纯从理论上预测工程中可能遇到的问题。因此，基坑开挖过程中建立基坑围护体系和周边环境立体监测网络进行周密的监测，可以保证在建筑物和管线变形处在正常范围内时基坑的顺利施工，在建筑物和管线的变形接近警戒值时，有利于采取对建筑物和管线本体进行保护的技术应急措施，在很大程度上避免或减轻破坏的后果。同时可对基坑开挖到下一个施工工况时的受力和变形的数值和趋势进行预测，并根据受力和变形实测和预测结果与设计时采用的值进行比较，必要时对设计方案和施工工艺进行修正。
关键词：基坑监测 围护体系 周边环境 立体监测网络
中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）02（b）-0043-03
上海地区处于软土地基，地表下遍布厚达几十米的土层，各地基土层软弱复杂，且上海作为国际化大都市，土地资源相当宝贵，高层建筑以及城市地下空间的大力开发利用，使得基坑工程也朝着“深、密、大”的方向发展。为保证围护结构本身和周边环境的安全使用，在基坑开挖与支护施筑过程中，建立基坑围护体系和周边环境立体监测网络，作为信息化跟踪监测，在指导工程施工安全预警方面起到不可忽视的作用。
1 工程概况
既建工程位于上海市陆家嘴中心区Z4-2地块内，东至陆家嘴环路、南为银城南路路、西为东泰路、北至世纪大道。基坑基本呈“7”字型，基坑面积约10475㎡，基坑周长约690m，开挖深度15.2m～17.5m。采用厚800mm、长1000mm地下连续墙作为基坑围护结构，共设三道支撑。基坑周边市政管线众多，在银城南路上距离施工边线约1.5m处为Φ300燃气管线，周边环境极其复杂。根据工程自身特点及周边环境情况，基坑施工对周边环境保护要求较为苛刻，加之该工程开挖面积大，开挖深度深，若地下连续墙稳定性不够高，极易坍塌，基坑侧壁容易产生较大变形，坑外水位极易受黄浦江潮水位影响，施工难度较大。
2 监测方案设计
监测方案编制前应搜集岩土勘察成果文件、围护设计文件、施工影响范围内地下管线图和地形图、基坑施工方案及组织设计，并在施工前对现场周边环境进行踏勘。监测点的布设应满足以下要求：
（1）响应服从建设单位和总体设计单位对本工程的工作安排和质量要求，将监测设计的监测项目及施工监测项目有机结合，形成有效思维空间，监测项目的观测数据能互相检核验证。
（2）对基坑进行全方位、立体监测，确保所测数据的准确、及时。
（3）围护墙体沉降及水平位移观测点为共用点，且与地下连续墙侧向水平位移观测孔在垂直于基坑的同一剖面上，便于围护墙体水平位移实测值的修正。
（4）立柱内力监测点宜布置在受力较大的立柱上，且处于栈桥交界处，方便采集观测数据。
（5）在每道支撑同一位置布设支撑轴力观测点，可有效印证各支撑受力情况。
（6）地表监测点按剖面垂直于基坑布设，由内到外先密后疏。
3 监测数据分析
由于基坑降水、开挖等施工基坑内外原有土压力平衡被打破，基坑围护结构及周边环境沉降和水平位移均发生不同程度的位移。根据工程自身特点和所收集的围护设计、地质资料，将针对基坑变形技术指标进行重点分析。
3.1 地表沉降监测
在银城南路上取垂直于基坑边线的一组（共10个）沉降观测点，即围护墙体沉降监测点Q8、电力管线监测点D8、燃气管线监测点M8、信息管线监测点X8、上水管线监测点S8、地表监测点DB4-3、地表监测点DB4-4、隧道监测点SD4、隧道监测点SD21、上水管线监测点S44，以上监测点分别距离基坑边线约1m、6.4m、10.0m、14.3m、19.5m、24.7m、31.3m、36.0m、44.0m、54.0m。现将各监测点到基坑边线距离与开挖期间各施工段累计沉降量的关系分析如表1所示。
从表1可以看出，在基坑开挖期间引起的地表沉降整体呈勺状，经历了典型沉降后，沉降量呈变小趋势。在第三层土开挖到底时，地面监测点X8累计沉降量（22.1mm）达到最大，发生在距离围护边线约14.3m位置处，因此，可定义距离围护边线约2倍基坑开挖深度范围内为主要沉降区域。
3.2 地下连续墙最大水平位移监测
（1）墙体最大水平位移与开挖深度的变形规律。
项目主体基坑开挖深度15.9m，电梯井及集水坑开挖深度15.2m～17.5m，根据监测资料，墙体最大水平位移Ym与开挖深度H统计如表2所示。
由表2可以看出，墙体最大水平位移的平均值为-48.09mm，其位置大致分布在9.0m～11.0m，说明围护墙体朝基坑内侧位移，且最大水平位移处于墙体中上部。
（2）各工况下墙体水平位移发展规律。
以墙体水平位移最大点CX1监测孔为例，分别列出在不同施工阶段的水平位移变化曲线，即挖完第一层土、第二层土、第三层土、底板浇筑、拆除第三道支撑、拆除第二道支撑、拆除第一道支撑、终测。
从图2和表2可以得出：随着施工工况的不断变化，基坑围护墙体不同深度水平位移沿深度方向呈“鱼腹”状分布，对应的深度位置也不断下移，且呈增大趋势。在开挖至第三层土时，墙体水平位移变化速率最大，这也预示着基坑在这一阶段处于最危险的时刻。因此，应加快垫层及大底板浇筑施工，减少基坑变形。
3.3 支撑轴力监测
监测传感器受温度变化影响较大，因此，每天在支撑轴力测试时应选择温差较小特定的时间段进行测读，以减少温差对支撑轴力的影响。如若发现数据仍然有一定程度的波动，应在放置的传感器上包上湿布并不断浇冷水冷却，以求监测数据的准确性。
从图3可以看出，各道支撑轴力随基坑的不断挖深而逐渐增大，第二道、第三道支撑轴力变化较大，特别是在形成支撑之后，支撑轴力累计值急速加大，甚至超出报警值。此时，应快速形成支撑，加快底板浇筑施工等重要变形控制技术措施，减少基坑施工对周边环境的影响。
4 结语
（1）基坑开挖过程中，竖向支护体系墙身随深度位移变化曲线，开挖下部土层，位移最大点位于墙身顶部以下而非顶点;同时基坑开挖最底部时地表沉降、支撑轴力累计值达到最大，说明此时基坑处在最危险时刻，加快垫层、底板浇筑施工以及快速形成支撑等措施是减少基坑施工对周边环境影响的有效措施。
（2）在施工过程中建立基坑围护体系和周边环境的立体监测网络，将基坑、周边环境变化纳入预警监测范围，密切关注各项变形量的发展，必要时，发送警情报送表，建议施工单位及时采取有效控制措施，确保工程顺利完成。
参考文献
[1] 杜春涛，张建新，王瑞琪.超大逆作基坑地下连续墙变形分析[J].河北工程大学学报：自然科学版，2013（3）：43-45.
[2] 胡建华，周嘉宾.逆作法施工中的深基坑对地表及周边建筑物沉降的影响分析[J].建筑施工，2012.
[3] 牟建华.上海软土地基深基坑监测实践与分析 游文法 [C].中国学术期刊电子出版社，1994-2019：14-18.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15240858.htm
