综合管廊工程基坑监测分析

张 帆，张 志，胡孟师

（山西二建集团有限公司，山西 太原030013）

0 引言

随着社会经济水平的不断提升，我国各城市的建设水平不断提高，城市的人口压力逐年上涨，人口的增加也给城市中的基础设施带来新的挑战。为加大对城市空间的利用率，城市在建设过程中将必要的给排水、通信、电力、燃气等各类管线都埋设在地下，以减少地上空间的浪费，但是各类管线在投入使用的过程中会无法避免地出现故障或线路老化情况，若要对各类管线进行维修和更换就要开挖公路，不仅工程量大，还会在管线维护的过程中影响周围居民的正常生活。通过在地下建设综合管廊，将所有地下管线集于一体，市政部门可利用综合管廊中的监测系统、专门的检修口和吊装口及时掌握地下管线的运行情况，并进行管线养护工作，不仅工作效率高，还能规避自然侵害对管线的影响，一举多得。

1 综合管廊工程基坑监测目的

对综合管廊工程基坑进行检测，能更精确地掌握其内部空位置和内部形态在时间推移的过程中发生的变化规律，能有效预防各类安全事故的发生，对后期维护施工作业具有重要的指导作用，并且能对优化方案的设计提供数据上的参考。总结来说，对综合管廊工程基坑进行检测能达成以下两种目的：①及时发现基坑及后周边环境中的不稳定因素，有利于市政人员及时采取相关措施提高基坑的稳定性，保证基坑及周边环境的安全性；②通过对基坑工程进行监测，能检验出支护职工的设计参数是否合理，还能促进基坑支护施工水平不断发展。

2 工程概况

本文通过实际工程案例对综合管廊工程的基坑监测展开分析，采用的工程案例是大运路综合管廊和紫林路综合管廊，建设工程位于潇河产业园区太原起步区，基本覆盖起步区公共服务中心、生活轴、产业发展轴等开发强度高的区域。其中：大运路综合管廊南起文源路K11+290，北止起步区北边界K3+300，标准段单向全长7990m。紫林路综合管廊西起人民路，东到高铁高架桥附近，桩号K0+070~k7+960，标准段单向全长约7890m.并在桩号K5+210~k5+240处与大运路综合管廊交会，支沟设计31条，累计长度2000m。两条管廊及紫林路支沟合计共长17880m。场地所有钻孔均揭露存在地下水。该地下水类型为潜水，地下水位埋深1.3～3.8m，标高介于768.7～769.8m之间。

3 监测内容

综合管廊工程的监测内容主要包括对基坑本体和周边环境的监测，根据工程的实际情况和周边环境的特征制定监测内容，本文工程案例确认的监测内容包括以下几点：地下水位的监测、土体深层水平位移情况的监测、周边建筑物及地表沉降现象的监测、支护结构顶部水平位移与沉降现象的监测、支撑轴力的监测。监测内容与仪器如表1所示[2]。

表1 监测内容与仪器

4 监测原则

为保证综合管廊工程基坑监测工作的有效性，在监测中应秉承以下原则：保证监测方案的可行性、监测系统的稳定性、监测数据的时效性和监测技术的先进性原则。监测方案的可行性可通过科学合理的监测方案、选择精准的检测设备、监测人员可靠的专业素养来实现；监测系统的稳定性是指在监测过程中应尽量保证监测设备、人员、方法等各项可能影响检测结果的因素都保持稳定；监测数据的时效性是在监测过程中，通过先进的技术手段能让技术和管理人员实时掌握基坑的变形量，能及时接收设备发送的警报，以帮助人员做出迅速的反应；监测技术的先进性是指应尽量引进先进的监测技术和设备，以提高监测的精准度。

5 监测方法

5.1 水平位移监测

通过对结构顶部的水平位移情况进行监测，能更加直观地了解支护结构的稳定情况。结合工程的施工技术规范，采用极坐标法对支护结构顶部的水平位移情况定期测量，并绘制位移在时间变化过程中的变形曲线图，判断支护结构的整体稳定性。

5.2 沉降监测

对周边建筑和地表的沉降数值进行监测，能判断基坑开挖施工对周边环境的影响程度，对支护结构顶部的沉降数据检测则可辅助判断整体结构的稳定性。利用精密的水准仪和相关技术能完成对各项沉降数据的监测。

