排水泵站深基坑开挖与变形监测分析

李 海 涛

(河北沧州黄骅港矿石港务有限公司，河北 沧州 061113)

排水泵站深基坑开挖与变形监测分析

李 海 涛

(河北沧州黄骅港矿石港务有限公司，河北 沧州 061113)

结合某排水泵站基坑工程水文、地质条件差，周围环境复杂且有较大的堆场荷载的情况，工程采用了信息化监测手段对基坑的施工过程进行全面监测，并分析了地下连续墙顶水平位移、水平钢支撑轴力、电缆沟表面沉降、基坑周围地下水位和基坑周围土体深层水平位移的变化情况，保证了基坑在施工过程中的安全性。

基坑，施工监测，地下连续墙，钢支撑

1 工程概况

本工程位于天津市滨海新区，包括地上主机房和地下泵房两个部分，设计流量为3.64 m3/s。泵站地上主机房为两层，高约10 m，其上布置有起重设备；地下集水池基坑工程主体深度为8.6 m，长度为28.0 m，宽度为11.0 m。泵站基础形式采用筏板式，底板厚为0.8 m。现场自然地面标高为6.700 m，泵站底板下皮标高为-1.760 m。

2 地质条件及周围环境

2.1 地质概况

场区内岩土根据时代特征、成因类型及土层的物理力学指标在揭露范围内主要分为四大层，分别为杂填土层、淤泥质粘土层和粉质粘土层(根据物理力学性质不同分为两层)，各土层的厚度及承载力特征值等详见表1。泵站底板下土层为淤泥质粘土层，地基承载力特征值为70 kPa；地下连续墙持力层为粉质粘土层，其地基承载力特征值为120 kPa。

表1 土层物理力学指标

2.2 水文地质条件

场区内地下水为潜水，其主要补给来源为海水渗透和大气降水，埋藏深度为自然地面以下0.7 m。地下水对混凝土无腐蚀，但对钢筋混凝土中的钢筋(长期浸水)具有Cl-弱腐蚀性，干湿交替时具有中等腐蚀性。

2.3 周围环境条件

基坑东侧距北港池约700 m，由于海水的渗透场区内地下水较为丰富；南侧的隔离围墙及电缆沟与基坑之间的最短距离仅为6 m，极易受基坑开挖的影响而出现倾斜、坍塌的现象；西侧为进港路，距基坑约175 m；北侧为矿石堆场，堆高约为10 m，堆场南侧边缘距基坑约为30 m，对基坑周围土体深层水平位移的影响较大。基坑监测点布置如图1所示。

3 支护方案

由于基坑开挖高程范围内土质较软，考虑到基坑南侧距围墙和电缆沟较近且北侧又为矿石堆场，为不影响周围建筑物及保证基坑开挖过程的施工安全，采用地下连续墙作为开挖过程中的围护结构，施工完成后连续墙将作为泵站集水池的外墙使用。地下连续墙厚度为0.8 m，深度为22.00 m，墙底标高为-15.3 m。为减少开挖过程中墙体的水平位移，在基坑内还设置了2层水平钢支撑，支撑中心分别在标高3.700 m和0.900 m处。

4 基坑监测方案

为确保工程安全、顺利的完成，必须对基坑的施工过程进行监测。通过现场监测及时掌握基坑变形情况和基坑对周边环境的影响，以便迅速调整施工方案，达到有效指导施工，避免发生安全事故的目的。

1)监测内容。根据规范要求及工程的实际情况，具体监测内容为：地下连续墙顶水平位移、水平钢支撑轴力、电缆沟表面沉降、基坑周围地下水位和基坑周围土体深层水平位移。基坑监测点平面布置图如图1所示。

2)监测频率。监测工作在基坑开挖至模板拆除后基坑变形稳定期间进行。监测频率为基坑分级开挖至模板拆除之前1 d监测1次；模板拆除后为2 d监测1次。监测期间若遇到监测数据突变或降雨较大时，基坑分级开挖至模板拆除之前监测频率加密至1 d监测2次；模板拆除后加密至1 d监测1次。

表2 监测报警指标统计表

3)监测报警值。根据基坑监测支护要求及结合工程实践经验，监测报警值指标以累计变化量和变化速率两个量进行控制。本工程监测报警指标如表2所示。

5 监测结果分析

5.1 地下连续墙顶水平位移

根据规范和设计要求，在基坑周围的地下连续墙顶部共布置了24个监测点。基坑开挖后各监测点水平位移均呈现向基坑内变化的趋势，并且随着基坑开挖深度的增加累计水平变化量也逐渐增加。在开挖过程中，基坑北侧地下连续墙顶端观测点在堆场的荷载作用下产生了较大的侧向位移，而南侧在影响范围内地表无较大荷载影响，因此北侧监测点水平位移值较南侧相对应监测点水平位移值大。图2为北侧上层水平位移监测点累计水平位移量与相对应时间的变化曲线(水平位移方向以向基坑内变化为正)。其中5月2日～8月9日为基坑的三级开挖和底板浇筑过程的变化情况，8月9日～8月26日为下层水平支撑拆除后的变化情况。从图2中可看出，监测点水平位移对基坑的每一级开挖反应都较灵敏，当开挖停止后出现了不同程度的反弹，最后表现出水平位移值保持稳定的情况。从图中还可以看出处于几何中心的几个观测点水平位移值都比其他观测点的位移值大，其中B3点累计水平位移变化最大，累计变化值为14 mm；其次为B4和B5点，累计水平位移分别为13 mm和11 mm；B1和B9两个观测点由于受到横向连续墙的托顶，累计水平位移变化值最小，为2 mm。

