劉海軍

(青島瑞源工程集團有限公司，山東 青島 266555)

1 工程項目概況與地質(zhì)環(huán)境

本次所選的工程項目為淄博高新區(qū)石橋棚改配套(二期)建設(shè)項目，該項目場地地形較為平整[1]。地理位置如圖1所示。

圖1 場地自然地理位置圖

其中軌道預(yù)留車站長740 m，標準段寬度22.7 m，開挖深度15.7～18.4 m，盾構(gòu)井開挖深度為20 m左右，基坑面積為20 000 m2。北下沉廣場長90 m，寬32.5 m，開挖深度為9 m左右，基坑面積為3 000 m2。

淄博北站為高鐵站，場地內(nèi)地形平緩，土層巖性成分復(fù)雜，土層變化大，主要分布有(0)耕土、(1)1粉質(zhì)黏土、(1)2 粉質(zhì)黏土、(1)3 粉質(zhì)黏土、(1)3-1 粉土、(2)1 粉土、(2)2 細砂、(2)3 中砂、(2)4粉質(zhì)黏土、(2)5粉質(zhì)黏土、(2)6中砂、(2)7圓礫土、(2)8粉質(zhì)黏土等，坑底主要位于(2)3 中砂層，圍護樁底主要位于(2)5 粉質(zhì)黏土層。經(jīng)調(diào)查，本場地地下水可能受附近水廠大量開采地下水影響，地下水位下降較多。雨季地下水位將上升，地下水位變幅為1.0～3.0 m。

2 監(jiān)測項目及工作內(nèi)容

項目監(jiān)測主要內(nèi)容包括：軌道預(yù)留車站深基坑、北下沉廣場深基坑。

完成對項目基礎(chǔ)地質(zhì)信息的獲取后，對監(jiān)測項目進行闡述，具體內(nèi)容見表1。

表1 監(jiān)測項目及工作內(nèi)容

3 深基坑建設(shè)項目工程風(fēng)險特點分析

對本次研究的深基坑建設(shè)項目進行周邊環(huán)境條件的分析，該項目場區(qū)北側(cè)為淄博北站施工工地，其余方向均為農(nóng)田和苗圃，場地開闊。現(xiàn)場周圍同期施工工程有中鐵十一局施工落客平臺、匝道橋、廣場東西路、車站上覆鋼結(jié)構(gòu)；中建八局施工公交車站、長途汽車站，以及淄博北站高鐵站房工程[2]。施工道路主要為 S238 和北辛路。

3.1 項目風(fēng)險源

項目周邊西五路正在修建，站前路、站東路、站西路同期施工。施工場地范圍內(nèi)地下管線及地面桿線已改遷，基坑周圍無管線。掌握工程周邊環(huán)境的地質(zhì)信息后，對建設(shè)項目的風(fēng)險源進行分析，整理分析成果，提出工程在建設(shè)施工中存在的風(fēng)險源，分別為：

(1)雨季施工對工程進度存在干預(yù)。

(2)基坑開挖的深度較大，施工作業(yè)行為的實施會對土層原有應(yīng)力狀態(tài)造成影響，當土層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)應(yīng)力變化后，基坑結(jié)構(gòu)容易發(fā)生變形、滑坡、坍塌等風(fēng)險。

(3)基坑側(cè)壁分布著砂層及圓礫層，土層的穩(wěn)定性較差，容易引起周邊地面環(huán)境的沉降。

(4)在對基坑進行開挖時，土體自重應(yīng)力被釋放，坑底部分置于黏性土和砂土中，坑底土體會有一定的回彈。

(5)土質(zhì)(2)3層為中砂層，土層的擾動敏感性較強，同時，該層混有大量黏性土，一旦遇水滲入該層，其含水量會迅速增加，短時間內(nèi)會迅速軟化崩解，降低結(jié)構(gòu)承載力。

3.2 應(yīng)對措施

針對上述提出的工程風(fēng)險，提出下述五個方面的應(yīng)對措施，分別為：

(1)完成深基坑開挖作業(yè)后，應(yīng)及時做好基坑的支護工作，并跟進對基坑變形的監(jiān)控，遇到雨季施工時，需要增加監(jiān)測頻率，及時反映基坑變形情況。

(2)及時監(jiān)測水位，在工程建設(shè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置足夠的排水設(shè)備，確保基坑安全；(3)按規(guī)范設(shè)置專人進行基坑安全性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的監(jiān)測。

(4)對于自穩(wěn)能力弱的砂層及圓礫層重點地段，進行重點監(jiān)控，特別是雨季，應(yīng)加強監(jiān)測頻率。

(5)按照基坑開挖施工進度，密切關(guān)注坑底隆起，特別是基底標高在中砂的部分地段重點防控。

4 深基坑監(jiān)測技術(shù)方案設(shè)計

4.1 深基坑監(jiān)測點位布設(shè)

