新建地下车库深基坑工程监测控制难点与对策分析

新建地下车库深基坑工程监测控制难点与对策分析摘要在城市中心区新建医院时，修建地下车库面临诸多的不利因素，深基坑施工遇到诸多安全考验，监测控制尤显重要。文章结合在建工程实例，详细介绍深基坑工程监测控制的难点、重点，以及监测控制的主要内容和对策。关键词深基坑监测控制对策AbstractAbstract:WhenwebuiltaNewhospitalinthecitycenter,theconstructionoftheundergroundgaragefacingmanyadversefactors.Deepfoundationconstructionprojectwillencounteralotofsafetytests,therefore,monitoringandcontrolisveryimportant.Inthispaper,wehavedescribedindetailthedifficultiesandfocusofthemonitoringandcontrolofdeepfoundationpit.Atthesametime,ourIntroductionthemonitoringandcontrolofmaincontentbyexample.KeywordsDeepfoundationMonitorControlCountermeasure目前，我国大中城市医院的停车矛盾越来越突出。为了缓解停车泊位紧张，新建或配建地下车库是重要的解决途径之一。因主城区建筑物比较密集且建造年代久远，建筑物原地基处理技术相对落后，再加上道路交通、综合管线复杂，给深基坑开挖、地下室主体施工也带来相当大的风险，愈发突显监测工作的重要性。一、监测控制的重要性和预期目标（一）重要性在岩土工程实践中，由于地质条件复杂，岩土工程迄今为止还是一门不完善的科学技术，在理论分析指导下有计划地进行现场监测控制是十分必要的。监测控制是对工程施工质量及其安全性用相对精确的数值来表达的一种定量方法和有效手段，是对工程设计经验、安全系数的动态诠释，是保证工程顺利完成的必需条件。它在实行“信息化”施工方面起到日益重要的、不可替代的作用。有必要通过先进可靠的手段，建立一个严密合理的监测控制系统，以确保该基坑工程及其周围环境在施工期间的安全稳定。（二）预期目标通过监测控制，可以验证设计效果，指导现场施工；及时获取相关信息，发现潜在的不稳定因素；累积原始数据，关注围护结构、周边建筑物、道路及地下管线沉降的大小和变化发展情况，对区域性特征作丰富的描述，进而保障管线产权单位及相关部门利益。二、工程情况（一）工程概况及支护形式江苏省省级机关医院新建的地下停车库工程位于南京市中心江苏路院内，设地下3层平面移动类自动化停车库，整个地块呈L形。场地地形平坦，四周均为建筑物。基坑挖深9.7m，局部达11.7m。基坑开挖面积约1250m2，周长约160m。基坑周边建筑较多，基坑安全等级为一级。整个基坑采用普通钻孔灌注桩，部分采用旋挖桩，二层钢筋砼支撑（局部有第三层钢管支撑）支护形式。因地形尺寸限制，部分采用旋挖桩Φ1200、Φ1300，桩长为26.65m；普通钻孔灌注桩直径为Φ900、Φ1000，桩长分别为18.65m、23.65m。基坑四周采用桩间二重管旋喷桩止水，坑内采用管井降地下水。（二）基坑周边环境基坑东侧紧靠2号楼（地上5层，箱型基础建筑物，毛石垫层，基础埋深4.5m）和江苏路，地下室外边线距2号楼最近距离约2.1m，地下室外边线距江苏路路牙最近距离约5.0m。基坑南侧靠近1号楼（地上裙楼3层，主楼18层，桩基础，一层地下室埋深6m），地下室外边线距1号楼最近距离约3.3m。基坑西侧和北侧紧靠3号楼（地上3~4层，桩基础，一层地下室埋深约4m），地下室外边线距3号楼最近距离约3.0m。（三）场地水文地质条件在建的场地地形平坦，场地地貌单元为河漫滩。基坑开挖影响深度内土层简要分布如下：杂填土、素填土、粉土、粉质粘土~淤泥质粉质粘土。场地地下水主要为孔隙潜水。勘察测得地下水稳定水位埋深为1.4m~1.7m，年变幅经验值在0.5m~1.0m。场地地下水为潜水，主要分布在杂填土、素填土和软粘性土中。三、本工程特点及监测控制的重点、难点本基坑具有面积小、填土层厚、地下障碍多、周边环境复杂且紧贴房屋、施工难度大、工期较长等特点。经过组织相关人员细致分析，发现对周围房屋（尤其2号楼）及道路地下管线的变形监测是本工程的监测重点。根据监测数据分析与判断，基坑及周围建筑和道路的安全状况及发展趋势是重中之中。由于道路下地下管线不可能开挖暴露直接观测，只能通过道路地面沉降情况进行推测，所以对地下管线变形的监测是监测的难点（见图1）。四、监测控制的内容和对策根据基坑支护设计图纸，针对本工程现场监测的重点、难点，按照国家相关规范、规程的要求，基坑开挖监测控制主要做好以下几个方面：（一）基坑开挖期间监测1.支护桩顶水平位移监测点布设基坑开挖期间，为及时监控整个围护体的位移情况，沿桩顶每隔15.0m~20.0m。