陈江街道办二号污水处理厂基坑监测方案及数据分析

谭均然

(惠州水务集团东江工程检测有限公司，广东 惠州 516000)

0 引 言

基坑开挖对原有岩土体产生了扰动，在支护设计考虑不周全、施工方案不合理、自然灾害等因素的影响下，极易出现基坑垮塌现象[1-2]。深基坑支护是一个极其复杂的岩土工程问题，目前，常用的支护措施包括：排桩、锚喷、放坡、内支撑等[3-4]。岩土工程问题存在一定的不可预知性，因此，在支护结构施工完成后，需要结合现场实际情况和基坑安全等级制定合理的变形监测方案，获取基坑变形量和变形速率，为基坑预警提供数据支撑[5-6]。

1 工程概况

项目位于陈江街道青春村，项目采用PPP模式，建设一座污水处理能力为10万t/d、以生活污水为主、接纳部分工业污水的全埋地下式综合污水处理厂及配套管网，厂区总用地面积约30887m2。服务范围为水围河/泮沥河子分区、LED产业园子分区、科融新城子分区、西北工业基地子分区,管网建设总长约101.94km。根据现场周边环境及地层情况，本项目基坑西南两侧采用排桩+预应力锚索支护型式。支护桩采用灌注桩，桩径为1.0m，桩间距为1.6m。东北两侧现状为空地，采用两级放坡形式。

2 基坑监测方案

2.1 水平位移监测

水平位移监测部位为基坑东侧和北侧坡顶。①位移监测点沿基坑坡顶边线20-25m左右布置一个，共布设10个，编号为C10-C19。②基坑南侧和西侧支护桩顶布设水平位移监测点，水平位移监测点沿支护桩冠梁20-25m左右布置一个，共布设10个，编号为CW01-CW09、CW20。水平位移监测采样极坐标法。

极坐标法计算简图见图1。

图1 极坐标法计算简图

为测定待求点C坐标时，先计算已知点A、B的方位角

(1)

测定角度β和边长BC，根据公式αBC=αBA+β计算BC方位角,在按下列公式计算C点坐标：

XC=XB+S•COS(αBC)

(2)

YC=YB+S•SIN(αBC)

(3)

2.2 深层水平位移监测

监测对象：对基坑支护桩进行深层水平位移监测。布设位置基坑支护灌注桩测斜点布置在基坑支护桩上，共布设4个测斜点。

2.3 地下水位监测

基坑周边进行地下水位监测，共布置10个观测点(SW01-SW10)，基坑南侧、西侧各布置5个。地下水位观测拟采用SWJ-8090型钢尺水位计，观测精度为0.5cm。地下水位观测通过人工进行水位读数并记录。

2.4 垂直监测

垂直位移监测主要涉及基坑周边的道路、管线。对基坑西侧、南侧的道路和管线进行沉降监测，布点间距20-30m，局部加密布设，共布设监测点11个。道路观测点位采用M14的螺杆，用冲击电钻在道路表面钻孔，然后放入螺杆，四周再用水泥砂浆填实。电力及供水管线监测点中心标志为钢筋，采用人工挖孔现场浇筑混凝土。道路监测点编号为：C02、C04；管线监测点编号：C01、C03、C05、C06-C11。

由于基坑周边地表沉降较大，施工期间，增设南侧燃气管深层沉降监测点16个，编号为S01-S16。燃气管加固施工期间同步进行监测点埋设，采用抱箍式的埋设方式直接固定在管线上。

基坑支护桩和坡顶沉降监测点与水平位移监测点共点布置，不再另行布设。桩顶沉降监测点共10个，编号为CW01-CW09、CW20；坡顶沉降监测点10个，编号CW10-CW19。

2.5 锚索应力监测

基坑布设锚索应力计14个(其中第1层6个、第2层和第3层各4个)，布设于基坑南侧和西侧两个面，各层交错均匀布置，编号采用每层的流水号+桩号组成，如第一层M1-1(22)、M1-2(44)……，第二层M2-1(135)、M2-2(93)……。

图2 监测点位置图

3 监测结果分析

3.1 水平位移监测数据

1)支护桩顶水平位移

2019年11月-2020年10月期间进行了61次冠梁水平位移监测。从监测数据看，各监测点均有一定程度位移，位移量24-44mm之间，位移主要发生在基坑土方开挖期间，之后位移较为缓慢，基坑回填完毕后，各点已处于稳定状态。

监测期间共有8个监测点位移量超出控制值(30mm)，点号分别为CW01-CW04、CW20、CW05、CW06、CW07。西侧支护桩顶位移主要发生在2020年1月至9月期间；南侧桩顶位移主要发生在2020年1月至2月期间。基坑支护桩顶最大位移为44.1mm(CW03)，控制值为30mm。桩顶水平位移监测位移量统计见表1。

