坑中坑基坑監(jiān)測技術(shù)

坑中坑基坑監(jiān)測技術(shù)摘要對軟土地基下的坑內(nèi)坑基坑進(jìn)行監(jiān)測點(diǎn)布置設(shè)計(jì)。通過工程實(shí)例，對監(jiān)測變形設(shè)計(jì)值進(jìn)行分析、研究，證明基坑監(jiān)測值的準(zhǔn)確性，對于坑中坑基坑的設(shè)計(jì)研究具有一定的指導(dǎo)性意義。關(guān)鍵字：坑中坑監(jiān)測設(shè)計(jì)前言基坑監(jiān)測對于基坑施工的指導(dǎo)性意義巨大，是基坑施工的眼睛。特別是在軟土地基中的坑中坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，由于基坑圍護(hù)特別復(fù)雜，基坑任何一項(xiàng)監(jiān)測項(xiàng)目發(fā)生變形都既有可能對基坑的安全造成極大的危害。對于如何合理的選取監(jiān)測項(xiàng)目、布置監(jiān)測點(diǎn)位、界定監(jiān)測變形警戒值，對于判定基坑在施工過程中的穩(wěn)定及安全，動態(tài)指導(dǎo)施工具有不可替代的作用。以下就針對本工程的特殊性進(jìn)行詳細(xì)的闡述?！?、工程概況寧波南站站房改造工程位于寧波站既有站場內(nèi)。里程范圍為K146+904~K147+028；基坑為地下三層結(jié)構(gòu)，地下一層為國鐵站房地下集散廳結(jié)構(gòu)，地下二三層為地鐵結(jié)構(gòu)，基坑呈南北走向，屬寧波火車站的地下交通配套工程，與國鐵車站一體化共建。擬建場地位于寧波市海曙區(qū)現(xiàn)火車南站，北側(cè)為現(xiàn)火車站南站北廣場，北廣場北側(cè)為南站西路;場地南側(cè)隔永達(dá)路為寧波市盆景園，東西側(cè)均為現(xiàn)有鐵路軌道?；訃o(hù)形式為坑中坑形式，國鐵大基坑采用鉆孔灌注樁圍護(hù)形式，地鐵基坑采用地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，國鐵范圍開挖深度放坡開挖深度為10米左右，地鐵基坑放坡開挖深度為24米。本工程地質(zhì)情況大致如下：①1層：填土（meQ）;①2層：粘土、粉質(zhì)粘土（mQ3）;②】層：淤泥質(zhì)粘土（mQ2）;②？層：44淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（mQ2）;②3層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（mQ2）;③】44層：粉砂、含粘性土粉砂（al-mQ1）;32層：粉質(zhì)粘土（al-mQi）;44④1層：粘土、淤泥質(zhì)粘土（mQ4）；④2層：粘±（mQ：）；⑤1層：粉質(zhì)粘土（al-lQ;）;⑤？層：粉質(zhì)粘土（al-lQ;）；⑥】層：粉質(zhì)粘土（mQ;）⑥2層砂質(zhì)粘土（mQ;）;@3層粉質(zhì)粘土mQ;）;⑦層：粉質(zhì)粘土（al-lQ：）；⑧1層：粉砂（alQ：）;⑧2層：細(xì)砂、中砂（alQ：）;⑨1層：粉質(zhì)粘土（al-lQ2^⑨？層：粘土（al-lQ2）;322⑩層：圓碩（al以）。本工程水文情況如下：根據(jù)地下水含水層介質(zhì)、水動力特征及其賦存條件，場地范圍內(nèi)與工程有關(guān)的地下水可分為松散巖類孔隙潛水和孔隙承壓水兩類。松散巖類孔隙潛水主要賦存于場區(qū)表部填土和粘土、淤泥質(zhì)土層中。表部填土富水性和透水性均較好，水量較大；淺層粘土和淤泥質(zhì)土富水性、透水性差，滲透系數(shù)為1.0x10-6~4.07x10-7cm/s之間;孔隙承壓水主要為淺部③1層含粘性土粉砂及⑥2層粘質(zhì)粉土微承壓水，深部承壓含水層可劃分為第I含水組（Q3）和第II含水組（Q2）。滲透系數(shù)在4.2x10-6~3.79x10-5cm/s。