布设1个桩顶水平位移监测点，共计布设15个桩顶水平位移监测点（D1~D15）。2.围护结构深层水平位移监测（测斜）用测斜仪通过测量预先埋置于支护结构中的特别套管的变形，获得基坑支护结构体在不同深度的各点水平位移的发展变化情况。沿基坑支护桩四周布设7个桩体深层水平位移监测点（CX1~CX7）。3.基坑周边道路沉降监测点的布设基坑开挖期间，为及时监控整个围护体的情况，沿基坑周边道路每隔15.0m~20.0m布设1个道路沉降监测点，共计布设6个沉降监测点（R1~R6）。4.加强基坑周边建筑物沉降及水平位移监测在基坑周边建筑物上共布置37个沉降变形监测点（H1~H37），3个水平位移监测点（Q1~Q3）。5.支撑轴力监测为了及时掌握支撑轴力随施工工况变化的情况，在第一、第二层钢筋砼支撑上各选择8个支撑断面进行轴力监测（ZC1~ZC16），在每个支撑断面的受力主筋上、下各焊接、安装两只钢筋应力计；在第三层钢支撑选择两个支撑断面进行轴力监测（ZC17-ZC18），在每个监测点上安装一只钢支撑反力计。钢筋砼支撑轴力的计算根据混凝土支撑轴力Pz与主筋钢筋受力Pg之间的比例关系：Pz=（A×Egh)Pg/（Ag2×Eg)Egh=Ec＋(Eg-Ec)Ag1/A式中：A—支撑截面积；Egh—支撑砼弹性模量(折算弹性模量)；Ag1—钢筋砼断面的全部主筋(钢筋)截面积之和；Ag2—单根钢筋应力计截面积；Eg—钢筋弹性模量；Ec—砼弹性模量。由此可得断面位置的支撑轴力Pz。钢支撑轴力可按下面公式进行计算：P=k（f02-f2）式中：P—钢支撑轴力值；k—传感器的标定系数；f0—传感器在支撑受力前的初始自振频率；f—轴力计在某一荷载时测量的自振频率。安全判断条件为P≤［P］，式中［P］为允许值。6.支撑立柱沉/隆监测为了掌握坑内土体卸荷后支撑立柱的沉降或回弹变形量，在支撑轴力较大的立柱处设置观测点，共计布设9个立柱沉/隆监测点（L1~L9）。7.不可忽视坑外地下水位的监测地下水位监测的目的是了解围护结构的止水情况，防止由于渗漏水而引起坑外水土向坑内的流失，从而导致基坑围护结构失稳、周围地下管线受到破坏。同时，可根据坑外地下水位的变化，协同分析、判断坑外水、土压力的大小和发展变化情况。根据设计要求，基坑支护结构外侧布设3口地下水位监测孔（SW1~SW3）。（二）加强现场巡视检查1.巡查工程本身围护结构体系有无裂缝、变形、渗水、坍塌；支护体系根据工程进度换撑的及时性；基坑周边堆载情况；地下水控制情况等。2.巡查周边建（构）筑物有无裂缝、剥落，地下室是否渗水等；道路、地面有无裂缝、沉陷、隆起、地面冒浆等；地下管线的检查井等附属设施的开裂及积水变化情况等。3.重视报警值的应用。按照设计要求以及满足现行规范、规程的要求，结合工程质量和经济等因数取设计值的80%作为预警值。当监测值达到报警值时，要及时提出书面报警材料，提醒有关各方，迅速组织由业主、监理、施工方、监测单位参加的有关会议，分析产生的真正原因，提出针对性改进措施。经计算，各报警值如表1所示。4.可能出现的险情与应急预案。基坑开挖出现的险情通常有三类：一是止水失效，出现漏水流沙现象，发生险情；另一类是变形过大，危及基坑及周围建筑和马路的安全；第三种是降水井失效，基坑开挖难以正常进行。基坑开挖前成立开挖应急网络小组，责任到人，并做必要的抢险物资准备；如果出现漏水流沙现象，立即停止挖土，并及时派人用棉絮和高标号水泥、水玻璃加引流管封堵引流；如果漏水流沙很严重，上述方法控制不住，则回土反压，坑外补旋喷桩止水，继续加强监测；如果基坑开挖过程中变形过大，地面、房屋出现裂隙等情况，则立即停止挖土，限制周围施工堆荷，分析原因，必要时回土反压，增加支撑，加密监测；如果变形过大，但基坑已开挖到底，则要土建施工单位加快垫层和底板施工进度；如果马路下管线变形过大，则尽可能将管线暴露并采取支托保护，加强监测；如果降水井失效，基坑开挖难以正常进行，则增加轻井降水；支护结构施工期间（尤其旋喷桩施工）对2号楼及门口一层平房影响较大，旋喷桩必须避开施工，并控制注浆压力，必要时对2号楼增加施工期间变形监测。5.监测技术成果递交要快速及时。每次监测后，要对各项测试数据进行电算分析，监测单位要迅速地把支护桩顶、周边道路、建筑物沉降、深层水平位移（测斜）支撑轴力等监测报表，及时传送至工地各有关参建单位。如出现异常或险情，监测完毕后立即将异常或险情地段的资料算出，现场就提交给监理和业主，供分析使用。地下车库地下主体工程结束，基坑土体部分回填后，即可终止安全监测。监测单位要对所测资料进行全面的综合计算分析，形成基坑监测最终分析成果总报告，以便于备案存档。五、结束语在城市中心密集区进行深基坑施工，监测控制作为一项重要的工作，应引起各方高度的重视。在保障附近建筑物、综合管线安全方面有着非常重要的作用。应把握好深基坑监测控制的难点、重点，并抓好监测控制的质量，为现场科学施工提供强有力的信息化数据支持，及时动态地分析现场存在的问题，必要时