1 工程概況

廣東省某大型長距離引調(diào)水工程，輸水線路總長度約113km，橫跨多個(gè)區(qū)縣，全線劃分為若干個(gè)工作井。其中某工作井為盾構(gòu)雙線共用的圓形井，外徑35.9m，內(nèi)徑30.5m。基坑開挖采用地下連續(xù)墻垂直支護(hù)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地連墻加內(nèi)襯墻形式（1.2m+1.5m），基坑深度61.55m，井底板高程-58.35m，工作井位于永豐工業(yè)南路南側(cè)36m，原為荒地，地勢平坦，現(xiàn)場地平整至地面高程3.2m。采用順挖逆做施工工藝，工作井地連墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)共計(jì)24幅。

根據(jù)鉆孔揭露，井身中上部為第四系人工填土層和沖積層，厚度28.2m～33.5m，主要有①人工填土層、②-2質(zhì)黏土層、②-3淤質(zhì)細(xì)砂層、②-4淤質(zhì)黏土層、②-5泥質(zhì)細(xì)砂層、③-2有機(jī)質(zhì)黏土及③-3泥質(zhì)細(xì)砂層，其中含水層為②-3質(zhì)細(xì)砂層、②-5泥質(zhì)細(xì)砂層及③-3泥質(zhì)細(xì)砂層。工作井地層參數(shù)特性見表1。

表1 工作井地層參數(shù)特性表

2 安全監(jiān)測布置

2.1 地表沉降標(biāo)點(diǎn)布設(shè)

對于深基坑周邊地表的沉降標(biāo)點(diǎn)布設(shè)，一般在洞徑三倍范圍布設(shè)兩個(gè)斷面，周邊有建筑物則在建筑物基礎(chǔ)或建筑物上布設(shè)沉降標(biāo)點(diǎn)，另在相對穩(wěn)定的基礎(chǔ)（基巖）上布置沉降觀測起測基點(diǎn)，采用二等水準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測。為保證沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性，針對不同地質(zhì)條件，觀測點(diǎn)采用不同的埋設(shè)方法，如：基坑周邊均為原狀土，比較密實(shí)，層厚超過3m以上，則直接在表面挖坑或混凝土覆蓋層鉆孔埋設(shè)；如遇回填浮土或淤泥的，則需要鉆孔約1.5m深將標(biāo)點(diǎn)加長連接桿深埋，外露標(biāo)點(diǎn)頭需要與地面混凝土覆蓋層分開，使沉降標(biāo)點(diǎn)更準(zhǔn)確測出真實(shí)的沉降數(shù)據(jù)。

工作井共埋設(shè)3個(gè)垂直位移基點(diǎn)，基點(diǎn)布設(shè)在建筑物以外不受施工影響、通視良好、地基穩(wěn)定可靠堅(jiān)實(shí)的穩(wěn)定區(qū)域，共計(jì)布設(shè)監(jiān)測起測基點(diǎn)3個(gè)，基礎(chǔ)挖坑至穩(wěn)定的堅(jiān)實(shí)原狀土上，基礎(chǔ)尺寸約為1m×1m，驗(yàn)收后制作C30標(biāo)號鋼筋混凝土觀測墩，安裝標(biāo)點(diǎn)頭，制作預(yù)制鋼筋混凝土保護(hù)蓋板。

在工作井連續(xù)墻頂部均勻布設(shè)了4個(gè)垂直位移測點(diǎn)，與連續(xù)墻水平位移測點(diǎn)同墩澆筑，另在基坑四周對稱連續(xù)墻中點(diǎn)與基坑圓心連線靠基坑2m外每11m布設(shè)一個(gè)測點(diǎn)，每個(gè)方向6個(gè)共計(jì)12個(gè)測點(diǎn)。位于土體表面的水準(zhǔn)標(biāo)點(diǎn)鉆孔直徑200mm，深度為60cm，回填混凝土平地面時(shí)安裝水準(zhǔn)標(biāo)點(diǎn)頭；布設(shè)在混凝土擋墻頂部平面的水準(zhǔn)標(biāo)點(diǎn)，直接豎直安裝于混凝土中，標(biāo)點(diǎn)頭低于表面3cm，保護(hù)盒鋼蓋與混凝土面齊平，監(jiān)測地表沉降變化情況。如圖1所示。