5.2 水平支撑轴力

基坑水平钢支撑分为上下两层，布置形式见图1。选取上层钢支撑中几个典型监测点的支撑轴力曲线绘制如图3所示，Y3～Y6的轴力监测从6月6日上层支撑预加压力后开始，此时的测值为初始轴力值变化比较稳定；至6月10日基坑进行第二级开挖，监测到所有监测点水平支撑轴力值均迅速增加，其中Y4的轴力值达到最大，支撑轴力为3 247.3 kN；随后预加下层水平支撑压力，上层支撑轴力值显示为直线减小；然后进行基坑的第三级开挖，上层支撑轴力值继续增加，但随着底板的浇筑轴力值逐渐减小；下层钢支撑拆除后上层支撑轴力值又有一定的增加，最后轴力值逐渐趋于平稳。

5.3 电缆沟表面沉降

根据基坑监测要求，在电缆沟沿线布置了5个沉降观测点，具体布置详见图1。图4为各观测点累计沉降量与时间的关系曲线。根据图4可知，基坑开挖后电缆沟沉降总体呈下降趋势。其中观测点T3的累计沉降量最大，沉降值为13 mm，这主要是由于T3距泵站基坑中心较近，所以基坑开挖时对监测点的影响比较大，从而产生了较大的沉降变化。另外各监测点前期都产生了一个较大的沉降变化，在监测过程中受施工和降雨的影响，沉降变形出现过一定范围的波动及反弹现象，但总体上是以沉降为主。后期随着较深的基坑的施工完毕，各监测点沉降变形速率逐渐变小并趋于稳定。

5.4 地下连续墙外地下水位

根据水位观测数据绘制出水位与时间变化曲线如图5所示，由图5可知随着基坑开挖及基坑内降水，基坑周围地下水位均显示出下降的趋势。由于S2水位观测点距基坑最近，图中显示其累计水位变化最大，累计下降量为707 mm。图中还显示8月16日和9月8日累计水位先后出现了两次水位直线上升的现象，这是因为这两天发生了较大的降雨，地下水得到了大气降水的补充；但是水位抬升后又很快回落到降雨之前的水位，由此可见场区内土层的渗透性较好。

5.5 基坑周围土体深层水平位移

随着基坑开挖深度的增加，基坑土体深层水平位移也逐步增加。图6中土体深层水平位移曲线为泵站北侧的CX1监测点在施工过程中相应各阶段的土体变形情况。1阶段～3阶段为基坑三级开挖时的土体深层水平位移曲线，4阶段～6阶段分别为拆除下上两层钢支撑后的土体深层水平位移曲线。从图中可以看出挖土时基坑周围土体深层水平位移变化较大，底板浇筑完成后深层土体位移变化较小。最大累计深层水平位移出现在地面以下1.0 m处，位移值为73.5 mm，处于安全报警的临界状态。

6 结语

由于本工程水文、地质条件差，周围环境复杂且对基坑变形的要求较高，为确保施工安全，对基坑开挖的整个过程进行了实时监测。通过对基坑的监测，及时捕捉到了施工中的细微变化，取得了大量有用的信息并及时反馈指导施工，达到有效控制施工的目的，取得了较好的社会和经济效益。

[1] 张保志,周龙翔，蓝 媚.广州黄沙某基坑监测成果分析[J].华南地震，2014,34(1)：62-65.

[2] 宋建学，郑 仪，王原嵩.基坑变形监测及预警技术[J].岩土工程学报，2006(28):1889-1891.

[3] 李庆伟，陈龙华，程金明.北京某深基坑监测实例分析[J].施工技术，2008(37):30-32.

Analysis on deep foundation excavation and deformation monitoring of drainage pumping station

Li Haitao

(HuanghuagangOreHarborServiceCo.,LtdofCangzhouinHebeiProvince,Cangzhou061113,China)

Combining with the drainage pumping station engineering conditions including bad hydrological conditions, complicated surrounding environment and big piling field load, the paper applies information monitoring methods and monitors the foundation construction process, analyzes changing conditions of underground continuous wall displacement, horizontal steel support axial force, cable ditch surface subsidence, underground water level and deep soil displacement surrounding the foundation and so on. As a result, it guarantees the foundation safety in construction process.

foundation, construction monitoring, underground continuous wall, steel support

2015-02-27

李海涛(1981- )，男，工程师

1009-6825(2015)13-0070-03

TU463

A