在對深基坑監(jiān)測技術(shù)方案進行設(shè)計時，以淄博高新區(qū)石橋棚改配套(二期)建設(shè)項目為例，針對其深基坑監(jiān)測點位進行布設(shè)。本次監(jiān)測方案共布設(shè)監(jiān)測控制點4個，工作時還需要根據(jù)工程實際布設(shè)若干工作基點，監(jiān)測點共計布設(shè)679點(其中6個錨索監(jiān)測點建議布設(shè))。具體為：

(1)樁頂水平位移點埋設(shè)74點。

(2)樁頂垂直位移點埋設(shè)74點。

(3)樁體變形測斜孔埋設(shè)74點。

(4)地下水位觀測孔埋設(shè)37點。

(5)坑底隆起觀測點埋設(shè)10點。

(6)地表沉降觀測點埋設(shè)296點。

(7)立柱傾斜觀測點埋設(shè)28點。

(8)立柱豎向位移觀測點埋設(shè)28。

(9)支撐軸力觀測點埋設(shè)48點。

(10)建議錨索拉力監(jiān)測6點。

本次監(jiān)測方案共布設(shè)監(jiān)測控制點4個，工作基點需要根據(jù)現(xiàn)場實際進行布設(shè)若干點，采用二等方法進行校核后開展工作[3]。針對基準點，采用鉆機鉆孔的方式進行埋設(shè)，向孔內(nèi)打入直徑為48 mm的鋼管，并澆灌C20細石混凝土，最后通過焊接的方式將鋼板焊牢(基準點預(yù)埋標)與鋼管連接?；鶞庶c埋設(shè)示意圖如圖2所示。

圖2 基準點埋設(shè)示意圖

本項目地表沉降觀測點埋設(shè)296點、樁頂垂直位移點埋設(shè)74點，立柱豎向位移觀測點埋設(shè)28點、坑底隆起觀測點埋設(shè)10點。采用二等水準路線進行監(jiān)測，監(jiān)測過程中為了確保精度要求，需要設(shè)立若干工作基點，形成水準路線網(wǎng)，并進行水準網(wǎng)平差計算[4]。沉降點埋設(shè)主要通過鉆孔并打入沉降測頭的形式實現(xiàn)。

4.2 確定監(jiān)測方案

在完成對深基坑監(jiān)測點位的布設(shè)后，明確具體的監(jiān)測方案。

首先，確定監(jiān)測方案中的初始值：需要確保監(jiān)測項目當中至少連續(xù)2次測得的數(shù)據(jù)一致，并在得到這一結(jié)果后，計算得出其平均值，將平均值作為其初始值。具體而言，檢測方案為：在監(jiān)測過程中，將基準控制點作為監(jiān)測基準，并在監(jiān)測時確?；鶞士刂泣c的高程始終保持不變，并且檢查周期不得大于30 d[5]。針對沉降問題的監(jiān)測的具體步驟為：

第一步，明確監(jiān)測流程；

第二步，記錄；

第三步，針對沉降點的沉降值進行計算，其公式為：

△ht(1,2)=△ht(2)-△ht(1)

(1)

式中：△ht(1,2)為沉降點的沉降值；△ht(2)為沉降點高差；△ht(1)為基點高差。

第四步，按規(guī)定要求完成周期水準觀測；

第五步，在確保標尺分劃線成像清晰，并且穩(wěn)定情況下完成觀測；

第六步，對各周期觀測異常或點位變動情況進行記錄，并完成草圖繪制。

在對水平位移監(jiān)測點進行監(jiān)測時可采用視準線法來實現(xiàn)。視準線法水平位移監(jiān)測示意圖如圖3所示。

圖3 視準線法水平位移監(jiān)測示意圖

圖3所示的監(jiān)測方法可適用于深基坑結(jié)構(gòu)中直線邊與直線支撐桿結(jié)構(gòu)水平時[6]。針對監(jiān)測點較零亂、不在同一直線上的情況，可采用小角度法完成監(jiān)測。

4.3 繪制深基坑工程監(jiān)測頻率表

針對本項目在確定其監(jiān)測具體實施方案后，針對監(jiān)測頻率進行設(shè)計，并繪制深基坑工程監(jiān)測頻率表，見表1。

表1 深基坑工程監(jiān)測頻率表

本觀測次數(shù)按照《淄博高新區(qū)石橋棚改配套(二期)四標段項目基坑監(jiān)測技術(shù)服務(wù)》具體施工期確定，初步監(jiān)測天數(shù)為180 d，具體觀測次數(shù)可根據(jù)觀測數(shù)據(jù)日變化量進行調(diào)整[7]。為了更好配合施工進程進行監(jiān)測，按基坑施工段的不同進程進行劃分，主要分為標準段基坑監(jiān)測和站臺段基坑監(jiān)測，各分段監(jiān)測頻率及次數(shù)如下：

