叶华安

（驿涛工程集团有限公司，福建 厦门 361000）

0 引言

影响箱涵工程整体施工效率与质量的主要因素之一就是深基坑施工风险。在箱涵工程中，深基坑的施工须在箱涵内埋设一定数量的钢筋混凝土结构物，其与周围土体之间存在着较大的摩擦力，会导致该区域内发生沉降现象，或是存在由开挖或支护结构变形引起的对周边建筑物和地下管线等产生不利影响的可能性。箱涵工程深基坑施工中可能面临的这些风险，只有通过加强风险监控，采取科学的对策才能避免事故的发生。本文以同翔高新城翔安片区横四路工程为例，分析箱涵工程深基坑施工的风险监控。

1 工程概况

同翔高新城翔安片区横四路工程位于翔安内厝片区洋坂村北侧。该箱涵施工工程的横四路起点与现状纵三路相交，纵三路为现状主干路，终点与纵五路相交，纵五路为现状支路，远期规划为次干路。工程西起纵三路现状主干路，东至纵五路现状支路。道路全长为699.41m，道路等级和工程重要性等级分别为城市支路和二级重要，且道路沿线所经过的地貌类型为原始冲洪积阶地，地势平坦，便于箱涵施工。此外，该箱涵工程的施工地现场与周边环境的复杂程度等级为二级，内部岩土条件的复杂程度等级也同样为二级，市政工程勘察等级为乙等。

该项目K0+040-K0+060 段内基坑箱涵的长度、宽度、深度约为45m、7.5m、5.7m，周长约为105m，且箱涵类型为排水箱涵；K0+032.96 段的箱涵孔径规格为4.0m×1.8m，全长为45.55m，且该结构为钢筋混凝土结构，角度为道路前进方向右偏角69.9°，进出水口均为一字墙型。道路起点 K0+023处现为开挖的沟槽，走向与纵三路一致，近南北走向，深度约2m，宽约6m，无明显积水；K0+040-K0+140北侧为变电站，K0+680附近有一南北走向的军用光缆，道路沿线南侧有架空线，道路沿线北侧有施工区围墙，高约为2m，且由砖块堆砌而成，道路沿线堆放较多建筑垃圾，主要包括碎砖块、混凝土碎块等。

2 箱涵施工流程

根据本工程箱涵设计要求及现场实际施工情况，箱涵施工流程为：施工导流→测量放样→基坑开挖→地基承载力检测→砂石换填及混凝土垫层→箱涵底板施工→墙身及顶板施工→沉降缝处理及防水层施工→台背回填→检查验收。该工程箱涵开挖深度约为2～6m，深基坑采用12m拉森IV型钢板桩+1道钢支撑进行围护。

3 箱涵施工中深基坑的风险监控

3.1 监控要求

同翔高新城翔安片区横四路箱涵工程的监控要求主要包含以下内容：对基坑坡顶的水平位移情况进行实时监控；对目标基坑坡顶的竖向位移情况进行实时监控；对目标基坑土方开挖地下水位变化情况进行有效监测；对深层土体的位移情况进行监控。

在具体施工作业开展期间，施工人员在进行基坑土方开挖、排水箱涵结构施工作业时的监控对象主要有三个，分别为基坑支护结构、基坑周围土体、基坑周围的建筑物或构筑物，必要时还应采取各类现代信息技术手段来辅助施工作业的顺利进行。现场管理人员在日常工作中还应积极配合施工人员的工作，利用动态管理的方式来推进工程监控[1]。此外，为了确保监控作业与整个施工工程的顺利完成，施工人员除了要对该工程的施工安全性以及周边环境对整体施工质量的影响程度进行分析和明确以外，还应定期总结当前阶段的施工状况，并根据其制定相应的安全应急方案，或对原有施工设计方案的内容进行调整与优化，使设计参数能够满足实际施工所需。必要时还可选用新的施工工艺或施工技术，尽可能减少或避免安全事故在此过程中的发生和蔓延。

3.2 监控内容

此次工程监控的内容是根据箱涵施工的有关规定要求与基坑支护设计方案的内容来确定，主要从以下几个方面开展监控作业：

（1）在对基坑坡顶的水平位移情况进行监控时，施工人员应先在目标基坑周边的中部与阳角处设置一定数量的监测点，且必须确保每个监测点之间的水平距离不超过20m，每边的监测点数量最低不得少于3个。监测点的主要功能是对在土方开挖与水池施工期间的基坑侧壁位移大小进行监控和记录。

