王振湘
身份证号码：430404196XXXX30516
摘要：东莞市石排镇燕窝隧道位于S120石排大道西路与龙岗大道交叉口处，场地地形较平坦，隧道所在处均为现有旧路路基范围。隧道下穿龙岗大道，起于K1+347，止于K1+920，全长573m。分开口段与闭口段，开口段共472m，其中K1+347～K1+413及K1+854～K1+920为挡墙+普通路基段；K1+413～K1+583及K1+684～K1+854为开口U型框架结构。闭口段共101m，为封闭矩形双孔框架结构。
关键词：隧道深基坑；施工监测；探讨
一、施工分析与监测目的
1.1 施工处重车运行繁忙
因工程地处城市主干道，施工期间仍需保证通车。施工围护结构期间预留中间车道，施工主体结构期间预留基坑两侧车道，用于隧道施工。车流量大，基坑侧的地面超载为车辆运行的动荷载；隧道基坑两侧场地成为施工材料堆放、运土车辆通行的场地，地面超载以静荷载为主。基坑开挖时，受重载影响引起路基土体开裂和沉陷变形，则会直接影响道路的通行。且路基变形过大时，很可能造成路面的大量塌陷及影响周边建筑物安全。
1.2 土层有直接水力联系，地下水较丰富
隧道基坑西侧水位较高，场地地下水受大气降水渗流及河网侧向径流补给，已形成基坑周边土层含水量饱和，上部杂填土中的上层滞水和粉砂、细砂层赋存承压水，这将是基坑开挖过程中可能出现渗漏水不竭的原由，也可能是导致基坑土壁不稳，土体变形骤变或支护结构失效、垮塌的诱因。
1.3 设计与实际受荷工况不符，构造处理欠妥
根据场地条件，本基坑支护结构与所受荷载具有非对称性的特点，设计时是按对称受荷的单层支撑排桩模型来简单化计算分析的；为赶进度，施工中常调整工序，实际挖土与设计工况不相符，设计对隧道基坑开挖土方的要求是“第一层土方挖至4 m 深时。及时安装钢管支撑”，但实际是每一施工段土方超挖到坑底，后一施工段下挖至4 m 时再支撑钢管；另外，基坑围护体系所承受的土压力存在着较大的不确定性，这样的情况下对支护结构内力与变形的进行的计算分析，与实际工况有较大差异，且支撑系统构造也存在明显不足。施工过程处于高风险的工作状态。
1.4 快速拆撑有风险
在拆撑这个关键工序的施工中，有时由于疏忽或野蛮施工，常发生基坑支护位移和周边土体的沉降变形突增，极易造成本工程东面路面开裂或路基沉降变形过大等事故，甚至出现基坑支护倒塌的灾难性后果。精心做好换撑设计，控制施工时序，才能有效防范上述问题的出现，而对换撑质量、效果要进行评价，则需依据监测所反馈的信息。
1.5 主要监测目的
为基坑施工提供安全信息，据此评估施工过程可能出现的安全隐患，出现异常情况时，即时提出相应的预防建议和改进的措施，让反馈与应急措施同步到位，以确保基坑工程的施工安全与质量。
二、监测目的与技术要求
2.1监测目的
本工程包括围护施工、基坑开挖及地下结构施工等部分，且本工程施工周期较长，基坑开挖面积较大，开挖深度较深，工程周边环境复杂。根据围护结构特点、施工方法、场地工程地质及环境条件，本工程的监测保护应考虑到以下各因素的影响：（1）本工程开挖面积较大，深度较深，施工流程较多，周围环境复杂；（2）项目沿线已经城镇化，各种等级的道路与S120有较多的交叉，尤其在镇中心路段平交口非常密集，道路下地下管线分布密集，其对工程施工影响相当敏感，应严格控制土体的变形，确保周边管线的安全和正常使用；（3）基坑开挖揭露的土层中分布的软塑至流塑状态的淤泥质粘土最大厚度达到8.78m，该层土强度低，属高压缩性土，在开挖过程中，易产生触变、流动；（4）工程场地距离东江较近，场地地下水丰富，主要为上层滞水和承压水，主通道及引道基坑开挖揭露的地下水为上层滞水，场地承压水与东江水力联系非常密切。