圖1 垂直位移測點(diǎn)埋設(shè)示意圖

2.2 水位孔布設(shè)

基坑周邊布設(shè)水位孔已考慮施工機(jī)械、車輛對其孔口裝置的破壞，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中斷，一般在水位孔內(nèi)埋設(shè)一支滲壓計(jì)，進(jìn)行自動化監(jiān)測，掌握基坑開挖前的地下原始水位范圍。為確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，必須避免不正確的安裝方法、地表水直接進(jìn)入孔內(nèi)、灌漿串漿將水位孔填滿等因素。根據(jù)鉆孔取芯了解地質(zhì)情況，確定隔離層距孔口深度，花管段用洗凈砂回填，處于透水層，滲壓計(jì)置于孔內(nèi)后，對水位孔進(jìn)行靈敏度測試，同時(shí)校核滲壓計(jì)埋設(shè)基準(zhǔn)值，人工觀測水位與滲壓計(jì)觀測水位是否同步，如果孔位處于主要交通道路或施工作業(yè)面時(shí)，對孔口進(jìn)行密封，滲壓計(jì)進(jìn)入自動化采集系統(tǒng)。

水位孔具體安裝步驟如下：①測量放樣，在設(shè)計(jì)部位鉆孔，鉆機(jī)采用地質(zhì)鉆機(jī)，鉆進(jìn)角度為垂直，要求取芯并作地質(zhì)情況描述。②終孔后安裝測壓管，測壓管管材采用Φ50PVC管，孔底封堵，孔底2m為透水花管段，透水段采用Φ5～6mm鉆花在管壁鉆孔，環(huán)向6～8個(gè)孔均布圓周，縱距約50mm，呈梅花形分布，花管段用尼龍網(wǎng)、土工布包裹，用細(xì)鐵絲綁扎。③將加工好的測壓管逐節(jié)加長下放至孔底，管口略高于地面，做好管口保護(hù)。④管壁與孔壁之間隙用細(xì)小不同粒徑的膨脹土泥球充填，隔離地表水。⑤做好施工記錄，按考證表要求填寫內(nèi)容包括儀器測點(diǎn)設(shè)計(jì)編號、高程、安裝日期、部位樁號、天氣情況，施工過程中的相關(guān)事件等。⑥在孔口保護(hù)管頂部用紅色油漆標(biāo)注設(shè)計(jì)編號。本工程在工作井南北兩側(cè)距地連墻10m處各安裝了1根測壓管，鉆孔深度均在36m左右，監(jiān)測地下水位變化情況。

3 監(jiān)測項(xiàng)目的觀測

3.1 垂直位移基點(diǎn)

本工作井垂直位移基點(diǎn)共布設(shè)3個(gè)，由附近的施工控制網(wǎng)水準(zhǔn)基點(diǎn)按《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ8-2016）中一等水準(zhǔn)要求引測。首期連續(xù)獨(dú)立觀測兩次，并取其平均值作為首期觀測成果。

3.2 垂直位移監(jiān)測

垂直位移監(jiān)測采用水準(zhǔn)法，形成閉合水準(zhǔn)路線，按《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ8-2016）中二等水準(zhǔn)要求觀測。儀器為徠卡LS15，每公里高差測量中誤差：≤±0.3mm/km，距離測程：1.6m～100m，測量精度控制測站高差中誤差≤0.3mm，位移量中誤差限制為±2.0mm。

首期觀測進(jìn)行往返測，并取兩次觀測平均值作為首期觀測成果，其他各期觀測可采用單程觀測。觀測順序：奇數(shù)站：后、前、前、后，偶數(shù)站：前、后、后、前。

3.2.1 數(shù)據(jù)傳輸及平差計(jì)算 觀測記錄采用電子水準(zhǔn)儀自帶記錄程序進(jìn)行，觀測完成后形成原始電子觀測文件，通過數(shù)據(jù)傳輸處理軟件傳輸至計(jì)算機(jī)，檢查合格后使用專用水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件進(jìn)行嚴(yán)密平差，得出各點(diǎn)高程值。