表1 较大桩顶位移监测点统计结果

续表1 较大桩顶位移监测点统计结果

2)基坑坡顶水平位移

基坑坡顶各监测点均有一定程度位移，位移量22-44mm之间，位移预警值为64mm，施工期间坡顶各点位移量均未达到预警值。

坡顶水平位移监测位移量统计见表2。

表2 基坑坡顶位移数据统计

3.2 深层水平位移结果分析

从基坑支护桩测斜数据看，南侧和西侧桩体均有位移，其中西侧桩体位移相对较大，监测点ZCX01(141)和ZCX02(108)位移23mm；南侧测斜点ZCX03(59)和ZCX04(09)位移12mm。位移最大点为ZCX01，点位位于基坑西侧北段，位移量23.4mm(埋深1m)，桩体位移预警值为40mm。

表3 深层水平位移量较大监测点统计

3.3 沉降监测结果分析

2020年1月—2020年2月期间进行了基坑顶及周边地表、管线沉降监测；加固后的燃气管线监测时间2020年4月—2020年6月。从监测数据上分析，基坑坡顶、桩顶及周边地面、管线沉降较大，基坑坡顶沉降最大值为100.4mm，支护桩沉降最大62.7mm，周边地面及管线最大沉降为72.2mm。沉降主要发生在基坑开挖期间，之后沉降较为缓慢，基坑回填完毕后，各点已处于稳定状态。

1)基坑周边地表沉降

工程施工期间，基坑周边9个监测点沉降量超出控制值，主要为道路、供水和电力管线，点号分别为C01-C06、C08、C07(加固前燃气管)、C11(加固前燃气管)。各点沉降主要发生在2020年3月至2020年8月的基坑开挖期间，之后沉降较为缓慢。

沉降较大点数据统计见表4。

表4 基坑周边沉降较大点数据统计

续表4 基坑周边沉降较大点数据统计

2)基坑南侧燃气管沉降

基坑土方开挖期间周边地面沉降较大，为确保南侧燃气管道安全，施工期间进行了加固处理，燃气管加固后进行变形监测。从监测数据看，加固后燃气管道仍然存在不均匀沉降，沉降量2-18mm不等，其中S01、S05累计沉降量超出预警值(16mm),沉降较大点为S01-S07，点位位于基坑南侧西段。沉降主要发生在2020年6月-8月期间，之后略有反弹现象，至监测结束，燃气管道处于稳定状态。

累计沉降较大点数据统计见表5。

表5 燃气管沉降较大点数据统计

3)基坑支护桩沉降

基坑支护桩位于西侧和南侧，施工期间进行了61次沉降监测，从监测数据看，支护桩各监测点均在不同程度沉降，其中基坑西侧沉降相对较大，点号分别为CW01、CW02、CW03、CW04、CW20。

本工程支护桩顶各点累计沉降11-63mm之间，其中最大沉降点为CW02(-62.7mm)，此点位于基坑西侧中部。监测点CW01-CW07、CW20累计沉降量均已超出控制值(20mm)，CW08沉降量超出预计值(16mm)。监测数据统计见表6。

表6 基坑支护桩顶沉降数据统计

3.4 水位监测

基坑周边地下水进行了72次水位监测，监测孔共10个，其中基坑南侧5个、西侧5个。从监测数据上看，各观测孔水位变化量介于-2.57--3.93m之间。其中水位下降最大的点为SW07。水位累计变化数据统计见表7。

表7 水位累计变化量统计

续表7 水位累计变化量统计

3.5 锚索应力监测

从监测变化情况分析：部分监测点在锚索计安装后应力损失较为明显，如M1-1(22)、M1-3(68)、M1-4(103)、M1-5(125)、M1-6(146)、M2-4(33) M3-2(115)、M3-1(155)，针对部分应力监测点进行了二次张拉,能够达到安装时的拉力值。随着基坑的开挖，个别监测点应力略有增大，如M2-1(135)、M2-2(93)。锚索拉力数据统计见表8。

表8 锚索拉力数据统计

4 结 语

根据支护措施和现场情况，在基坑周边布置了多个监测点，监测基坑的水平、垂直位移和锚索应力参数。通过对监测数据的分析，有部分桩顶的沉降和位移超过允许值，周围管线存在不均匀沉降问题，基坑支护后对周围环境影响较大。地下水变动对基坑稳定性和变形速率具有较大的影响，且水位变动对基坑变形的影响具有一定的滞后效应。在基坑支护完成后应加强监测，严格控制地下水位，避免造成基坑失稳等事故。