湖南大地岩土工程勘察设计有限公司 湖南长沙 410005
摘要：明挖深基坑是目前满足船闸主体施工条件比较经济简便的一种施工方法，而开挖成型后的基坑边坡失稳是施工过程中应当重视的一项安全隐患，采用准确、及时、可靠的边坡稳定监测实施技术是保障安全施工环境的前提条件。结合大源渡船闸深基坑开挖工程规模及形状特征，总结深基坑开挖边坡变形监测实施技术要求及方法，将数据成果绘制成变形曲线，客观形象反映出边坡变形规律及最大值。
关键词：深基坑开挖；边坡稳定性；监测实施技术
前言
某船闸等级为Ⅱ级船闸，其船闸主体结构有效尺度为 280 m×34 m×4. 5 m（闸室有效长度×闸室净宽×槛上水深），主体建筑物施工位于原一线船闸右侧的中州台地，施工围堰为基坑开挖后自然形成，基坑边坡开挖按每 5 m 深度分台阶形式，坡比为 1∶1. 5，台阶宽度为 2 m。其中左侧纵向围堰由一线船闸右侧建筑物和部分土体组成；右侧纵向围堰则利用中州台地；上、下游横向围堰为预留土体。
1、变形监测网布置技术要求
在开展基坑边坡稳定性变形观测前，首先需要建立平面控制网。深基坑边坡变形观测主要目的是单独测定监测点的位移量，因而只需建立相对独立的坐标系统即可满足控制要求。平面控制网按两级布设，由基准点和工作基点组成监测基准网，由工作基点与监测点组成变形监测网。基准点选在变形影响区域之外稳固可靠的位置，一般采用设计单位移交的设计控制点。为保证布置在基坑周围监测点的观测方便，相应地在基准点覆盖的范围内及不在变形影响的区域内加密一些控制点，来作为基坑边坡变形监测的工作基点。
1.1基准点及工作基点布设
本项目基坑开挖形状类似为矩形，设计单位共移交7个基准控制点，在基坑开挖的两条长边上且不在变形影响的范围内各加密两个工作基点，两工作基点连线尽量平行于矩形基坑中轴线。选址及埋设方式都采取相应的加固措施，确保工作基点的稳固性。在每次观测之前，应验证基准点及工作基点的稳定性，要求每1个月对所有基准点及工作基点进行一次闭合线路联测。
1.2基坑观测点布设
基坑边坡监测点直接埋设在坡脚、马道及基坑边坡顶（边坡顶埋设在离开挖线2～3m处）。观测点埋设好后设立醒目标志并做好防护措施。点位间距不大于90m（施工过程中可根据实际情况作具体调整），边坡断面布点形式见图1。
图2 测小角法
如图2所示，沿基坑直线边建立一条工作基线，通过测量固定方向与测站至监测点方向的小角度变化，测得测站至监测点的距离，从而计算出监测点的位移量ΔP。
式中：Δβ为角度变化量；ρ为换算单位，一般取ρ=206265；S是工作基点至监测点的距离。测小角法仪器应架设在基坑外，且测点与监测点不宜太远，工作基线方向与工作基点至监测点的夹角宜小于5°，并与基坑边大致平行；测小角法的观测误差主要由测角引起，由距离引起的误差非常小，可以忽略不计。因此，其边长只需初始测量一次即可，从而大大减少了工作量。另外，由于测角的精度可以通过增加测量次数来提升，所以测小角法可以得到比较高的精度。
2.2沉降监测
沉降监测采用水准测量方法，通过工作基点与监测点间联测一条水准闭合线路。本项目监测对象基坑边坡属变形比较敏感的水工建筑物，变形监测精度标准要求等级为3等，因此沉降水准联测网按国家二等水准观测要求施测。水准观测方法及要求如下：1）水准观测前，先进行水准仪i角检验，仪器和设备应进行检验校正，并保留检验记录。2）水准观测时采用中丝读数法进行往返观测，奇数站观测顺序为“后－前－前－后”，偶数站观测顺序为“前－后－后－前”。3）水准观测过程中应尽量减少系统误差，所以每次观测都应遵守“五固定”原则：即固定工作基点、固定测量人员、固定测量仪器、固定监测环境条件、固定测量路线和方法。4）当相邻观测周期的沉降量超过限差或出现反弹时，应重测并分析工作基点的稳定性，必要时联测基准点进行检测。