（2）在对基坑坡顶的竖向位移情况进行监控时，施工人员同样要先在目标基坑周边进行监测点的设置，此时每个监测点之间的水平距离最远不得超过20m。此时竖向方向和水平方向的监测点若有重叠，则可进行共用处理。竖向方向监测点的主要功能是监测基坑周围土体是否会受到箱涵施工的影响，且这种影响所呈现出的程度。此外，监控人员还应采用标准方法和浅层设点的方法对地表沉降观测点进行埋设，所测点不仅要穿透道路表面的结构层，还应同时设置相应的保护套管及盖板。

（3）在对深层土体的位移情况进行监控时，施工人员应选择具有代表性或明显特征的位置作为监测点安放位置，且此时监测点的距离间隔与实际数量应根据该工程的实际情况来确定，并严格按照“埋设测斜管-安装测斜管-校准位置”的流程开展监控工作。

（4）在对目标基坑土方开挖地下水位变化情况进行监测时，为了能随时随地掌握目标的水位变化情况，施工人员不仅要沿着基坑周边设置相应的水位观测井，还应保证基坑每一边至少存在一口水位观测井。

（5）施工现场的管理者还应根据施工进度等进行定期巡视检查。在基坑施工与其后续投入使用期间，现场管理人员和施工人员应做好协调合作，每天对目标基坑或排水箱涵进行积极监测并详细记录每次监测结果，此时所采用的监测方式大多为目测法。为了加强监测精确性和稳定性，现场管理人员还可以在此过程中使用锤、量尺、放大镜、各类先进摄像设备等[2]。巡查的对象分别为基坑和监控设施，检查基坑周边管道是否存在破损、地下水排放状况是否正常、基坑各项数值指标是否与设计要求一致；检查监控设施的基准点、测点、测管、信号线是否保持平稳运行状态等。

3.3 监控手段

在对该箱涵工程基坑沿线道路地面沉降、支护结构的监测过程中所使用的监控手段为：施工人员应使用以苏一光 DS05 型水准仪为主的监测仪器对相应数据指标进行监测和收集，并将该水准仪的误差设置为0.3mm/km，此外还可以借助铟钢尺进行监测作业。施工人员在采用精密水准测量方法时，应先对目标基点及其附近的基准点进行联合测量，在获得相应初始高程数值后，再计算出各个不同监测点之间的高程差值，这一差值即为目标监测点的沉降值。在经济条件和环境条件允许的情况下，施工人员还应在周边搭建水准网，并在此条件下对各个监测点进行平差，从而得出相应的高程数值。

在对该箱涵工程基坑周边坡顶水平位移监测过程中所使用的监控手段为：施工人员应使用以测角为2"的徕卡 TC702 型全站仪为主的监测仪器对相应数据指标进行监测和收集，并合理使用棱镜、对中装置等。在使用极坐标法时，施工人员应先在基准点上架设徕卡 TC702 型全站仪，将工作基点的水平角与基准点到工作基点之间的距离作为此次测量的起始方向，并以此计算出工作基点的准确坐标。然后施工人员还应根据上述方法来测量各个监测点与工作基点之间的水平角、工作基点与各个监测点之间的距离，并以此来计算出每个监测点的精确坐标，如图1所示。

