冀華，劉剛，劉雪穎

（1.青島地礦巖土工程有限公司，山東 青島 266000；2.劉世安創(chuàng)新工作室，山東 青島 266000；3.自然資源部濱海城市地下空間地質(zhì)安全重點實驗室，山東 青島 266000；4.青島海泰達(dá)基礎(chǔ)建設(shè)工程有限公司，山東 青島 266000）

0 引言

深基坑工程是一項綜合性較強的工程，同時也涉及非常復(fù)雜的巖土相關(guān)問題，一方面涉及土的強度與穩(wěn)定性的典型問題，另一方面也存在擾動和變形的問題。同時，深基坑工程又涉及土與支護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用及施工過程[1-3]。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，深基坑工程的深度不斷增大，對變形要求也更為嚴(yán)格[4-6]。在基坑開挖過程中，如何合理地選擇適應(yīng)性更強、準(zhǔn)確度更高的監(jiān)測方案是獲取有效監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。國內(nèi)外許多學(xué)者也對此進(jìn)行了研究：陳啟帆[7]通過對某建設(shè)工程的監(jiān)測設(shè)備、方案進(jìn)行數(shù)據(jù)分析后，獲得了針對高層住宅建筑的最優(yōu)監(jiān)測方案。鐘志勇[8]基于有限元模擬對開挖基坑的受力變形進(jìn)行了分析，從水平變形、豎向變形等多方面給出了變形規(guī)律分析。張秦軍[9]針對富水砂層條件下的基坑工程，獲得了相關(guān)基坑變形趨勢。孫正旺[10]基于BIM 技術(shù)對深基坑的監(jiān)測方法進(jìn)行了創(chuàng)新，繼而將深基坑的自動監(jiān)測與BIM 智能化處理相結(jié)合，為深基坑的施工提供安全技術(shù)保障。王磊[11]針對深基坑監(jiān)測項目，積極運用自動化監(jiān)測技術(shù)，對比分析了三種常用自動化監(jiān)測技術(shù)——全站儀監(jiān)測技術(shù)、3D 激光掃描監(jiān)測技術(shù)和光纖傳感監(jiān)測技術(shù)，提出了針對深基坑工程更為適用的自動化監(jiān)測技術(shù)。韓超等[12]針對深基坑的深層水平位移，運用對比對照獲得了全站儀測量與實際監(jiān)測值的誤差累計，并對誤差進(jìn)行了分析，以期通過誤差修正方式獲得更為準(zhǔn)確的深層水平位移，為深基坑的施工提供指導(dǎo)數(shù)據(jù)。藍(lán)占望[13]通過對軟土環(huán)境下的深基坑的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得了針對不利情況下的施工處理措施，也為高難度基坑工程的監(jiān)測控制值提供了一定的參考。鐘春霞[14]通過對深基坑監(jiān)測數(shù)值的分析給出了更為合理的監(jiān)測手段，及時反饋監(jiān)測數(shù)據(jù)以保證施工的有效開展和安全推進(jìn)。

本文基于萬科南北康B-6 地塊房地產(chǎn)開發(fā)項目的深大基坑開挖，該基坑深度大，開挖范圍廣，且臨近較多既有建構(gòu)筑物及地下管線，整個基坑內(nèi)存在較厚的第四系土層，通過對本基坑坡頂水平位移和深層水平位移的監(jiān)測方案及獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，給出針對深大基坑的監(jiān)測方案，通過相關(guān)數(shù)據(jù)對比，確定深大基坑的最優(yōu)控制值，這也為后續(xù)類似工程提供了參考依據(jù)，有著重要的工程意義。

1 工程概況

擬建萬科南北康B-6 地塊工程位于濟南市市中區(qū)省道S103線以西，規(guī)劃建設(shè)B-5 地塊以南，B-13 地塊以東。擬建建筑物包括57、34F 超高層辦公樓，16、22F 辦公塔樓，12F 公寓樓和3 ～4F 購物中心，整體設(shè)地下5 層作為地下車庫。本基坑大體呈平行四邊形分布，基坑?xùn)|西寬最大約187.0m，南北長最大約196.6m，支護(hù)段總長度約787.2m。該基坑工程的開挖深度大，距離建筑用地紅線較近，基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，對變形要求較為嚴(yán)格，綜合確定該基坑支護(hù)安全等級為一級，基坑的設(shè)計使用年限為22 個月。

基坑場地位于濟南市市中區(qū)興隆山西側(cè)，為山前傾斜平原地貌單元，地勢較高，整體呈東高西低走勢。場地內(nèi)局部堆填較多建筑垃圾及渣土，第四系土層總厚度約為19.0 ～28.0m，基坑?xùn)|側(cè)基底以上中風(fēng)化灰?guī)r厚約3.0 ～ 6.0m，西側(cè)基底以下第四系厚度約6.0 ～10.0m ；地下水主要為巖溶裂隙水，水位埋深27.60 ～34.00m。

