浅析城区水闸施工深基坑周边环境沉降监测

刘能勇，张灵娜，李 波

(中国水利水电第五工程局有限公司，成都，610066)

1 前言

基坑工程施工会引起周围建筑物、构筑物产生沉降，较大沉降或不均匀沉降都会危及周围建筑物、构筑物的安全。为全面了解施工对周围建筑物、构筑物引起的影响，并根据监测信息实时调整施工参数，以确保周围建筑物、构筑物的安全，在施工期间内对建筑物进行沉降观测是非常必要的。

嘉定区蕰藻浜以南地区近期引水调度工程包括新建泵闸8座，13座节制闸。泵(节制)闸由内外河防冲槽、内外河海漫段、内外河消力池、闸室段组成，其中翔二河节制闸基坑开挖深度达6m。其南侧紧靠市政主干道银翔路，北侧邻近高层住宅居民区，周边存在电力管线、路灯管线、上水管线、电信管线等地下管线及诸多建筑物。在基坑工程施工过程中，对以上管线和建筑的监测尤为重要。

2 水闸周边环境监测范围和项目

根据上海市工程建设规范《市政地下工程施工质量验收规范》(DG/TJ08-236-2006)及《基坑工程施工监测规程》(DG/TJ08-2001-2016)等技术规范的要求，并结合本工程围护体系的结构情况，确定监测范围及项目如下。

2.1 监测范围

基坑开挖尺寸3倍范围内，即东西向河道两侧管线及南侧两栋居民楼，具体包括翔二河节制闸右侧永翔佳苑小区17号25层住宅楼主体，左侧市政主干道银翔路及其附属地下管线。

2.2 监测项目

(1)翔二河节制闸周边管线沉降变形监测；

(2)翔二河节制闸周边建筑物沉降、位移变形监测。

2.3 监测周期与频次

(1)监测周期自基坑降水开始至拉森钢板桩拔出14d后；

(2)基坑降水及开挖期间，一日一测；

(3)拉森钢板桩拔出后，一日一测，至日变化值或累计变化值趋于平稳，最低监测周期不低于14d；

(4)其余时间段每周测量一次。

3 基准网及监测点的布置及监测

3.1 基准网的布设与测量

3.1.1 基准网的布设

为保证所有安全监测工作的统一，提高监测数据的精度，使安全监测工作能有效地指导整个基坑施工，本工程周边环境监测工作采用由整体到局部的原则，即首先布设统一的基准网，再在此基础上布设监测点。基准网设置3个基准点，分别为BM1、BM2、BM3。基准点稳定后经过水准测量一次布设为环网，本基准网采用假定高程系统。由于受城市建筑结构物影响及通视条件限制，监测基准网在基坑开挖受影响区域外布置如图1所示，基准点标石埋设方式如图2所示。

图1 基准网布置

图2 基准点标石图示

3.1.2 控制测量

(1)仪器设备选用

水准测量用天宝DINI03水准仪及精密铟钢水准尺进行观测，其标称精度为：±0.3mm/km。

(2)控制测量精度要求

垂直位移监测基准网按二等精度进行观测，其主要技术要求详见表1。

表1 垂直位移监测网水准测量技术指标

水准观测的主要技术要求，应符合表2的规定，当采用电子水准仪观测时，同一尺面的两次读数差，不设限差，但两次读数所测高差的差，执行基、辅分划所测高差之差的限差。

表2 垂直位移监测网观测主要技术要求

3.2 监测点布设

结合翔二河节制闸工程实际，电力管线沉降观测点布置于节制闸北侧，点间距15m，共布设5个点；电信管线沉降观测点布置于节制闸北侧，点间距15m，共布设5个点；上水管线沉降观测点布置于节制闸南侧，点间距15m，共布设5个点；路灯管线沉降观测点布设于节制闸南侧，点间距15m，共5个点；建筑物沉降观测点布置于节制闸南侧永翔佳苑小区17号25层住宅楼主体，共布置5个点。监测点位具体布置位置见图3，监测点数量统计详见表3。