寧波鐵路樞紐工程是上海鐵路局及當(dāng)?shù)卣闹攸c(diǎn)項(xiàng)目，其施工能否快速、安全地進(jìn)行，對當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)和人民生活起著至關(guān)重要的影響。在基坑施工期間對結(jié)構(gòu)工程及施工沿線周圍重要的地下、地面建（構(gòu)）筑物、重要管線、地面道路的變形實(shí)施監(jiān)測，能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員和部門提供及時(shí)、可靠的信息，用以評定本工程在施工期間的安全性及施工對周邊環(huán)境的影響，以便及時(shí)采取有效措施，避免事故的發(fā)生。因此，在地鐵施工期間進(jìn)行適時(shí)監(jiān)測意義重大。2.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測項(xiàng)1、護(hù)結(jié)構(gòu)測斜監(jiān)測（測斜管）；2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移和沉降監(jiān)測；3、橫支撐軸力監(jiān)測；4、坑內(nèi)外潛水及承壓水水位監(jiān)測；5、坑周地表沉降監(jiān)測；6、建筑物沉降及傾斜監(jiān)測；7、鐵路便橋沉降及位移監(jiān)測8、立柱沉隆監(jiān)測；9、坑底土體回彈監(jiān)測；10、車站基坑周圍鄰近的地下管線位移監(jiān)測;11、圍護(hù)結(jié)構(gòu)裂縫及滲水情況監(jiān)測。2.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測項(xiàng)2.2監(jiān)測頻率基坑測點(diǎn)，自施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)到基坑開挖前，每三天測一次;

開挖階段所有測點(diǎn)每天至少測一次，底板澆筑完畢后每兩天一次，特殊階段增加測試次數(shù)。具體測試頻率見表1。表1基坑開挖及地下室結(jié)構(gòu)施工階段監(jiān)測頻率監(jiān)測頻率工況\監(jiān)測項(xiàng)目周邊環(huán)境監(jiān)測圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測支撐體系和立柱監(jiān)測使用階段結(jié)構(gòu)監(jiān)測圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工階段1次/3天土方開挖至底板完成至少1次/天至少1次/天至少1次/天澆好墊層?澆好底板1次/2天1次/2天1次/2天澆好底板后7天內(nèi)1次/3天1次/3天1次/3天澆好底板7天后?30天1次倜1次倜1次倜澆好底板后30d?180d內(nèi)1次/15天1次/15天1次/15天拆撐時(shí)至少1次/天注：1、監(jiān)測頻率可根據(jù)數(shù)據(jù)變化情況作調(diào)整；2、當(dāng)測量數(shù)據(jù)報(bào)警或有突變時(shí)應(yīng)加密測試頻率；3、延續(xù)觀測的持續(xù)時(shí)間根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)情況并召開由業(yè)主、設(shè)計(jì)、測監(jiān)中心、監(jiān)理、總包及監(jiān)測單位等各方參與的聯(lián)系會議最終確定。2.3警戒警戒值應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場具體地質(zhì)及周邊情況確定，表2為量測項(xiàng)目警戒值參考值，供施工初期參考，在施工過程中根據(jù)現(xiàn)場情況予以修正。表2寧波南站站監(jiān)測項(xiàng)目警戒值監(jiān)測項(xiàng)目報(bào)警值圍護(hù)墻測斜國鐵南北通道基坑側(cè)累計(jì)25mm，每日3mm國鐵南北通道內(nèi)的地鐵車站基坑累計(jì)40mm，每日4mm孔地鐵車站基坑南北端累計(jì)45mm，每日5mm圍護(hù)墻頂沉國鐵南北通道基坑側(cè)累計(jì)15mm，每日2mm隆與位移測國鐵南北通道內(nèi)的地鐵車站基坑累計(jì)25mm，每日3mm地鐵車站基坑南北端累計(jì)30mm，每日4mm點(diǎn)地表沉降測國鐵南北通道基坑側(cè)累計(jì)15mm，每日2mm點(diǎn)八、、國鐵南北通道內(nèi)的地鐵車站基坑累計(jì)25mm，每日3mm