图1 极坐标测量图

图1中，A为工作基点，B、P分别为两个具体监测点，工作基点坐标与监测点坐标之间的差值是该监测点的位移变化量。监控人员在正式工作前还应采取相应措施进行下述操作：

（1）对人员、仪器和测站进行固定处理；

（2）调节监控仪器与外界的温度，使二者达到一致状态；

（3）调节监控设备参数，使成像清晰。

3.4 监控频率

对项目工程的监测应从开挖土方开始，到完成±0.00以下排水箱涵结构回填结束为止，总工期大约持续两个月的时间。

施工人员应根据该项目工程的实际进度和每一施工阶段的不同特征来合理把控监控频率。通常情况下，开挖土方阶段的监测频率应为1次/d；在底板浇筑环节中，前7d的监测频率为1次/3d；1～2周时间内为1次/4d；两周到一个月内的监测频率为1次/7d；一个月以后的监测频率为1次/14d。在此过程中如果施工人员发现某次的监测数值超过标准范围或预计数值，或是发现相邻两次监测数值的波动幅度和实际差值较大等情况时，还应适当提升对目标的监控频率[3]。除此之外，现场管理人员和专门监测人员还应注意施工现场内是否存在影响施工正常运行的不良地质、施工点附近地面是否存在严重沉降、是否与支护结构同时发生开裂情况、施工人员是否存在违规操作等。若发现在该施工作业中存在上述问题，则相关人员应及时提升对目标点的监测频率，并采取相应的措施进行补救或整改。

3.5 相关警戒值与报警

警戒值的设置是根据施工中基坑与排水箱涵实际情况来确定的，在同翔高新城翔安片区横四路工程中，若触发以下情况之一，监测点就会发出实时预警：

当目标基坑坡顶的水平位移与竖向位移数值累计达到35mm且位移变化速率超过5mm/d时；当目标基坑深层土体的水平位移数值累计达到35mm且位移变化速率超过5mm/d时；当施工基坑周围地表的裂缝宽度数值累计达到15mm且变化速率呈现出可持续发展状态时。

若在监测过程中出现了下列六种情况，施工人员在报警之后应及时根据现场实际情况做出合理推断，必要时还可通过暂停施工、加强保护措施等方式来稳定目标基坑支护结构：

（1）当施工地现场与目标基坑支护结构的位移数值出现非常规的增大或减小、基坑在施工作业中出现流沙陷落、管涌隆起情况时；

（2）当目标基坑支护结构的内部支撑出现非常规形变或断裂松弛、内部锚杆体系出现压屈或存在拔出迹象时；

（3）当目标基坑周边的建筑物或构筑物结构出现严重形变或存在裂缝时；

（4）当目标基坑周边地面在施工过程中出现明显裂缝、塌陷或地下呈现出空洞结构时；

（5）当目标基坑周边管线在施工过程中存在裂缝或突发渗漏现象时；

（6）除上述情况外，若施工人员和现场管理人员在日常工作中根据经验判断施工地或目标基坑出现明显问题时，也应在第一时间对其进行相应处理。

3.6 数据处理和信息反馈

在对目标箱涵工程深基坑风险的监控工作结束之后，相关人员应及时对所得的所有数据信息进行整理与分析，并根据各类数据信息显示的情况对基坑周边地面沉降、基坑坡顶水平位移、基坑坡顶竖向位移、地下水位变化情况等进行分析，然后直接以图表的形式将其进行排列整合，以便为施工人员和其他相关人士所用。

对于基坑地面沉降，相关人员应出示基坑坡顶及周围环境监测点的沉降程度和沉降速率；对于基坑坡顶水平位移，相关人员应出示基坑坡顶及周围环境监测点的水平位移程度和水平位移速率；对于地下水位变化情况，相关人员应出示基坑内外地下水位现有状态及水位升降值的变动幅度大小[4]。

3.7 监测报告

监测人员和现场管理人员应在每天的监测任务结束后及时将其所获得的各类数据信息通过人工手动填写或计算机自动录入的方式记录在监测数据表内，以表格为基础生成对目标工程深基坑风险的监测报告，并在此次监测完成后的24h之内将该监测报告以及其他相关文件一并交给甲方业主、设计单位、施工单位、监理部门，还应以书面报告为依据对整个箱涵工程的施工安全性进行评价[5]。若在实际监控中发现目标监测点所获取的数值超出控制范围时，则应及时向相关单位或部门进行汇报，这样才能使相关人员迅速定位故障发生源头，并采取相对应的措施对其进行合理控制。

4 结束语

综上所述，对箱涵施工中深基坑的风险监控，应在目标箱涵工程施工前明确要求做好风险监控，然后选择适合该工程的监控方式和监测仪器来对基坑周边坡顶、支护结构、道路沉降、深层水平位移、基坑内外地下水等进行有效监控，并在风险监控中合理运用工程质量保证措施、文明施工与监测应急措施，提高深基坑风险防控水平，确保箱涵工程的施工安全。