本工程监测的目的主要有：（1）通过将监测数据与预测值作比较，判断上一步施工工艺和施工参数是否符合或达到预期要求，同时实现对下一步的施工工艺和施工进度控制，从而切实实现信息化施工；（2）通过监测及时发现围护施工过程中的环境变形发展趋势，及时反馈信息，达到有效控制施工对建（构）筑物、道路、管线影响的目的；（3）通过监测及时调整支撑系统的受力均衡问题，使得整个基坑开挖过程能始终处于安全、可控的范畴内；（4）通过监测及早发现基坑止水帷幕的渗漏问题，并提请施工单位进行及时、有效的堵漏准备工作，防止施工中发生大面积涌砂现象；（5）将现场监测结果反馈设计单位，使设计能根据现场工况发展，进一步优化方案，达到优质安全、经济合理、施工快捷的目的；（6）通过跟踪监测，在换撑和支撑拆除阶段，施工科学有序，保障基坑始终处于安全施工的状态。
2.2监测要求
本工程监测工作极其重要，必须严格按有关管理部门、设计等有关变形控制要求进行设计和实施，同时对马路、防汛墙河堤、地下管线及基坑本体作重点监测。在基坑桩基施工期间，须周期性对周边环境进行观测，及时发现隐患，并根据监测成果相应地及时调整施工速率及采取相应的措施，确保道路、市政管线及建（构）筑物的正常使用。
三、监测原则
3.1系统性原则
（1）所设计的监测项目有机结合，并形成有效四维空间，测试的数据相互能进行校核；（2）运用、发挥系统功效对基坑进行全方位、立体监测，确保所测数据的准确、及时；（3）在施工工程中进行连续监测，确保数据的连续性；（4）利用系统功效减少监测点布设，节约成本。
3.2可靠性原则（1）设计中采用的监测手段是已基本成熟的方法；（2）监测中使用的监测仪器、元件均通过计量标定且在有效期内；（3）在设计中对布设的测点进行保护设计。
3.3与结构设计相结合原则
（1）对结构设计中使用的关键参数进行监测，达到进一步优化设计的目的；（2）对结构设计中，在专家审查会上有争议的方法、原理所涉及的受力部位及受力内容进行监测，作为反演分析的依据；（3）依据设计计算情况，确定围护结构及支撑系统的报警值；（4）依据业主、设计单位提出的具体要求进行针对性布点。
3.4关键部位优先、兼顾全面的原则
（1）对围护体及支撑系统中相当敏感的区域加密测点数和项目，进行重点监测；（2）对勘察工程中发现地质变化起伏较大的位置，施工过程中有异常的部位进行重点监测；（3）除关键部位优先布设测点外，在系统性的基础上均匀布设监测点。
3.5与施工相结合原则（1）结合施工实际确定测试方法、监测元件的种类、监测点的保护措施；（2）结合施工实际调整监测点的布设位置，尽量减少对施工质量的影响；（3）结合施工实际确定测试频率。
3.6经济合理原则
（1）监测方法的选择，在安全、可靠的前提下结合工程经验尽可能采用直观、简单、有效的方法；（2）监测元件的选择，在确保可靠的基础上择优选择国产及进口之仪器设备；（3）监测点的数量，在确保全面、安全的前提下，合理利用监测点之间联系，减少测点数量，提高工作效率，降低成本。四、监测依据（1）国家标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-1999；（2）广东省标准《建筑基坑支护工程技术规程》DBJ/T15-20-97；（3）《基坑工程施工监测规程》（DG/TJ08-2001-2006）；（4）《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897-2006）；（5）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；（6）《建筑变形测量规范》（JGJ 8-2007）；（7）《地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999）；（8）《基坑工程设计规程》（DBJ08-61-97）；（9）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）；（10）本工程相关设计说明及图纸（电子版）。