3、变形监测频率控制要求
3.1基坑开挖过程中的观测
正常观测频率为：从原地面向下开挖5m范围内为1次/（7d），从原地面下5m至基坑底部和船闸底板施工期间为1次/（3d），闸底板施工结束后为1次/（7d）。若有异常情况需加密观测频率。
3.2混凝土浇筑过程中的观测
观测工作应从浇筑底板混凝土开始，每浇筑一次混凝土前，都必须进行沉降、位移观测，一般不少于2次/（7d）。各观测点除定期观测外，在荷载发生变化时应进行观测。在沉降、位移速率较大时，应进行加密观测。
3.3填土过程中的观测
观测工作应从回填土填筑开始，当填土高度≤3m时，观测密度为1次/（7d）；当填土高度＞3m时，观测密度为1次/（3d）。每次填土前后、遇大雨后都要补充观测。
3.4防汛期的观测
防汛期间，由测量工程师组织专门人员对各防汛区域防汛堤坝定期进行沉降、位移等监测，观测频率为1次/d，要特别重视对基坑主体部位的监测，若有异常情况及时汇报。
4、监测数据成果统计分析
为保证基坑安全施工条件，严格按照设计及规范要求观测频率进行观测，对于外业观测的数据记录，及时进行内业数据统计分析，动态更新基坑边坡变形－时间曲线。确保数据处理过程的准确性，为基坑边坡安全稳定性提供可靠的数据分析，若发现数据异常，如超出设计要求警戒值，立即报告上级有关主管部门，为施工安全隐患处理措施提供监测数据依据。
4.1边坡监测警戒值
按照项目设计文件等要求，设置基坑边坡监测警戒值。在整个施工期间，为能及时、准确、迅速反馈监测信息，必须在第一时间内给相关单位反馈监测报表，发出报警后，上报相关部门研讨方案。围堰监测警戒值见表1。
表1 基坑边坡监测警戒值
4.2变形数据处理及分析
首先将每次平差处理后的观测数据按观测时间对应填入统计表格中，为了更形象地表达出某个监测点的变形情况，根据某个监测点的观测数据统计表，绘出位移累计量－时间曲线及沉降累计量－时间曲线，图3为监测点号W1的数据成果分析曲线。
图3 监测点 W 1 位移、沉降累计量－时间曲线
图3显示，水平位移累计量－时间曲线和沉降累计量－时间曲线变形规律相似，基本上都是前期变形曲线比较陡，一段时间后变形曲线基本趋于稳定，也就是说开挖边坡变形主要集中在开挖前期阶段，故边坡防护应该及时施工，及早预防边坡安全隐患；W1水平位移和沉降累计量－时间曲线趋于稳定后，其累计量均小于累计变量警戒值，变形曲线上升趋势也缓于日变量警戒线，由此可判断W1监测点在监测期间变形过程属正常情况，开挖边坡稳定性尚处于安全状态。
5、结论
1）深基坑边坡稳定性监测前应校核工作基点坐标限差值，监测过程中注意排除影响监测结果精度的各项可避免误差因素，外业作业完成后及时整理内业数据资料。
2）加密重要安全部位及关键施工阶段的监测频率，及时分析深基坑开挖边坡稳定性变形趋势，若出现异常变形情况时，提前预警，确保深基坑内施工人员的安全施工环境。
参考文献：
[1]中交天津航道局有限公司，中交天津港航勘察设计研究院有限公司．水运工程测量规范：JTS131—2012［S］．北京：人民交通出版社，2014．
[2]国家测绘局测绘标准化研究所．国家一、二等水准测量规范：GBT12897—2006［S］．北京：中国标准出版社，2006．
论文作者:刘严
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/19
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