李明

(1.江西省地质工程(集团)公司；2.赣中南地质矿产勘查研究院)

1 引言

基坑开挖对周边建构筑物、管线道路等影响严重，要确保深大基坑的安全性，运用动态信息化监测技术管理施工全过程，是一项及其重要的且不可或缺的重要环节。

2 工程实例

2.1 工程介绍

正盛太古港商业城，拟建三层地下室、裙楼、5栋塔楼，建筑高度最高约222.3m，采用框架剪力墙结构，基础形式为桩筏基础。工程基坑支护对象为商业城工程三层地下室（含地铁3号线十字街站台），基坑平面约长460×230m，面积约105800m2。场地起伏较大，东低西高。商业城工程基坑开挖至承台底标高为9.30m，基坑开挖深度14.2m～17.2m；地铁3号线站台开挖至坑底的标高5.814m～6.184m，开挖深度为17.686m～18.816m。基坑围护工程支护结构部分设计为钻孔灌注桩挡土+三轴搅拌桩帷幕止水形式；另外在人流量、车流量相当大的市政主干道洪城路侧，采用双排排三轴搅拌桩帷幕+两桩间插入高压旋喷桩。桩长为23.2m～27.1m，帷幕要求桩底入强风化泥岩500mm。

2.2 工程水文地质条件

2.2.1 工程地质条件

经钻孔揭露，该场地岩土层自上而下分别为：杂填土、素填土、淤泥质粉质黏土、中砂、圆砾、砾砂、圆砾、强风化泥质粉砂岩、中风化泥岩、中风化泥质粉砂岩。

综合分析：钻孔深度揭露的场地地层范围内，⑨-1中风化泥质粉砂岩、⑨-2中风化泥岩，为相对软弱岩体，整体岩层未见洞穴、临空面、破碎岩体。⑨-3中风化泥岩、⑨-4中风化泥质粉砂岩，岩体较完整性质较好且稳定。

2.2.2 水文地质条件

根据勘察揭露场内地下水情况为勘察期间钻孔地表下1.0m～3.0m间见第一层地下水，为上层滞水，水量较小，赋存于填土层之中，主要接受降雨入渗补给及城区下水管的渗漏补给。由于土的孔隙差异，未见统一稳定水位，且随季节变化。

地表下6.90m～9.50m可见第二层地下水为地下孔隙潜水，初见水位标高约为15.45m～17.12m，赋存于中砂层及以下砾砂、圆砾层。初见时水量较小，随钻孔深度增加，水量逐渐增大，至饱和状。由赣江侧向补给，随季节变化而涨落。

在勘察期间其稳定水位埋深7.30m～10.50m，标高约为14.35m～15.13m，无承压性。

孔隙潜水年变化幅度2.00m～3.50m。

3 基坑监测

3.1 监测原理和方法

监测技术是以现代测绘理论、地理信息理论、建筑工程管理为核心的，从大量测量数据着手，运用分析软件和实践经验科学预测未来项目本身和周边环境的变化趋势，通过各方努力消除建设过程中存在的不利影响。监测计划主要包括测试项目、测试方法、测量点位置、测试频率、报警值等。不同的观测方法可以用于不同的环境，根据监测对象的不同，可以分为基坑监测和周边环境监测。根据监测目的的不同，可以分为变形监测和力学监测[1]。

3.2 监测内容

1）基坑顶面水平位移监测

实时对施工期间基坑顶面水平位移进行全程监测。

2）围护土体深层水平位移监测

施工期间实时掌握围体深度范围的土层位移情况信息。

3）立柱竖向沉降位移监测

实时对施工期间立柱沉降位移进行全程监测。

4）支撑梁轴力监测

实时对施工期间监测支撑轴向力监测，严格控制实际轴力在设计的最大承力范围内。

5）周边环境(道路)竖向沉降位移监测对施工期间基坑外围道路和地面沉降位移的全程监测。

基坑监测主要内容为基坑结构本身、周边环境的水平、沉降及结构变形等几个方面，实例工程基坑监测各项指标及报警值如表1所示：

3.3 基坑位移信息化监测方案

3.3.1 监测点的布置

1）基坑顶面水平位移监测

在基坑冠梁处顶面设置 10 个水平位移监测点， 用全站仪、水准仪进行监测，测点编号KD1-10。

2）围护土体深层水平位移监测

实时掌握围体深度范围的土层位移情况信息，沿基坑周边设 10 个测斜孔，孔深同围护桩深度21.3m～23.8m范围，用专用的测斜仪全深度范围进行监测，重点对竖向最大弯矩处位置进行监控，编号 CX1-8。