地鐵車站基坑南北端累計(jì)30mm，每日4mm砼支撐軸力測點(diǎn)第一道?第四道支撐報(bào)警值分別為4000坑外地下水位測孔累計(jì)750mm，每日200mm地下連續(xù)墻與立柱之差異累計(jì)10mm，每日2mm立柱樁絕對隆沉測點(diǎn)累計(jì)20mm，每日5mm相鄰立柱樁差異隆沉測點(diǎn)累計(jì)10mm，每日2mm地下管線沉降與位移累計(jì)10mm，每日2mmsIXU：JU戢齦扇嗷林蝴4三、測點(diǎn)布置及測試方法3.1監(jiān)測控制網(wǎng)的布設(shè)設(shè)置兩個穩(wěn)定的監(jiān)測控制網(wǎng)，一、平面控制網(wǎng)用于水平位移監(jiān)測；二、水準(zhǔn)控制網(wǎng)用于垂直位移監(jiān)測。1、車站基坑周圍平面控制點(diǎn)布設(shè)平面控制點(diǎn)計(jì)劃布設(shè)8個，編號為P1~P8,控制區(qū)域?yàn)檎麄€監(jiān)測區(qū)，為使測距、測角誤差在橫、縱坐標(biāo)上均勻分布，網(wǎng)形為閉合導(dǎo)線網(wǎng)，弓I測夕卜方向?yàn)槭┕び闷矫婵刂凭W(wǎng)。2、車站基坑周圍水準(zhǔn)控制點(diǎn)布設(shè)水準(zhǔn)控制點(diǎn)計(jì)劃布設(shè)8個，建立閉合環(huán)編號為BM1~BM8。在較安全的地方沿基坑四周布設(shè)，埋設(shè)按淺埋點(diǎn)要求進(jìn)行設(shè)置。3.2車站基坑1、圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移測孔（測斜管）基坑開挖施工過程中，隨著基坑內(nèi)部土體的開挖，產(chǎn)生應(yīng)力釋放，同時(shí)連續(xù)墻體在外側(cè)土壓力的作用下，必然向坑內(nèi)發(fā)生變形。為此，在基坑開挖過程中有必要對連續(xù)墻體沿縱深方向的水平位移進(jìn)行監(jiān)控量測，并及時(shí)反饋，地下連續(xù)墻或圍護(hù)樁圖1測斜管埋設(shè)位置示意以采取針對性措施，確?；?、周圍建（構(gòu)）筑物以及地下管線等的安全。該項(xiàng)監(jiān)測內(nèi)容要深入圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí)埋入測斜管，使用測斜儀自上而下測試圍護(hù)結(jié)構(gòu)在整個基坑開挖過程中的水平變形情況。測斜管埋設(shè)位置示意見圖1。圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式為地下連續(xù)墻，測斜管布設(shè)在墻體中。在埋設(shè)測斜管時(shí)，測斜管的一對槽口必須與所在的連續(xù)墻墻身垂直。測斜管應(yīng)與樁的鋼筋籠等深，固定在鋼筋籠上，與其一起埋入槽壁內(nèi)。監(jiān)測目的了解基坑開挖和主體結(jié)構(gòu)施作中圍護(hù)結(jié)構(gòu)在不同深度處的水平位移情況。監(jiān)測實(shí)施測點(diǎn)埋設(shè)預(yù)先將測斜管連接好，管口密封，并綁扎在將放入連續(xù)墻內(nèi)的鋼筋籠內(nèi)，隨其吊入連續(xù)墻內(nèi)，灌注混凝土即可。量測與計(jì)算測斜管應(yīng)在正式測量工作開始之前完成初始數(shù)據(jù)的采集工作，一般在正式開始測量之前3~5天內(nèi)重復(fù)測量3次以上，當(dāng)測斜穩(wěn)定之后，才能將所測數(shù)據(jù)作為開始正式測量工作的初始數(shù)據(jù)。測試時(shí)沿預(yù)先埋好的測斜管沿垂直于基坑長邊方向(A向)導(dǎo)槽(自下而上每隔一米(或0.5m)測讀一次，直至孔口，得各測點(diǎn)位置上讀數(shù)Ai(+)、Ai(-)。其中“+”向與“-”向?yàn)樘筋^繞導(dǎo)管軸旋轉(zhuǎn)180°位置。然后以同樣方法測平行基坑長邊方向的位移。使用的活動式測斜儀采用帶導(dǎo)輪的測斜探頭，將測斜管分成n個測段，測試原理見圖4-2。變形后曲線基準(zhǔn)線圖2變形后曲線基準(zhǔn)線每個測段的長度l=500mm，在某一深度位置上所測得的兩對導(dǎo)輪之間的傾角9.，通過計(jì)算可得到這一區(qū)段的變位A.，計(jì)算公式為：A.=lsin9.