地下管廊深基坑施工监测

地下管廊深基坑施工监测

杨超陈卫星

中国建筑第八工程局有限公司西北分公司陕西西安710075

摘要：城市的快速发展吸引了大量人口流入，城区迅速扩张，城市人口呈爆炸式增长。城市基础设施建设与完善需要敷设大量的地下管线，反复挖填道路对人民生活带来了极大的不便，也限制了城市进一步发展。为了合理规划地下空间的使用、避免管线敷设过程中的冲突，需要加快地下管廊的建设。地下管廊指一条能够包含城市需要敷设的电力、给排水、燃气、通信等各项市政管线的公共隧道，其主要优点就是能够避免重复挖填道路、统一监管。根据我国地下管廊试点工作的建设经验，同时结合自身地质环境实际情况，青岛市去年提出了地下管廊建设发展规划。

关键词：地下管廊；深基坑；施工监测；分析

引言：深基坑属一级基坑和重大危险源。深基坑围护是指为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周围环境不受损害而采取的支护结构、降水和土方开挖与回填的工程总称。同一个基坑，可以采用不同的支护体系方案，在同样满足安全工作的前提下，支护结构应充分考虑到经济合理和方便施工，某工程项目采用“二墙合一”的地下连续墙工程，不仅具有钻孔排桩围护结构的优点，还克服了其结构占位尺寸较大、施工工序繁琐且进度较慢、施工过程中有大量废浆产生等缺点，更因为该项目的地下连续墙不仅作为施工期的临时围护墙，在使用期还转换为地下室主体结构的永久性结构外墙，从而节省了资源，大大减少了资源消耗量，达到了环保效果。

1.基坑监测的重要性和目的

1.1基坑监测的重要性

在基坑开挖的施工过程中，基坑内外的土体将由原来的静止土压力状态向被动和主动土压力状态转变，应力状态的改变引起维护结构承受荷载并导致围护结构和土体的变形，围护结构的内力（围护桩和墙的内力，支撑轴力或土锚拉力等）和变形（深基坑坑内土体的隆起、基坑支护结构及其周围土体的沉降和侧向位移等）中的任一量值超过容许的范围，将造成基坑的失稳破坏或对周围环境造成不利影响，深基坑开挖工程往往在建筑密集的市中心，施工场地四周有建筑物和地下管线，基坑开挖所引起的土体变形将在一定程度上改变这些建筑物和地下管线的正常状态，当土体变形过大时，会造成邻近结构和设施的失效或破坏。同时基坑相邻的建筑物又相当于较重的集中荷载，基坑周围的管线常引起地表水渗漏，这些因素又是导致土体变形加剧的原因。基坑工程设置于力学性质相当复杂的地层中，在基坑围护结构设计和变形预估时，一方面，基坑围护体系所承受的土压力等荷载存在着较大的不确定性；另一方面，对地层和围护结构一般都作了较多的简化和假定，与实际有一定的差异；加之，基坑开挖与围护结构施工过程中，存在着时间和空间上的延迟过程，以及降雨、地面堆载和挖机撞击等偶然因素的作用，使得现阶段在基坑工程设计时对结构内力计算以及土体变形的预估与工程实际情况有较大的差异，并在相当程度上仍依靠经验。

1.2施工监测的目的

一是根据监测结果，为施工开展提供及时的反馈信息，根据监测分析结果调整施工参数，发现可能发生危险的先兆，判断工程的安全性，必要时，采取附加工程措施，防止工程破坏事故的发生；以此达到信息化施工的目的，现场施工管理和技术人员可根据监测数据和成果判别工程是否安全。二是作为设计与施工的重要补充手段设计计算中未曾考虑的各种复杂因素，以基坑监测的结果指导现场施工，进行信息化反馈优化设计，使设计达到优质、安全、经济合理、施工快捷；作为施工开挖方案修改的依据根据工程施工的结果来判断和鉴别原设计方案是否安全和适当，必要还需对原开挖方案进行局部的调整和修改。

2.施工监测

2.1对地表沉降的监测

地下管廊长度较长的特点加大了对高度误差控制的严苛性，需要对深基坑进行地标沉降监测，为后续工程提供数据对比依据；同时，需要加大对周围建筑的地表沉降监测，避免施工过程中对周围建筑产生危害。在基坑周围和围护结构上设置连续性监测点，对基坑周围进行沉降监测，这项工作在降水之前就需要完成安置，在整个施工过程中都需要观测，保证数据的完整性，充分反映围护结构的位置变化或角度变化。沉降监测数据处理中需要注意周围建筑物与深基坑的观测要与有关规范和施工经验进行比对，用来判断围护结构能否对基坑和周围建筑进行有效的保护。含水砂层中的地下水会引起地面较大范围的沉降，因此避免地下水流失引起的沉降是施工中的重要环节。

2.2围护结构倾斜监测

在挖方过程中对围护结构需要按照设计要求进行监测，按照设计要求在指定位置设置测斜管。基坑开挖过程中，深基坑围护结构在背侧土的压力下会向坑内有水平位移，但是由于开挖的深度不断下降，围护结构的水平位移随着开挖深度的增加不断增大，最小数值出现在基坑底部，最大在围护结构的顶部。当基坑封底之后，围护结构处于稳定状态，各项检测数据小于预计最大值时便可以继续正常施工。围护结构水平位移的数据结果处理需要及时用图表进行表示，方便进行分析，对开挖过程中可能出现的危险情况进行及时报警，根据实际情况提出相对的处理办法。围护结构的水平位移数据处理包括位移速率和累计位移量的处理，绘制时间曲线和变化曲线，对引起位移突然增大的原因进行分析，如开挖速度过快、过深支撑不及时、天气原因等。

2.3对地下水位的监测

基坑外部地下水位是监测基坑围护结构的止水效果的重要体现，若是止水效果不好就需要及时对维护结构进行加固维修，当开挖至坑底时，坑外的水位需要稳定在能够保证不会出现大面积沉降的范围内。地下水位的下降会引起地质情况的改变，造成土体沉降，因而在施工中需要对地下水位进行严格的监测，将地下水位控制在安全的范围内，特殊情况下可以采用回灌的措施保证地下水位的安全。在监测点的位置埋设滤水PVC管，直径在50mm以上，孔壁与管之间需要用细砂石填实，在管内部缓慢放置水位计测头，当到达地下水位时检测器就会产生鸣叫，读取数据并记录，在施工过程中需要反复多次进行地下水位的监测。在进行数据的监测记录后需要及时对监测结果进行整理分析，根据施工设计要求和以往的施工经验进行分析，总结并与设计单位联系，及时对不适合当地环境要求的设计进行改进，对现场的施工有指导性的意义。地下管廊深基坑施工监测中会有因为操作员错误操作导致异常数据的出现，对于这种数据要进行二次测量，若是排出人为因素之后仍然存在异常数据，就需要慎重考量，并通过其他方式探讨是否施工出现了问题，最后确定是否发出警告。

总结：城市管廊深基坑工程是一项复杂的工程，施工过程必须具有系统性，在围护工程中需要全方面的分析当地地质情况，同时结合施工过程中可能出现的问题，制定最优施工方案。在施工阶段的监测是保证施工质量的重要举措，基坑开挖后，地表的沉降监测、桩体的倾斜位移监测、地下水位监测等都需要严格进行，将深基坑施工对周围建筑的影响降到最低。

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