图中“DL”表示电力管线沉降观测点；“SS”表示上水管线沉降观测点；“DX”表示电信管线沉降观测点；“LD”表示路灯管线沉降观测点；“F”表示建筑物沉降观测点。

表3 翔二河监测点数量统计

3.3 周边管线沉降监测

3.3.1 测点埋深方式

地下管线变形监测点的埋设主要有抱箍式、直接式、套筒式、模拟式4种方法，翔二河节制闸周边管线监测采用套筒式与直接式，见图4。

图4 套筒式测点布设示意

3.3.2 垂直位移测量方法

采用精密水准测量方法从高程控制网引入高程，观测精度为变形测量二等精度，与垂直位移监测基准网测量精度相同，采用固定测站组成闭合或附合水准线路进行观测，经内业校核合格后进行平差并计算出各监测点的高程。

3.4 周边建筑物沉降监测

3.4.1 测点布设与埋设方法

在基坑影响范围内的建筑物、构筑物布设沉降监测点。沉降测点埋设，用冲击钻在建筑物的基础、承重柱或墙上钻孔，放入长60mm～150mm，直径20mm的半圆头II级钢筋，四周用水泥砂浆填实固定，见图5。翔二河节制闸周边建筑采用图5(a)式埋设方法。

图5 建筑物沉降测点结构

3.4.2 沉降测量方法

采用天宝DINI03水准仪及精密铟钢水准尺进行测量。用光学测微法进行观测，测前应对仪器、标尺进行检定，每次观测前应对仪器Ⅰ角进行检测，Ⅰ<15″。控制网及首次观测可采用单程双测站观测，其后可采用单程单测站观测，监测点必须构成闭合环，以确保《建筑变形测量规程》中规定的二级变形测量精度。在基坑开挖前对各监测点进行首次观测时，应对各观测点独立进行三次观测，三次观测结果取中数作为初始值，以后每次观测均应与初始值及上一次观测值比较，以求得垂直位移量的累计值及本次变化量。

3.5 管线及建筑物报警值的确定

根据上海市工程建设规范《基坑工程施工监测规程》(DG/TJ08-2001-2016)，确定报警值为：建筑物日变化±2mm，累计变化±20mm；管线日变化±2mm，累计变化±10mm。

4 翔二河节制闸周边环境监测成果

4.1 监测成果

翔二河节制闸基坑工程施工历时3个月，经严密的周边环境监测，邻近的管线及建筑物沉降累计变形量均在设计标准内，对翔二河节制闸基坑施工起到了良好的指导作用。翔二河节制闸周边环境施工期累计变化量见表4，变形趋势见图6。17号楼F3点位在拉森钢板桩拔出后14d变化量统计见表5，变形趋势见图7。

表4 翔二河节制闸周边环境施工期累计变化量统计

图6 翔二河节制闸周边环境变形趋势

表5 17号楼F3点位在拉森钢板桩拔出后14d变化量统计

图7 17号楼F3点位在拉森钢板桩拔出后14d变形趋势

4.2 监测成果分析

从表4累计变化量统计可以看出，最大沉降变形点位于闸室段DL3、DX3及LD3测点处，同时这些位置均位于基坑开挖最深点处附近，其最大沉降变形值为5.07mm、4.76mm和5.14mm，均没有超预设报警值，其它点位沉降变形值均较小，这些数据说明基坑施工过程中，开挖及支护方案对周边环境的影响较小，水闸基坑、周边建筑物及管线基本处于安全稳定的状态。随着主体结构完工及墙背回填的完成，周边建筑物及管线已基本趋于稳定。

建筑物观测作为周边环境观测的重点，本文对17号楼14d内最大变化量点F3进行分析，变化量及变形趋势见表5、图7。F3点累计变化量为3.19mm，通过数据比对，在拉森钢板桩拔出后累计变化量为2.4mm，占累计变化总量的75.24%。说明在施工期间拉森钢板桩的拔出对周边建筑物影响最大。通过对拉森钢板桩拔出后14d观测值分析，最大日变化值0.79mm发生在拔出后第一天，前3d每日日变化值最大，累计为1.46mm，占14d总变化值的60.83%，表明在施工期间应重点关注拉森钢板桩拔出后前三天日变化值，尤其在第一天沉降最大。后11d日变化值平稳下降，在第10天基本趋于稳定。

5 结语

综上所述，在深基坑工程施工过程中，运用周边环境安全监测技术，首先要科学合理地确定监测范围及监测项目；再确定测点埋设与测量方法；最后对测量成果加以分析得出结论。监测时应注意与施工相结合，确定测试方法、监测元件的种类、监测点的保护措施，并遵循经济合理原则确定监测点的数量，在确保全面、安全的前提下，合理布设监测测点。