四、监控方案
4.1监测内容本施工项目的监测内容主要包括基坑维护监控量测以及基坑周围建筑物变形的监控量测两大部分。基坑监测主要项目包括：基坑维护结构顶部水平位移和沉降、地表沉降、邻近建筑物（左侧金泰家具批发基地与右侧永利制衣厂）的沉降、倾斜、和裂缝。具体监测项目见下表。监测项目表
注：表示该处点需要根据场地现场及施工情况进行布置，表中数据为估计数。
4.2测点布置见附图
4.3监测方法
为保证所有监测工作的统一，提高监测数据的精度，使监测工作有效的指导整个工程施工，监测工作采用整体布设，分级布网的原则。即首先布设统一的监测控制网，再在此基础上布设监测点（孔）。
4.3.1垂直位移监测高程控制网测量在远离施工影响范围以外布置3个以上稳固高程基准点，这些高程基准点与施工用高程控制点联测，沉降变形监测基准网以上述稳固高程基准点作为起算点，组成水准网进行联测。基准网按照国家Ⅱ等水准测量规范和建筑变形测量规范二级水准测量要求执行，精密水准测量的主要技术参照下表：
精密水准测量的主要技术要求
注：L为往返测段、环线的路线长度（以km计）；
外业观测使用WILD NA2+GPM3自动安平水准仪（标称精度：±0.3mm/km）往返实施作业。
观测措施：本高程监测基准网使用WILD NA2+GPM3自动安平水准仪及配套因瓦尺，外业观测严格按规范要求的二等精密水准测量的技术要求执行。为确保观测精度，观测措施制定如下。作业前编制作业计划表，以确保外业观测有序开展。观测前对水准仪及配套因瓦尺进行全面检验。观测方法：往测奇数站“后—前—前—后”，偶数站“前—后—后—前”；返测奇数站“前—后—后—前”，偶数站“后—前—前—后”。往测转为返测时，两根标尺互换。测站视线长、视距差、视线高要求见下表：
标尺类型视线长度前后
4.3.2垂直位移测量
按国家二等水准测量规范要求，历次垂直位移监测是通过工作基点间联测一条二等水准闭合或附合线路，由线路的工作点来测量各监测点的高程，各监测点高程初始值在监测工程前期两次测定（两次取平均），某监测点本次高程减前次高程的差值为本次垂直位移，本次高程减初始高程的差值为累计垂直位移。采用瑞士WILD NA2自动安平精密水准仪配NA2 铟钢水准尺来测试。本监测内容包括基坑周围土体及围护桩桩顶垂直位移以及坑内支护结构立柱的沉降。由于基坑内土方的开挖。
4.3.3水平位移测量
采用轴线投影法。在某条测线的两端远处各选定一个稳固基准点A、B，经纬仪架设于A点，定向B点，则A、B连线为一条基准线。观测时，在该条测线上的各监测点设置觇板，由经纬仪在觇板上读取各监测点至AB基准线的垂距E，某监测点本次E值与初始E值的差值即为该点累计水平位移，各变形监测点初始E值均为取两次平均的值。采用瑞士WILD T2经纬仪来测试。本监测内容包括基坑周围土体及围护桩桩顶水平位移。
4.3.4围护结构侧向位移监测
在基坑围护地下钻孔灌注桩的钢筋笼上绑扎安装带导槽PVC管，测斜管管径为Φ70mm，内壁有二组互成90°的纵向导槽，导槽控制了测试方位。埋设时，应保证让一组导槽垂直于围护体，另一组平行于基坑墙体。测试时，测斜仪探头沿导槽缓缓沉至孔底，在恒温一段时间后，自下而上逐段（间隔0.5米）测出X方向上的位移。同时用光学仪器测量管顶位移作为控制值。在基坑开挖前，分二次对每一测斜孔测量各深度点的倾斜值，取其平均值作为原始偏移值。“＋”值表示向基坑内位移，“－”值表示向基坑外位移。仪器采用CX-06型测斜仪进行测试，测斜精度±0.1mm/500mm。
4.3.5坑外土体侧向位移监测
采用钻孔方式埋设时可用Φ110钻头成孔，钻进尽可能采用干钻进，埋设直径为Φ70的专用监测PVC管，下管后用中砂密实，孔顶附近再填充泥球，以防止地表水的渗入。