平差計(jì)算要求如下：①應(yīng)使用穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)為起算，并檢核獨(dú)立閉合差及與2個(gè)以上的基準(zhǔn)點(diǎn)相互附合差滿足精度要求條件，確保起算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確；②平差前應(yīng)檢核觀測數(shù)據(jù)，觀測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，檢核合格后按嚴(yán)密平差的方法進(jìn)行計(jì)算；③平差后數(shù)據(jù)取位應(yīng)精確到0.1mm。

通過變形觀測點(diǎn)各期高程值計(jì)算各期階段沉降量、階段變形速率、累計(jì)沉降量等數(shù)據(jù)。

3.2.2 變形數(shù)據(jù)分析 觀測點(diǎn)穩(wěn)定性分析原則如下：①觀測點(diǎn)的穩(wěn)定性分析基于穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)而進(jìn)行的平差計(jì)算成果；②相鄰兩期觀測點(diǎn)的變動分析通過比較相鄰兩期的最大變形量與最大測量誤差（取兩倍中誤差）來進(jìn)行，當(dāng)變形量小于最大誤差時(shí)，可認(rèn)為該觀測點(diǎn)在這兩個(gè)周期內(nèi)沒有變動或變動不顯著；③對多期變形觀測成果，當(dāng)相鄰周期變形量小，但多期呈現(xiàn)出明顯的變化趨勢時(shí)，應(yīng)視為有變動。

3.3 地下水位監(jiān)測

本次基坑水位監(jiān)測，采用水位孔監(jiān)測圍墻周圍的地下水位變化，水位孔觀測采用電測水位計(jì)，型號：BGK-101，量程：50m，最小讀數(shù)：1mm。水位計(jì)探頭自孔口向下緩慢下放，當(dāng)其觸及水面時(shí)發(fā)出報(bào)警聲，連續(xù)測取三次讀數(shù)差小于1cm以內(nèi)方可記錄，取三次平均值作為當(dāng)次觀測值。

4 監(jiān)測數(shù)據(jù)成果分析

4.1 觀測頻次

監(jiān)測資料整編分析和安全性評價(jià)是本項(xiàng)目監(jiān)測工作中重要的組成部分，是滿足診斷、預(yù)測、法律和研究四方面需求，也是進(jìn)行安全監(jiān)控的一個(gè)關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。

對施工期基坑各監(jiān)測項(xiàng)目需在基坑支護(hù)施工前測得穩(wěn)定的初始值，且不應(yīng)少于三次。各項(xiàng)監(jiān)測工作的時(shí)間間隔將根據(jù)施工進(jìn)程確定，在開挖卸載急劇階段，間隔時(shí)間不超過2天，其余情況下可相應(yīng)延長。當(dāng)結(jié)構(gòu)變形超過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或場地條件變化較大時(shí)，將加密觀測。各項(xiàng)監(jiān)測工作的時(shí)間間隔滿足相關(guān)《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50497-2019），施工期基坑觀測頻次如表2。

表2 施工期基坑監(jiān)測頻次

4.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)成果分析

工作井內(nèi)襯墻于2020年3月18日進(jìn)行首層開挖，2020年7月10日，工作井開挖至第七層（約28m）位置時(shí)，在井內(nèi)東側(cè)距地連墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)約2m位置出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，出水量約10m/h；北側(cè)水位孔（UP4-1）地下水位下降0.60m，南側(cè)水位孔（UP2-1）地下水位基本未變；垂直位移監(jiān)測數(shù)據(jù)呈緩慢沉降。

2020年8月21日開挖至第十層時(shí)（約42m），因地層進(jìn)入較完整巖面，能觀察到規(guī)則圓形探孔，初步判定為初勘地質(zhì)勘探孔，此時(shí)出水量約20m/h，同時(shí)第一時(shí)間對此處滲漏位置進(jìn)行注漿封堵處理，當(dāng)時(shí)已基本封堵住，只有少量明水滲出。北側(cè)水位孔（UP4-1）地下水位下降3.01m，南側(cè)水位孔（UP2-1）地下水位下降0.30m；垂直位移監(jiān)測數(shù)據(jù)仍呈緩慢沉降。

