沉井逆作法施工监测

摘要：利用Topcon-GTS-332N型全站仪、Trimble DiNi12 706097电子水准仪等设备对沉井基础竖直开挖全过程进行了实时监测，及时监测出了基坑支护结构位移超限，并采取加固措施、排除了安全隐患，为后续基坑开挖提供了安全保障。

关键词：施工监测；基坑开挖；支护结构

Abstract: Using the Topcon-GTS-332N Total Station, Trimble DiNi12 706 097 electronic level device caisson foundation vertical excavation of the whole process of real-time monitoring, timely monitoring of the displacement gauge of the foundation pit supporting structure, and to take reinforcement measures to eliminate the security risks, and provide security for the subsequent excavation of foundation pit.

Keywords: construction monitoring; pit excavation; supporting structure

中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：

0 引言

根据中华人民共和国住房和城乡建设部（建质[2009]87号）下发的《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的规定开挖深度超过5m（含5m）的基坑（槽、竖井、）的土方开挖、支护是较大危险性的工程之一。而沉井施工中由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，在施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及沉井内外土体变形等情况发生。可一些参考数据往往很难从以往的经验中得到借鉴，也难以从理论上找到定量分析、预测的方法，这就必定要依赖于施工过程中的现场监测。

1 工程概况

北京雁栖湖示范区联络通道（京承高速-范崎路）高架桥（6-23～6-37轴），桥梁宽度24.5米，上部结构形式为简支箱梁；下部结构为沉井基础、预应力盖梁。沉井结构尺寸见图1。

图1沉井结构平面示意图

依据北京勘察设计研究院有限公司提供的工程报告，本桥地质概况描述如下：

1.1、表层为厚度0.40～2.0m的人工堆积层，主要为碎石填土、房渣土及粉质粘土层。人工堆积层以下为新近沉积层，在下为第四纪沉积层（卵石、粉砂、细砂、中砂），第四纪沉积岩以下为第四纪沉残坡积层（风化碎石屑和全、强、中风化安山岩）；

1.2、桥段内实测地下水位埋深为11.60～20.00m，标高为30.92～38.17m，地下水类型为潜水，水量不大。

本工程沉井平面尺寸为12m×6m，垂直开挖，开挖前现浇钢筋混凝土锁口地圈梁一道。坑壁采用钢格栅+钢筋网片倒挂逆作法，在锁口圈梁下每隔1米长边中点设置25#b工字钢对撑，在沉井开挖施工中根据现场地质情况设置锚杆，坑壁喷射混凝土。

2 沉井监测过程

2.1沉井监测准备工作

2.1.1、埋设基准点

在沉井外相对稳定且不受施工影响的地点埋设3~4个基准点 (一般

2.1.2、沉井监测点布置

沉井圈梁顶布置8个监控点，分别在圈梁顶四条边中心点和四个角来监控垂直位移和水平位移。如图2所示。

图2沉井监测点布置示意图

2.1.3、监测仪器

Topcon-GTS-332N型全站仪与Trimble DiNi12 706097电子水准仪等设备已经过国家计量鉴定部门鉴定并且鉴定合格。

2.2 监测数据的收集与处理

本沉井工程坑顶垂直位移和水平位移以及坑壁水平变位的监控报警值为40mm，监控允许值小于50mm，位移速率小于5mm/d。监测项目在基坑开挖前应测得初始值，测试时间为早上6:00～7:00。当基沉井开挖后按照有关规范规程进行监测，监测频率为1次/d，监测时间与初始测试时间相同。数据收集整理如图3-1～3-3。

图3-18月16日27#轴沉井垂直位移数据表

图3-28月16日27#轴沉井水平位移数据表

图3-327#轴沉井一周垂直位移变化表

3 发现、解决问题

3.1 发现问题

通过对监测原始数据计算，生成垂直位移数据表、水平位移数据表和一周变化表报表。经观测27#轴沉井C2沉降点于8月16日6:00监测数值升高，已大于平均每天变形速率5mm/d值，在第一时间通知现场施工人员停止施工，并对27#轴沉井增加观测次数（13：00一次、17：30一次）。到8月17日17：3027#轴沉井垂直位移监测有4处沉降点（C1、C2、C3、C4）以超出每天位移速率5mm/d值、C2点已超出控制值 ；水平位移监测点全部超出每天位移速率5mm/d值，S1监控点位已超出控制值（如图4），且从变化曲线图分析数值有增大趋势。当天现场沉井外形观察墙体出现裂缝、支撑梁有变形、井底出现坍塌现象（图5）。立即疏散周边人员，封锁现场保证安全距离。

图4-18月17日17:30 27#轴沉井垂直位移数据表

图4-28月17日17:30 27#轴沉井水平位移数据表

图5 27#沉井支护结构病害图

3.2分析、解决问题

分析原因确定为27#轴沉井东侧有一条废弃的雨水管，沉井开挖时未见明水即未处理。如图6

图6 27#轴沉井与现况管线平面位置图

因有雨水进入废弃雨水管道接口处有渗漏，造成沉井东北侧土体发生沉降变形，最终导致第3道工字钢对撑发生平面外弯曲而破坏，且东侧锁口圈梁上表面出现多条拉裂裂缝，结构病害如图5。基坑已不再适合进行继续开挖施工，必须进行有效加固。加固措施为：

3.2.1、开挖沟槽找出管线破损部位，重新封堵并在管线四周进行包封处理后用素土进行夯实回填；

3.2.2、沉井加固采取周边小导管注浆方法。注浆结束后监测沉井及周围沉降情况，待沉井稳定后方可继续开挖。如图7

图7 注浆孔布置(cm)

此间沉井监控继续进行， 8月20日监测数据趋于平稳，于22日27#轴沉井重新开挖，并定8月20日所测数据为此沉井观测初始值。如图8-1～8-3。

图8-18月22日27#轴沉井垂直位移数据表

图8-28月22日27#轴沉井水平位移数据表

图8-327#轴沉井一周垂直位移变化表

经继续监测，27#轴沉井在8月22日后开挖中监测数据均在允许范围内。

4 结论

由于沉井施工技术复杂,涉及范围广,因此在施工过程中进行监测尤为必要。

4.1、可及时发现和提前预报险情的发生及险情的发展程度，为及时采取安全补救措施提供信息参考。

4.2、通过监测掌握沉井及周围土体沉降的运动规律，对沉井施工具有重要的指导作用。

参考文献：

[1] 北京市市政工程总公司. 北京市城市桥梁工程施工技术规程(DBJ01-46-2001). 北京：北京市市政总公司出版，2001.

[2] 建设部综合勘察研究设计院. 建筑变形测量规程(JGJ/T 8-97) . 北京：中国建筑工业出版社，1998.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。