测试方法和原理同“围护结构侧向位移监测”。
4.3.6支撑轴力监测
为掌握混凝土支撑的设计轴力与实际受力情况的差异，防止围护体的失稳破坏，须对支撑结构中受力较大的断面、应力变幅较大的断面进行监测。支撑钢筋制作过程中，在被测断面的左右两侧埋设钢筋应力计，支撑受到外力作用后产生微应变。其应变量通过振弦式频率计来测定，测试时，按预先标定的率定曲线，根据应力计频率推算出混凝土支撑钢筋所受的力。
计算公式：
（1）然后根据支撑中砼与钢筋应变协调的假定，可得计算公式：
⑵式中： 为混凝土支撑受力（kN）（计算结果精确至1 kN） 为钢筋计受力（kN）（计算结果精确至1 kN）As为钢筋截面积（m2）Ag为钢筋计截面积（m2）Ac为支撑混凝土截面积（m2）fi为钢筋计的本次频率（Hz）f0为钢筋计的初始频率（Hz）K为钢筋计的标定系数（kN/Hz2）采用ZXY—Ⅱ型振弦式频率读数仪作为二次读数仪，将由公式⑵解得的F作为混凝土支撑轴力。
4.3.7基坑内（外）地下水水位、水压监测在基坑开挖施工中，须在基坑内进行大面积疏干降水以保持基坑内土体相对干燥，以便于土方开挖和土渣运输，如果止水帷幕的实际效果不够理想，将势必对周边环境和建筑物造成危害性影响，严重将造成基坑管涌、塌方的危害。为了使浅层地下水位保持一适当的水平，以使周边环境处于相对稳定可控状态，加强对坑内、外浅层水位和承压水位的动态观测和分析，对于了解和控制基坑降水深度、判定围护体系的隔水性能，分析坑内、外地下水的联系程度具有十分重要的意义。对于水位动态变化的量测，可在基坑降水前测得各水位孔孔口标高及各孔水位深度，孔口标高减水位深度即得水位标高，初始水位为连续二次测试的平均值。每次测得水位标高与初始水位标高的差即为水位累计变化量。采用SWJ—90电测水位计。基坑内水位变化观测一般由降水单位实施，可采用降水井定时停抽后量测井内水位的变化。
4.3.8建筑物、相邻地表沉降、倾斜监测
沉降监测采用水准高程测量方法进行，仪器采用瑞士产NA2+GSM 精密水准仪配NA2 铟钢水准尺，测量精度按三级水准要求。
4.3.9裂缝监测
在基坑开挖前做好裂缝调查，并做好记录和观测标识。基坑开挖后，除了对已有的裂缝进行观测外，还要重点检查有可能出现裂缝的部位，及时发现新的裂缝，并做好记录和观测标识跟踪观测。观测精度为1mm。
4.4仪器清单
4.5监测频率监测频率表
说明
1．现场监测将采用定时观测与跟踪观察相结合的方法进行。
2．监测频率可根据监测数据变化大小进行适当调整。
3．监测数据有突变时，监测频率加密到每天二～三次。
4．各监测项目的开展、监测范围的扩展，随基坑施工进度不断推进。
5.6监测控制表
监测报警指标一般以总变化量和变化速率两个量控制，累计变化量的报警指标一般不宜超过设计限值。依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-1999和《广东省建筑基坑支护工程技术规程》DBJ-T15-20-97本工程报警指标初步拟定为（须得到有关单位的确认）：基坑监测主要项目控制值
五、质量保证措施
为确保本项目基坑监测的工作质量及时准确地为有关方面提供监测数据与信息，保证基坑工程建设的顺利进行，在组织机构的设置，监测技术管理队伍的人员素质，监测工作中涉及到的仪器设备，元器件材料的先进性和适用性以及执行采纳技术标准规范的有效性等方面落实相关质量保证管理制度。
论文作者:王振湘
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/26
标签：基坑论文; 位移论文; 高程论文; 水位论文; 测量论文; 工程论文; 目的论文; 《防护工程》2018年第10期论文;