官棠泵站基坑监测方案研究

李军峰

(广东科衡工程检测有限公司，广东 佛山 528000)

1 工程概况

官棠泵站位于佛山市高明区，基坑最大宽约37 m。基坑干堤箱涵至进水前池区域开挖底标高为-3.10～3.75 m，清污机闸开挖底标高为-3.10 m，自排涵至出水池区域开挖底标高为-2.90～4.30 m，压力涵至出水池区域开挖底标高为0.20～-2.20 m。

根据工程安全管理的实施细则，该工程基坑需进行安全监测，综合考虑官棠泵站建筑物地基的挖掘深度、地形地质状况和周围环境等因素后，该基坑主要采取了钢板桩、工法桩、灌注桩和预应力混凝土内撑的支护形式。

2 监测方案设计

2.1 监测内容

基坑施工的主要监测项目，应当与地基设计、施工方法相配套，并根据主要检测对象的关键部位，进行重点监测、专项配套并建立合理的、完善的检测体系。本工程中引水池、清污机闸及出水池U型板桩基坑为一级，其余基坑为二级。

依据《建筑基坑工程监测技术标准》(GB 50497—2019)和监测设计图纸，结合工程项目实际情况，拟定官棠泵站基坑工程的具体监测项目主要包括：支护桩顶部沉降和水平位移监测、桩后土体深层水平位移、支撑结构立柱沉降监测、支撑轴力监测、裙边加固搅拌桩沉降和水平位移监测、坑外地下水位监测、周边地表沉降监测、周边建筑沉降和水平位移监测、周边建筑倾斜监测和裂缝宽度[1]，具体埋设位置如表1所示。

2.2 监测时间与频率

各监测项目在地基支护进行前，应测得不少于两个稳定的基准值，一般情况下监测次数按表2进行。当基础结构变化大于标准范围或现场要求变动过大时需进行加密监测；当有重大危险情况发生迹象时，需进行连续监测。

当监测项目达到指定控制值时，应急措施如下：

(1)当监测项目控制值达到70%时为警戒值，需按照应急计划书，实施紧急预案计划；讨论措施的实施效果，在工程影响范围内应用其他措施；订正紧急预案，例如微小变形、评估监测范围周边建筑物和基坑围护结构的影响，研究变化趋势并做出预测。

(2)当监测项目超过限制值时，施工单位将与设计、监理等有关部门实施应急预案措施，并制定紧急预案，可能包括停止在受影响地段的建筑施工以及采取降低地面的变形措施；提供了详尽的研究报告，并对建筑方式和建筑结构的变形、加固以及与地面反应等提供了方法[2]。

表1 监测项目及埋设监测点

表2 监测频率

3 监测方案原理分析

3.1 基准点的布设与保护

根据现场情况，拟在监测区域埋设三个基准点进行变形观测，三个基准点均在距离开挖变形范围以外相对稳定位置，能完整覆盖整个测区并保证在监测期内不被破坏，基准点埋设方法拟采用现场挖坑浇筑混凝土，埋置好后严防碰动和破坏。

3.2 水平位移监测

水平位移监测点计划采用自由设站坐标法，将L型直角棱镜安装或焊接于监测面上并在周边做出标识，尽可能选择不受施工干扰的时间段，便于提高测量精确度，观测时尽量减少设站次数。在观测过程中，选取合适的地点架设仪器，至少与两个自由设站控制点通视[3]，具体过程如图1所示。

图1 自由设站左边测量法过程

3.3 垂直位移监测

沉降监测点计划选取专用沉降测钉冲击钻钻孔，埋设测钉到垂直监测位置上，将边缘刻字描红后做好保护标识。沉降变形点测量布设为二等水准闭合环，每次沉降观测必须从同一基准点出发，经过各观测点后，再闭合至该基准点。

3.4 地下水位监测

为及时了解该基坑周边土体及地下水位的动态变化，在基坑周边土体布设两点地下水位监测点，钻机钻孔后，将PVC管放入孔内，并做好保护措施。使用钢尺水位计进行读数，每次读数要求采集数据3次，取平均值后进行记录。

3.5 裂缝监测

针对建筑裂缝宽度的变化，采用游标卡尺进行监测，该方法易观测且精度高。首先，在裂缝两侧安装监测标志，再用游标卡尺测量标志之间的距离，最后，计算各期变量及累计变化量。

3.6 倾斜监测

为监测临边建筑的歪斜程度，计划采用全站仪测量投点法，先核准房屋某一边角，并固定好全站仪的水平制动螺旋，再迟缓地朝上旋转全站仪观测物镜；对于建筑主体的倾斜观测，首先，应计算建筑顶层观测点相对于底层观测点的偏移数值，然后，再按照建筑的相对标高，测算建筑主体的倾斜度，具体计算方法如公式(1)所示：

(1)

倾斜测定主要是计算建筑物主体的水平位移值ΔD。偏移值ΔD的计算通常使用经纬仪投影法，用尺子测量出X、Y墙面的总位移值ΔA和ΔB，然后，再用向量相加计算总位移值ΔD，再通过公式(1)就可以计算得出建筑主体的相对倾斜度i，倾斜观测示意图如图2所示。

图2 一般建筑物的倾斜观测

4 监测数据的处理与信息反馈

按照上述设计方案要求进行监测后，应在室内做进一步的校核检验，根据设计方案要求的频率进行监测并记录观测数据，及时计算变化的速率数据并分析，汇总观测资料绘制成果曲线图。具体方法包括以下几点：

(1)当全部安全监测设施安装完成后，依据设计方案要求频次进行监测，整理后定期提交监测周报、月报和年报。监测后记录观测数据，整理后进行计算、校核、汇总和分析，发现问题及时复查或复测。

(2)应及时计算沉降速率、水平位移速率和孔压增长速率。当速率变化不正常时，需即时进行动态跟踪观察，分析异常原因，寻找有效措施从而避免地基变形过大、路堤失稳对基坑造成损害。垂直位移、水平位移等监测数据能够体现工程安全性状，该类数据出现异常时，应在测读数据完成后，立即归整书面形式的监测数据及资料提交监理、业主及设计单位[4]。

(3)监测过程中获得的观测资料在后续整理分析结束后，应当绘制出成果曲线图。随着监测次数和观测数据的增加，当进行总体分析时，能够简洁快速地从成果曲线图上看出各测点曲线的变化趋势，进而客观地总结出基坑的地基排水固结状况。

5 结 论

官棠泵站基坑监测方案结合周边建筑情况，在设计阶段优化监测点位布置，取适当位置支设监测仪器，并且应用了多种监测方法，针对不同基坑变形监测的要求，利用不同的监测方法的优点提高了变形监测的精度和测量所得的数据可靠性。通过监测信息反馈进行安全预测，加强安全控制，减少隐患，避免了基坑施工过程中对周围建筑物产生不良影响进而造成经济损失，保证基坑工程始终处于安全状态。

本文较全面地总结了该基坑工程安全监测的重要内容并提高了对基坑工程安全的管控能力，为同类工程建设提供了借鉴经验。