2020年9月5日，在進(jìn)行十一層土方開挖過程中，此處再次出現(xiàn)涌水，涌水量約30m/h，后經(jīng)封堵無果后采取引排措施，同時(shí)對出水量及基坑周邊沉降進(jìn)行加密監(jiān)測，水位和沉降仍未見突變變化；直至2020年10月26日晚，進(jìn)行基坑底板砼澆筑時(shí)，涌水量有明顯增加，約100m/h，持續(xù)時(shí)間約4個(gè)小時(shí)，后又恢復(fù)40m/h的出水量；南北兩側(cè)水位孔均下降11.7m左右，工作井基坑周邊測點(diǎn)連續(xù)3天沉降在2mm以上，對監(jiān)測數(shù)據(jù)異常進(jìn)行了及時(shí)預(yù)警。基坑底板涌水存在兩種途徑。第一種為含水層地下水通過地連墻與巖體間通道發(fā)生滲漏，繞過地連墻底部，在基坑坑底發(fā)生滲漏；另一種途徑可能為沿?cái)鄬悠扑閹Оl(fā)生滲漏，至坑底涌水。

圖2地連墻沉降與水位關(guān)聯(lián)過程線，在水位變化相同的情況下，地連墻下沉量遠(yuǎn)小于基坑周邊沉降量，因地連墻采用鋼筋混凝封堵土澆筑深度超過60m，只有地連墻底部產(chǎn)生下沉才會影響頂部垂直測點(diǎn)變化。

圖2 工作井地連墻沉降與水位關(guān)聯(lián)過程線

圖3和圖4基坑周邊沉降與水位關(guān)聯(lián)過程線，在水位變化相同的情況下，南側(cè)基坑周邊沉降量大于北側(cè)基坑周邊下沉量，因施工現(xiàn)場場地受限，垂直位移測點(diǎn)LD2-6埋設(shè)在車輛運(yùn)輸?shù)缆泛褪┕ぶ丶O(shè)備堆載區(qū)附近，該測點(diǎn)比其他測點(diǎn)下沉量多了約20mm。

圖3 基坑南側(cè)沉降與水位關(guān)聯(lián)過程線

圖4 基坑北側(cè)沉降與水位關(guān)聯(lián)過程線

綜上，從圖2～圖3可以看出，水位初期下降后，地表沉降存在一定滯后性，地表沉降呈緩慢下沉趨勢，變化量較?。?0月下旬沉降與水位基本保持一致性，水位下降，地表下沉；11月中旬施工單位對滲水點(diǎn)采取臨時(shí)封堵措施，沉降與水位變化趨勢趨于穩(wěn)定；11月下旬確定最終封堵灌漿處理方案，在底板安裝壓力表監(jiān)測基坑底板浮托力，同時(shí)在基坑周邊合適部位開回灌孔，采取邊封堵灌漿邊進(jìn)行回灌，地下水位在12月中旬回升至初始水位以上，基坑周邊垂直位移測點(diǎn)均抬升10mm左右，因垂直位移測點(diǎn)沉降存在不可逆變形，回升至某個(gè)臨界點(diǎn)后變化趨勢表現(xiàn)為平緩。

5 結(jié)論

若工作井地質(zhì)情況為地下富水軟土層，且土層覆蓋較深，深基坑開挖施工過程中地下水位的下降及周邊沉降情況不可避免，需在確保工程安全的前提下提高施工效率，故基坑開挖過程中出現(xiàn)地下水位需結(jié)合完整的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析：①若僅地下水位下降，累計(jì)下降值在3m以內(nèi)（需根據(jù)各施工部位的地質(zhì)條件進(jìn)行確定），基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊建筑物監(jiān)測數(shù)據(jù)未產(chǎn)生異常突變，可按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求進(jìn)行加密數(shù)據(jù)采集，在監(jiān)測數(shù)據(jù)無進(jìn)一步異常變化情況下，謹(jǐn)慎進(jìn)行相關(guān)土建工作；②若地下水位下降與地表周邊沉降產(chǎn)生聯(lián)動變化，則需重點(diǎn)關(guān)注。屆時(shí)應(yīng)要求施工單位及時(shí)采取應(yīng)急工程措施，確認(rèn)水位下降及周邊的沉降不再進(jìn)一步發(fā)展后，方可進(jìn)行下一步工作，確保工程及周邊的安全。