某一深度的水平變位值8可通過區(qū)段變位A的累計(jì)得出，即：II8=^At=Ylsm9設(shè)初次測量的變位結(jié)果為七（0），則在進(jìn)行第j次測量時(shí)，所得的某一深度上相對前一次測量時(shí)的位移值竺即為：j=6（j）-6（j-i）相對初次測量時(shí)總的位移值為:&=8（j）-8（o）iii數(shù)據(jù)處理與分析每次量測后應(yīng)繪制位移一歷時(shí)曲線，孔深--位移曲線。當(dāng)水平位移速率突然過分增大是一種報(bào)警信號，收到報(bào)警信號后，應(yīng)立即對各種量測信息進(jìn)行綜合分析，判斷施工中出現(xiàn)了什么問題，并及時(shí)采取保證施工安全的對策。2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移和沉降觀測點(diǎn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移和沉降是圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形直觀的體現(xiàn)，是深基坑監(jiān)測中一個重要的項(xiàng)目。測點(diǎn)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻身水平位移測試孔(測斜管)相對應(yīng)，測點(diǎn)為光滑的凸球面的鋼制測釘，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂?shù)墓诹菏┕ね瓿珊蟛荚O(shè)。3、橫支撐軸力監(jiān)測支撐軸力監(jiān)測就是在基坑開挖及主體結(jié)構(gòu)施工過程中，對支撐軸力的大小和變化情況進(jìn)行觀測，結(jié)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移情況對支撐結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定性做出評價(jià)。主基坑保證每50m左右設(shè)置一個觀測斷面，對于混凝土支撐，在各斷面每道支撐的受力主筋上設(shè)置4個鋼筋計(jì)。⑴監(jiān)測目的了解基坑開挖和主體結(jié)構(gòu)施作中，支撐的軸力大小及其變化情況，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)是否安全進(jìn)行判斷。(2)監(jiān)測實(shí)施測點(diǎn)埋設(shè)對于混凝土支撐，在埋設(shè)鋼筋計(jì)之前，先將鋼筋計(jì)焊接在支撐受力主筋上，然后再澆筑混凝土。量測計(jì)算據(jù)每次所測得的各測點(diǎn)電信號頻率，可依據(jù)各傳感器的軸力

--頻率標(biāo)定曲線來直接換算出相應(yīng)的軸力值。數(shù)據(jù)處理與分析繪制支撐軸力隨基坑施工工況的變化曲線。4、坑周水位監(jiān)測⑴監(jiān)測目的主要監(jiān)測地下水水位變化，了解施工對周邊地下水位影響情況和檢驗(yàn)基坑施工中降水效果。⑵監(jiān)測實(shí)施測點(diǎn)埋設(shè)測點(diǎn)用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，孔深應(yīng)根據(jù)要求而定（以保證施工期產(chǎn)生的水位降低能夠測出）。測管用53mm的PVC塑料管作測管，水位線以下至隔水層間安裝相同直徑的濾管，濾管外裹濾布，用膠帶紙固定在濾管上，孔底布設(shè)0.5~1.0m深的沉淀管，測管的連接用錨槍施作錨釘固定或用PVC專用膠粘結(jié)?；靥顣r(shí)濾水管段用中粗砂回填，其余處用粘土回填至密實(shí)，最上部用配套的塑料蓋蓋上，以免地表水滲入影響觀測。水位孔埋設(shè)示意見圖4-3。測孔的安裝應(yīng)確保測出施工期間水位的降低。透水段圖3水位孔埋設(shè)示意透水段圖3水位孔埋設(shè)示意PVC管測量潛水水位時(shí)，根據(jù)規(guī)范控制測孔的深度，避免進(jìn)入承壓水區(qū)；測量承壓水位時(shí)，如果經(jīng)過潛水層，注意采用不透水材料封閉潛水層與測管間隙，避免潛水層水滲入測管，影響測量結(jié)果。量測及計(jì)算通過水準(zhǔn)測量測出孔口標(biāo)高H，將探頭沿孔套管緩慢放下，當(dāng)測頭接觸水面時(shí)，蜂鳴器響，讀取測尺讀數(shù)「則地下水位標(biāo)高HW=H―氣。則兩次觀測地下水位標(biāo)高之差A(yù)HW=HW-HW1，即水位的升降數(shù)值。