基坑?xùn)|側(cè)為S103 省道，規(guī)劃建設(shè)地鐵南康站，擬建地下車庫邊線距地鐵保護(hù)線約7.0m，沿S103 現(xiàn)狀南北分布有3 根光纖、1 條10 kV 電力線、1 條D600 污水管線，距車庫邊線約10.0 ～20.0m；基坑南側(cè)東西分布有D800 污水管、1 條GD 200×100 供電線，距車庫邊線約5.0 ～8.0m；北側(cè)及西側(cè)緊鄰新建成市政道路，已埋設(shè)雨水、污水、供水、電力、燃?xì)?、熱力等各類市政管線十余條，暫未使用，距北側(cè)在建B5 地塊地下結(jié)構(gòu)最近約31.0m，距西側(cè)在建B13 地塊約40.0m。

根據(jù)設(shè)計要求，該基坑主要劃分為12 個支護(hù)單元，支護(hù)單元采用“支護(hù)樁+預(yù)應(yīng)力錨索”結(jié)合局部放坡的支護(hù)形式，如圖1 所示。同時設(shè)置7 個土釘墻作為臨時支護(hù)單元，如圖2所示。

圖1 1-1 支護(hù)單元剖面圖

圖2 出土坡道1-1 支護(hù)單元剖面圖

2 監(jiān)測方案

2.1 監(jiān)測要求

根據(jù)監(jiān)測要求，針對試驗段的基坑范圍及其周邊地面共布置30 個監(jiān)測點，監(jiān)測點位置平均分布于試驗段，確保能夠有效獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)及相關(guān)變化趨勢。通過在試驗段范圍內(nèi)進(jìn)行了3 個水準(zhǔn)點的布設(shè)，完成了閉合水準(zhǔn)線路。針對周邊道路、建筑等實施情況，將針對地下管線的檢測點設(shè)置在檢查點、閥門等位置。對周邊建筑的拐點設(shè)置監(jiān)測點，對拐角處進(jìn)行鉆孔完成監(jiān)測點的布設(shè)[15-17]。

沉降觀測點埋設(shè)好后，應(yīng)涂上防腐漆，繪制沉降點布置圖，在沉降點布置圖上標(biāo)出水準(zhǔn)點的具體位置，利用圖紙與現(xiàn)場相結(jié)合選定沉降觀測線路和儀器架設(shè)點，在選定儀器架設(shè)點時，盡量使用前后視距相等，沉降觀測線路應(yīng)附合于兩水準(zhǔn)點之間或閉合于同一水準(zhǔn)點上，在沉降點布置圖上繪出沉降觀測線路。坡頂水平位移監(jiān)測布點的埋設(shè)圖如圖3 所示，深層水平位移監(jiān)測布點的埋設(shè)圖如圖4 所示。

圖3 坡頂水平位移監(jiān)測觀測點埋設(shè)圖（單位：mm）

圖4 深層水平位移監(jiān)測觀測點埋設(shè)圖（單位：mm）

2.2 監(jiān)測方法及數(shù)據(jù)采集

本次位移監(jiān)測采用MSJ-201 型測力計，監(jiān)測數(shù)據(jù)讀取使用ZXY-2 型頻率讀數(shù)儀進(jìn)行，該儀器的讀測精度可以達(dá)到1.0%F·S，同時記錄溫度。

安裝過程中，隨時進(jìn)行測力計監(jiān)測，觀測是否有異常情況出現(xiàn)，如有應(yīng)立即采取措施處理。錨索安裝時必須從中間開始向周圍錨索逐步對稱加載，以免錨索測力計偏心受力。

在錨桿測力計安裝好并錨桿施工完成后，進(jìn)行錨桿預(yù)應(yīng)力張拉，這時要記錄錨桿拉力計上的初始荷載，同時要根據(jù)張拉千斤頂?shù)淖x數(shù)對拉力計的結(jié)果進(jìn)行校核。量測時，同一批錨桿盡量在相同的時間或溫度下量測，每次讀數(shù)均應(yīng)記錄溫度測量結(jié)果。

2.3 監(jiān)測原則

為保證深基坑監(jiān)測工作的有效實施，確保施工安全，監(jiān)測工作中需保證相關(guān)原則，如下：

（1）監(jiān)測數(shù)據(jù)必須可靠、真實，數(shù)據(jù)的可靠性由試驗元件安裝或埋置的可靠性、監(jiān)測儀器的準(zhǔn)確性和監(jiān)測人員的素質(zhì)來保證。監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性要求所有數(shù)據(jù)必須以原始記錄為基礎(chǔ)，任何人不得篡改、刪除原始記錄；

（2）監(jiān)測數(shù)據(jù)必須及時進(jìn)行計算和處理現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，如有問題及時復(fù)測；

