蒙城枢纽工程砂性深基坑安全监测控制要点

张 猛 林华虎 苏 杨

（中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300222）

基坑是水利工程施工期主要的临建工程，作为基础施工的必要过程，基坑的施工期安全至关重要。根据工程实际调查，基坑工程发生事故的概率往往大于主体工程，工程事故一旦发生，危害巨大。通过对基坑事故的统计，有70%与地下水有关，主要事故形式以“渗流破坏、整体失稳、坑底突涌”为主，含砂土层的水利工程深基坑受地下水的影响更为明显。

相比建筑工程基坑安全监测，目前水利工程基坑缺少统一的安全监测规程和技术标准，对国内多个水利工程基坑事故进行调查表明，这些工程均存在安全监测工作缺失或者不到位的情况。

本文结合涡河蒙城枢纽工程，对含砂土层水利工程深基坑的安全监测控制要点进行总结，旨在为类似工程提供经验和借鉴。

1 概况

1.1 工程概况

安徽省涡河蒙城枢纽工程是一座集防洪、排涝、蓄水、灌溉、交通航运于一体的Ⅱ等大（2）型枢纽工程，包含节制闸和船闸。涡河是淮河中游的一条支流，涡河蒙城枢纽工程基坑属于含砂土层的深基坑，其中船闸基坑最大深度17m 左右。

船闸闸址处地层为第四系沉积地层，按不同工程地质特征划分为7 层，地层中地下水主要为孔隙水，主要含水层为①、④2和⑥层，其中①层具潜水特性。④2和⑥层上部覆盖有相对隔水③层及⑤层，具一定的承压性。

1.2 基坑施工方案

基坑开挖施工采用塑性混凝土截渗墙进行防渗，截渗墙深入不透水层1m 以上，四周围封，形成封闭式。基坑降排水采取井点降水与明排相结合的方式。在基坑周围布置井点降水，用于降低地下水位；基坑开挖过程中适时设置马道及排水沟、集水井，及时排出基坑内明水。

基坑开挖时形成一定高度的临时边坡，其中船闸基坑开挖深度最大可达12.3m。开挖时按照1∶2.5放坡开挖，局部采用1∶3 放坡开挖，并采取分级放坡的方式，工程边坡采用生态护坦进行防护。

2 安全监测方案

2.1 监测项目

在船闸基坑开挖施工过程中，为保证基坑安全，对基坑采取了全面的安全监测措施。监测方案根据砂性土层深基坑的地质特点以及基坑开挖防护措施确定，以变形监测和渗流监测为主。

具体监测项目包括基坑边坡水平位移、基坑边坡垂直位移、基坑内地下水位、基坑周边地下水位、排水深井水位以及基坑和周边范围的巡视检查等内容。基坑监测点布置见图1。

2.2 监测布置及方法

2.2.1 基坑边坡水平位移

基坑边坡水平位移采用测斜管监测。在基坑开挖较深的边坡顶部附近布置5 套测斜管，测斜管钻孔深度深入基坑底高程1/2 开挖深度左右。采用滑动式测斜仪按照每0.5m 从底部逐步观测的方法，计算边坡不同深度的水平位移。

2.2.2 基坑边坡垂直位移

基坑边坡垂直位移采用精密水准测量法监测。基坑开挖边坡顶部布置垂直位移测点，测点尽量布置在阳角处或基坑边坡中部，测点间距60m 左右，开挖边坡较缓的位置测点间距可适当加大，基坑开挖边坡共布置15 个测点。

2.2.3 基坑及周边地下水位

地下水位采用测压管监测。测压管布置在基坑中央和两个相邻的降水井中间位置，坑中央布置2 个测点，基坑边坡降水井中间布置6 个测点，另外在截渗墙外侧与截渗墙内侧的测点位置分别对应布置1 个测点。测压管安装深度比相邻的降水井深2m 左右。

2.2.4 排水深井水位

沿基坑边坡坡顶在截渗墙内侧共布置排水深井14 口，排水深井的水位观测作为基坑地下水位监测的补充。排水深井平面位置见图1。

图1 基坑监测点及排水深井布置图

2.2.5 巡视检查

基坑巡视检查应重点关注的内容：边坡周边有无塌陷、裂缝和滑坡；边坡表面有无裂缝、滑坡和渗水点；基坑底部有无隆起和渗水点；监测设施的完好情况。

3 监测控制要点

3.1 监测关注重点

由于基坑开挖后④2层粉细砂、砂壤土直接出露，地下水位高于坑底，易产生流沙、管涌，对基坑造成破坏。此外，由于基坑边坡为砂性土层高边坡，当边坡内地下水位较高时，存在散浸破坏和失稳的风险。安全监测过程中将边坡的变形和基坑内的地下水位作为重点监测项目。

3.2 安全监测指标确定

在基坑安全监测中，根据基坑施工方案和支护结构确定合理的警戒值是安全监测前的重要工作，过大或过小都会对基坑安全带来不利影响。

3.2.1 变形监测

基坑变形监测包括基坑边坡的水平位移和垂直位移监测。根据相关规范要求和计算结果，本工程变形监测监控指标按以下要求执行。

（1）基坑边坡水平位移累计变形量达到30mm，或连续3 次测值增加幅度超过3mm 应及时上报。

（2）基坑边坡垂直位移累计变形量达到30mm，或连续3 次测值增加幅度超过3mm 应及时上报。

3.2.2 渗流监测

基坑地下水位的监控指标需要同时关注底部承压水可能造成的管涌和基坑边坡地下水位过高造成的失稳。为保证基坑渗流稳定，根据基坑开挖施工计划，结合每一开挖层对应的土层地质条件和渗透特性，分别计算不同开挖高程的地下水位监控指标。地下水位监控指标见表1和表2。

表1 防止坑底管涌地下水位监控指标表

表2 防止边坡失稳地下水位监控指标表

基坑开挖过程中，每一开挖高程的地下水位应低于对应的监控指标，当超过监控指标时应及时预警。此外，当测压管水位高于监控指标水位1m，或连续3 次水位同向变化幅度超过30mm 也应及时上报。

3.3 监测对施工的反馈指导

安全监测在基坑开挖工程中主要作用包括安全预警，指导施工进度和降水，并能检验截渗墙防渗效果。

基坑的安全预警要求及时准确，施工过程中应在每次观测后尽快将监测数据进行整编分析，并与确定的安全监测指标进行比对，发现数据应及时复测并现场查看，确认异常情况后及时上报，以便尽快采取相应的措施防止险情出现。

安全监测对基坑施工的指导主要体现对开挖进度和基坑降水的指导。结合监测数据，当基坑边坡内地下水位持续较高或边坡变形较大时，应采用相应的措施后继续开挖。同时对照安全监测指标，确定的每一开挖高程地下水位，确定施工降水水位，防止基坑出现管涌等破坏。

结合基坑防渗墙内外对应布置的测压管监测结果，可以检验不同部位防渗墙的防渗效果，为工程处理提供依据。

3.4 监测效果评价

涡河蒙城枢纽工程基坑施工过程中，通过仪器监测结合现场巡视检查工作，多次对降排井故障、基坑边坡渗水等工程险情进行了预警，有效保证了工程安全。目前基坑施工已经结束并完成回填工作，未发生重大安全事故。

4 结论

地下水位监测是砂性土层深基坑安全监测的重要监测项目，在基坑施工过程中，应重点关注地下水对工程的影响。同时，结合工程地质条件、结构特点和施工工艺，拟定合理的监控指标并进行及时预警是保证基坑安全的重要环节■