5.3 土体深层水平位移监测

监测土体深层的水平位移情况能判断出周围土体在基坑开挖过程中产生的变形情况，进而对支护结构沿深度方向的水平位移情况进行判断。将同侧斜管的测点间距设置为0.5m，定期比较测点位置的数值，通过数据的变化掌握土体的变形情况[3]。

5.4 地下水位监测

地下水位会对基坑周边环境的安全性产生直接的影响，利用水位计对预留的地下水位观测孔内的水位高度进行监测，掌握在基坑开挖过程中地下水位受到的影响。

5.5 支撑轴力监测

支撑轴力是支撑体系受力能力的直接表现，会随着基坑开挖深度的加大而产生不同的变化。通过监测周期内支撑轴力的变化情况，能掌握轴力和时间变化的联系。

6 监测分析

6.1 支护结构顶部水平位移

本工程中，支护结构顶部在基坑的开挖过程中发生较大的水平位移现象，累积最大变形量为3.8mm，最大变形速率为4.9mm/d，但整体变形量和变形速率都在预定范围之内。基坑浇筑作业完成后有效减缓支护结构顶部的水平位移情况，变形缓慢。

6.2 支护结构顶部沉降

在基坑开挖过程中，支护结构顶部发生较为明显的沉降，最大变形量为-27.39mm，变形最大速率为2.25mm/d，两项数值都在预定范围内，完成整体浇筑施工后，变形情况得到有效缓解[4]。

6.3 土体深层水平位移

为监测土体深层的水平位移情况，在实际监测过程中选择基坑同一侧具有代表性的两个测斜孔。通过监测发现，在开挖第一道支撑土方时，由于破坏力额土体的支撑结构，顶部土体向坑内倾斜，但在完成支撑作业后，顶部土体向坑外回弹，随着开挖作业的推进，桩后土压力不断增加。完成第二道支撑作业后，出现了整个开挖过程中最大的变形现象，最大变形量为33.72mm，最大变形速率为3.37mm/d，二者数据均处于预警范围内。在基坑的开挖过程中，第二道支撑以下出现局部渗水现象，使得基坑侧周边建筑物发生明显沉降，沉降值超出预警范围，于是施工人员在现场对该施工段及时地进行回填，并且用粗砂填充支护桩外侧的缝隙，对基坑周边建筑物进行有效加固。完成加固作业后，基坑在继续开挖的过程中未继续产生大规模土体深层水平位移情况，后续施工中变形量和变形速率均保持在预警值范围内。

6.4 支撑轴力

在预应力的作用下，钢支撑结构会在完成第一道支撑后对产生向外挤压地力，致使坑外土体产生一定的形变现象，支撑轴力会相应减少。随着基坑开挖施工的不断推进，周边土体会推挤支护桩使其向坑内形变，支撑轴力逐渐增大。第一道支撑的支撑轴力会在第二道支撑增加后逐渐平稳[5]。

6.5 周边建筑物与地表沉降

由于基坑在开挖的过程中发生渗水漏水现象，使周边建筑物出现明显的沉降现象，漏水期间最大变形值达到52.08mm，最大变形速率达到16.73mm/d，二者均超过预警值，并且建筑物倾斜率达到1%。发生突发情况后，施工人员对基坑采取回填反压、填充支护桩外侧空隙、喷筑混凝土浆液等加固措施，周边建筑物的沉降情况在加固施工完成后得到有效减缓[6]。

由于开挖过程中的漏水现象，造成基坑泥沙流失的现象，进而引发基坑外地表发生不均匀沉降，在加固施工完成后，沉降速度与沉降值趋于平稳，并且保持在预警值范围内。

6.6 地下水位

在基坑开挖的漏水过程中，地下水位最大变化速率达到-22 6.5mm/d，累计变化值达到-863.3mm，完成加固后地下水位变化缓慢回稳[7]。

7 结语

随着社会的进步与发展，对城市基础设计的建设要求也在不断提升，综合管廊工程能大幅提高市政工程的管理水平，保障城市中重要基础设施的运行安全。在综合管廊工程的建设中，基坑边坡的稳定性会直接影响整个工程的质量，在施工中加强对各项数据的监测能有效掌握基坑和周边建筑物的变形情况，并根据监测结果采取相应的防护手段，保证基坑的施工安全和管廊的建筑质量。