（3）埋置在土層或結(jié)構(gòu)中的監(jiān)測元件應(yīng)盡量減少對結(jié)構(gòu)法向力的影響，埋置時應(yīng)注意監(jiān)測元件與巖土介質(zhì)的匹配；

（4）對于重要的監(jiān)測項目，應(yīng)根據(jù)工程的具體情況提前設(shè)置預(yù)警值和報警系統(tǒng)，預(yù)警值應(yīng)包括變形或內(nèi)力值及其變化率；

（5）監(jiān)測應(yīng)整理完整的監(jiān)測記錄表、數(shù)據(jù)報告、圖形圖表和曲線，并在監(jiān)測結(jié)束后整理監(jiān)測報告。

2.4 控制值要求

考慮到基坑周邊環(huán)境復(fù)雜、體量較大，確定本工程主要監(jiān)測項目報警值如下：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平及豎向位移≤0.15%H 且不大于30mm；深層水平位移 ≤0.2%H 且不大于40mm。

本試驗采用高頻人工監(jiān)測輔以深層水平位移和地下水位自動化監(jiān)測形式，人工監(jiān)測項目監(jiān)測頻率1 次/1d，自動化監(jiān)測項目每隔1h 采集一次數(shù)據(jù)，確保及時取得基坑變形數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)設(shè)計和施工。

3 監(jiān)測結(jié)果分析

在進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)的施工過程中，通過對基坑坡頂水平位移和深層水平位移進(jìn)行了監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果如下。

3.1 坡頂水平位移分析

基坑坡頂水平位移變化曲線如圖5 所示。

圖5 坡頂水平位移變化曲線

監(jiān)測結(jié)果顯示：基坑坡頂水平位移隨著深度的不斷增加而逐漸減小，呈反比的變化曲線形式，其最大水平位移監(jiān)測值為25.20mm，該數(shù)值出現(xiàn)在基坑試驗段北側(cè)；通過基坑坡頂水平位移曲線可以發(fā)現(xiàn)，基坑的坡頂水平位移的變化整體較為穩(wěn)定，變化曲線較為平直，其波動較大位置主要出現(xiàn)在基坑地質(zhì)較差位置，基坑試驗段北側(cè)第四系土層較厚，產(chǎn)生的坡頂水平位移較大，而其他位置處的水平位移變化曲線相對更為平直；雖然基坑試驗段北側(cè)的坡頂水平位移較大，但仍滿足坡頂水平位移≤0.15%H 且不大于35mm 的要求?？梢哉J(rèn)為北側(cè)采用“支護(hù)樁+預(yù)應(yīng)力錨索”的支護(hù)形式是較為合理有效的。

3.2 深層水平位移分析

基坑深層水平位移變化曲線如圖6 所示。

圖6 深層水平位移變化曲線

監(jiān)測結(jié)果顯示：基坑深層水平位移隨著深度的增加表現(xiàn)為先變大后變小隨后急劇增大的變化趨勢。分析原因主要為深層水平位移受地層條件的影響較坡頂水平位移更大；在分布均勻且地質(zhì)變化較小的深度位置處，基坑的深層水平位移曲線隨深度的增加逐漸減?。欢诔霈F(xiàn)最大深層位移的試驗段東側(cè)位置，在深度為17.0m 時，主要表現(xiàn)為達(dá)到了最大深層水平位移，為26.18mm。經(jīng)過地質(zhì)情況對比分析，可以發(fā)現(xiàn)試驗段東側(cè)位置處17.0m 深度范圍內(nèi)的地層條件為富水砂層，地質(zhì)條件較差，富水性好，在土壓力的作用下易產(chǎn)生滑移變形等問題，也導(dǎo)致了該層易產(chǎn)生較大水平位移，雖然基坑試驗段東側(cè)的深層水平位移較大，但仍滿足深層水平位移≤0.2%H 且不大于40mm 的要求范圍內(nèi)。

4 結(jié)論

（1）通過對該基坑的水平變形監(jiān)測，可以看出通過有效的水平位移限制結(jié)構(gòu)可以有效地降低水平位移量，使其在要求的限值范圍內(nèi)。

（2）水平位移監(jiān)測可以使用人工與全自動結(jié)合的方式，一方面可以提升監(jiān)測頻率，確保數(shù)據(jù)連續(xù)性；另一方面可以有效節(jié)約人力，保證數(shù)據(jù)完整性。

（3）加強深大基坑監(jiān)測工作，可以有效控制基坑及周邊建構(gòu)筑物的位移變形，確保施工的安全開展。

（4）在深基坑監(jiān)測的相關(guān)工作中，需要結(jié)合工程概況來進(jìn)行相關(guān)布設(shè)，科學(xué)選擇設(shè)備及頻率，通過有效的監(jiān)測工作為深大基坑安全開挖提供更科學(xué)的技術(shù)支持。