另外，每周用水準(zhǔn)測量的方法，測定監(jiān)測孔孔口的高程變化以修正水位觀測值。數(shù)據(jù)分析與處理根據(jù)水位變化值繪制水位隨時(shí)間的變化曲線，以及水位隨施工工況情況的變化曲線圖，以評價(jià)施工對周邊環(huán)境影響的范圍及程度。5、坑周地表沉降監(jiān)測⑴監(jiān)測目的該項(xiàng)目監(jiān)測目的是監(jiān)控基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)周圍土體的位移，了解土體穩(wěn)定性，同時(shí)也可對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全狀況間接判斷。(2)測量實(shí)施基點(diǎn)埋設(shè)方法基點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在沉降影響范圍以外的穩(wěn)定區(qū)域，并且應(yīng)埋設(shè)在視野開闊、通視條件較好的地方；基點(diǎn)數(shù)量根據(jù)需要埋設(shè)，基點(diǎn)要牢固可靠，如圖4所示。

圖4測點(diǎn)埋設(shè)方法示意圖測點(diǎn)埋設(shè)隆陷測點(diǎn)埋設(shè)時(shí)，根據(jù)地表材質(zhì)的不同，采取不同的方法埋設(shè)。當(dāng)?shù)乇頌閳?jiān)硬路面時(shí)，用沖擊鉆或小型鉆孔機(jī)在地表成孔，然后放入長600mm左右，直徑20~30mm的圓頭鋼筋，然后在鋼筋周圍用細(xì)砂填筑，以便將鋼筋于路面分隔開；當(dāng)?shù)乇頌檐浫跬馏w時(shí)，用鐵鍬等工具先在地表成孔，然后放入200~300mm長、直徑20~30mm的圓頭鋼筋，最后在其四周用水泥砂漿填實(shí)。測量方法基準(zhǔn)點(diǎn)觀測點(diǎn)圖5地表沉降觀測方法示意圖觀測方法采用精密水準(zhǔn)測量方法?；c(diǎn)和附近水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測取得初始高程(如圖4所示)。觀測時(shí)各項(xiàng)限差宜嚴(yán)格控制，每測點(diǎn)讀數(shù)較差不宜超過0.5mm,對不在水準(zhǔn)路線上的觀測點(diǎn)，一個測站不宜超過3個，如超過時(shí)，應(yīng)重讀后視點(diǎn)讀數(shù)，以作核對。首次觀測應(yīng)對測點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)兩次觀測，兩次高程之差應(yīng)小于±1.0mm，取平均值作為初始值。計(jì)算地表監(jiān)測基點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)水準(zhǔn)點(diǎn)(高程已知)，監(jiān)測時(shí)通過測得各測點(diǎn)與水準(zhǔn)點(diǎn)(基點(diǎn))的高程差皿，可得到各監(jiān)測點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)高程赫，然后與上次測得高程進(jìn)行比較，差值A(chǔ)h即為該測點(diǎn)的沉降值，即：AH(1,2)=Ah(2)-Ah(1)數(shù)據(jù)分析與處理首先繪制時(shí)間一位移散點(diǎn)圖和距離一位移散點(diǎn)圖，根據(jù)沉降規(guī)律判斷基坑穩(wěn)定狀態(tài)和施工措施的有效性，正確散點(diǎn)圖趨勢如圖4-6所示。6、建筑物沉降及傾斜圖6、建筑物沉降及傾斜圖6時(shí)間-位移散點(diǎn)圖基坑工程施工會引起周圍建筑物產(chǎn)生沉降，為全面了解施工引起的對周圍建筑物的影響情況，在施工期間內(nèi)對建筑物的沉降、傾斜等進(jìn)行觀測。沉降測點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖參見圖7。圖7圖7建筑物沉降測點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖⑴監(jiān)測目的在建筑物周圍設(shè)置測點(diǎn)，觀測基坑施工過程中地表建筑物下沉及傾斜據(jù)以判定建筑物的安全性以及采用的工