3）立柱竖向沉降位移监测

在支撑格构立柱处设置 10个竖向沉降位移监测点，用水准仪进行监测；编号 LZ1-10。

4）支撑轴力监测

设计轴力第一道 3260kN，第二道9880kN第三道 16880kN。主要在1#基坑的栈桥、角撑的主支撑梁部位支撑轴力监测点，共10个，用频率仪进行监测。编号 ZC1-10。

5）周边环境监测

周边环境(道路)竖向沉降位移监测重点在坑北主干道洪城路3个点，在坑南观音阁处1个点，共设4个监测点，用水准仪进行监测；编号 DR1-4。

整个基坑的位移信息化监测点具体分布位置详见图1。

3.3.2 基坑监测方案实施

1）坑顶水平位移监测

主要在基坑支护的段落最大变形处为设置原则，如段落的中点位置、各段落连接拐角特别是阳角位置坑顶冠梁位置处。为观察方便及便于保护，通常就设在相应基坑顶面冠梁处设点进行水平位移观测，随时掌握监测对象的水平变位情况，按照二级变形测量要求监测。观测中误差≤1mm。根据现场作业条件，使用视准线小角法或前方交会法。角度采用四测回取初始值。基坑冠梁上观测点位置见基坑支护平面布置图。观测点布置位见图1。

2）坑顶及深层土体水平位移监测

同样按照上述最大变形处设置原则，在相应支护结构较薄弱和较重要部位，设置一定数量的深层土体位移观测孔(测斜孔)。埋深 约21.3m～23.8m。测斜管需在基坑开挖前 10d埋设完成。 测斜仪探头置于测斜管底后，探头接近管内温度时，缓慢向上提升， 每隔 0.5m 读数，测定出各位置处测斜管与铅垂线的相对倾角，并假设土体 与测斜管挠曲协调，得出不同深度部位的水平位移，每个孔每次量测进行正反两次量测，基坑开挖前一周每个孔测读两次初始值。以管底作为起算点[2]。

表1 基坑监测各项报警指标值表

3）沉降位移监测

①围体立柱沉降位移监测

按照二级水准要求监测，每次监测水准仪的i角不大于 15〞，观测点 测站高差中误差≤0.5mm，路线采用闭合环线。基坑开挖前一周测读两次， 取平均值作为各测点的初始标高。

②周边环境(道路)竖向沉降位移监测

按方案设点对周边道路及建构筑物土体沉降及变形进行监测，观测级别同围体结构监测水平。

4）支撑梁轴力监测

主要钢筋混凝土栈桥、角撑的支撑主梁位置处设置钢筋应力计进行轴力监测，以掌握基坑开挖不同工况状态下支撑轴力的变化。支撑断面上下对称、左右对称共布置四根钢筋应力计，位置在两支点三分之一部位及四侧的中侧，采用连杆电焊连接方式连接。基坑开挖前1周使用频率仪读两次频率，取平均值作为初始值。根据钢筋与混凝土变形协调的原理计算支撑轴力。

5）周边环境监测（沉降监测） 设点对周边道路及土体沉降及变形进行监测。

3.3.3 信息化监测频率

坑顶冠梁水平位移、土体深层水平位移、混凝土支撑轴力及冠梁、立柱、周边道路竖向位移从基坑开挖至基坑底设计标高期间每 2d监测一次，从基坑底设计标高至垫层施工期间每天监测一次，垫层与砖模形成后减少到每 3d～8d监测一次。当二层地下室底板建筑完成超过 28d后，如监测数据持续稳定，监测频率降低，受到钢筋混凝土支撑拆除后可考虑终止监测。具体监测频率可根据实际进度、天气及监测数据的变化作适当调整。

3.3.4 监测报警值

按照监测方案的信息化频率监测的数值，当监测的变化频率或累计值超过设计要求的报警值时，必须第一时间及时向施工单位、监理单位、建设单位报警，并适当加密监测次数，同时出具相应的书面报警通知单。当有危险事故征兆时，更须加大频率进行连续跟踪监测，并在监测数据所反映的最危险区域处适当增加测点密度。当测斜曲线出现明显拐点时，必须要求施工单位按报警处理信息作出施工加固或抢险处理，并将处理方案记录在册。

图1 基坑位移信息化监测点具体分布位置图

4 监测效果及其分析

正盛太古港商业城(南昌王府井项目)基坑， 2015 年 10 月 18 日～2016 年8月18日围护工程施工，2016年9月1日基坑开挖，2016年9月15日进行拆除第一道支撑，至2017 年 4 月 20 日拆除第三道支撑，拆除前后基坑相关各项检测数据显示，最大累计水平位移：坑顶20mm，深层测斜18mm；竖向沉降位移：结构22mm，环境20mm；支撑梁轴力累计增长3%，各项指标均达到设计要求[3]。

5 结语

实践证明，在深大基坑围护体系工程中，采用信息化施工监测技术，不但有效保护基坑的施工安全，且有效地保护了周边环境的稳定，取得了不错的综合效益。