(1)針對標準段基坑監(jiān)測頻率確定為：標準段東側(cè)基坑，總計觀測次數(shù)189次；標準段西側(cè)基坑：總計觀測次數(shù)200次。

(2)針對站臺段基坑監(jiān)測頻率確定為：站臺段基坑，總計觀測次數(shù)180次。在對觀測次數(shù)進行詳細劃分時，應(yīng)當根據(jù)開挖深度以及施工階段對其觀測間隔進行明確[8]。以標準段東側(cè)基坑為例，當開挖深度不大于5 m時，施工15 d，每3 d觀測1次，總計觀測5次；當開挖深度5～10 m時，施工15 d，每2 d觀測一次，總計觀測8次；當開挖深度為10～15 m時，施工20 d，每1d觀測1次，總計觀測20次；當開挖深度大于15 m時，施工20d，每1d觀測2次，總計觀測40次；當主體結(jié)構(gòu)施工時，施工172 d，每2d觀測1次，總計觀測86次；當主體結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后，觀測3個月，每3d觀測1次，總計觀測30次。

依此類推完成上述另外兩個基坑結(jié)構(gòu)的監(jiān)測頻率設(shè)計，本文在此不進行過多贅述。同時，在實際監(jiān)測過程中，若出現(xiàn)特殊情況，則需要對監(jiān)測力度進行強化，并適當提高監(jiān)測頻率。

4.4 監(jiān)測預(yù)警等級劃分與預(yù)警流程設(shè)計

在監(jiān)測過程中，結(jié)合監(jiān)測變化量指標和變化速率指標針對其預(yù)警等級進行劃分，共分為4個預(yù)警等級，其危害程度從小到大，依次為四級、三級、二級和一級，分別對應(yīng)綠色、黃色、橙色、紅色，其中綠色預(yù)警等級為上述2項指標均未超過控制值的70%；黃色預(yù)警等級為上述兩項指標均超過控制值的70%或之一超過80%；橙色預(yù)警等級為上述2項指標均超過控制值的80%或之一超過90%；紅色預(yù)警等級為上述2 項指標均超過控制值，或變化速率急劇增加[9]。對于預(yù)警信息的報送，每日監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)于當日16∶00前將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)及電子版資料發(fā)送到監(jiān)理及施工單位。在申請黃色或橙色等級的消警時需要提交以下資料：施工單位、監(jiān)測單位提供的收斂到正常變化范圍內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)；整改處理落實情況；消警申請單[10]。在申請紅色等級的消警時需要提交以下資料：現(xiàn)場警情分析會紀要；消警申請單，并且需要由監(jiān)理單位形成會議紀要，軌道公司工程管理部門與安質(zhì)部備案。

5 實例應(yīng)用

為了簡化實驗結(jié)果，以樁頂水平位移監(jiān)測為例，根據(jù)基坑沉降預(yù)警值，進行監(jiān)測結(jié)果的輸出(此次監(jiān)測以8 d為一個周期)。監(jiān)測點布置如圖4所示。

圖4 監(jiān)測點布設(shè)示意圖

整理實驗結(jié)果，如圖5所示。

圖5 樁頂水平位移監(jiān)測結(jié)果

從上述實驗結(jié)果可以看出，樁頂水平位移<日報警值(2 mm)，且8 d位移總量<預(yù)警值(14 mm)，未達到預(yù)警界限，因此無須進行工程項目的返工。通過上述實驗證明了本文設(shè)計的監(jiān)測技術(shù)方案可以精準獲取項目中樁頂水平位移的變化趨勢，即監(jiān)測效果良好。

6 結(jié)束語

上文完成了對深基坑監(jiān)測技術(shù)方案的設(shè)計研究，并證明此方案可以實現(xiàn)對項目中樁頂水平位移的變化趨勢的獲取，為了進一步實現(xiàn)對此類工程的優(yōu)化，可在后續(xù)的研究中，增加對站臺段的錨索單元進行監(jiān)測，確保站臺段施工安全；建議采用BIM 對基坑建模，并把監(jiān)測數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫，同BIM模型聯(lián)系，可以再現(xiàn)基坑施工過程的變形演化，同時也為后續(xù)整個工程的全生命周期的演化奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)?；诖朔N方式，為相關(guān)施工項目的安全建設(shè)提供保障。