排涝河河口水闸基坑监测方案及数据分析

袁 军

（深圳市水务规划设计院股份有限公司，广东 深圳 518000）

1 引言

工程建设中经常需要开挖基坑，基坑开挖后其变形监测是十分重要的。每年，我国都有发生基坑垮塌的现象，带来了严重的经济损失甚至人员伤亡［1-3]。基坑支护是一个复杂的过程，通常采用放坡、排桩、锚喷等支护措施［4-6]。基坑支护完成后，需要结合现场环境，制定合理的监测方案，获取基坑累积变形结果和变形速率，为预警提供数据支撑［7-9]，以便及时采取措施，减少损失。

2 工程概况

排涝河河口水闸是在拆迁场坪上开挖新建形成，设计泄流量326 m3/s，本基坑涉及水闸主要构筑物包括上游铺盖段、配电房段、闸室段、下游消力池段，前后总长72 m。闸室段总宽36 m，共3 孔，每孔净宽皆为10 m，中、边墩宽均为1.50 m。基坑平面尺寸L×B＝97.6 m×73.1 m，地下深度5.4 m～6.9 m（绝对标高-2.5 m～-4.0 m）。水闸基坑安全等级为三级，重要性系数为0.9。基坑总体采用放坡＋灌注桩支护方案。基坑开挖期间坑内采用排水沟+集水井的抽排排水方式。

3 基坑监测方案

3.1 水平位移监测

水平位移监测部位有：河口水闸基坑坡顶、基坑桩顶。（1）基坑坡顶共布设20 个位移监测点和沉降监测点，采用共点布置（PW1～PW20）。（2）基坑桩顶共布设24 个（其中4 个监测点CW03～CW06，在施工过程中被破坏，恢复编号为CW03A～CW06A）。采用M14 的螺杆，用冲击电钻在道路表面钻孔，然后放入螺杆，四周再用水泥砂浆填实。水平位移监测采用极坐标法。

极坐标法是利用数学中的极坐标原理，以两个已知点为坐标轴，以其中一个点为极点建立极坐标系，测定观测点到极点的距离，测定观测点与极点连线和两个已知点连线的夹角的方法。

图1 极坐标法计算简图

测定待求点C 坐标时，先计算已知点A、B 的方位角：

测定角度β和边长BC，根据公式αBC=αBA+β计算BC 方位角,在按下列公式计算C 点坐标：

3.2 深层水平位移监测

监测对象：对基坑支护桩进行深层水平位移监测。（1）布设位置基坑支护灌注桩测斜点布置在基坑支护桩上，共布设7 个测斜点。深层水平位移监测方法如下：将测斜探头插入测斜管，使滚轮卡在导槽上，缓导下至孔底，测量自孔底开始，自下而上沿导槽全长每隔0.5 m 测读一次，每次测量时，将测头稳定在某一位置上。测量完毕后，将测头旋转180°插入同一对导槽，按以上方法重复测量。

3.3 地下水位监测

基坑周边进行地下水位监测，共布置2 个观测点（SW04～SW05），基坑南北两侧各布置1 个。地下水位观测拟采用SWJ-8090 型钢尺水位计，该型水位计观测精度为0.5 cm。地下水位观测通过人工进行水位读数并记录。

3.4 垂直监测

沉降监测部位有：河口水闸基坑坡顶、基坑周边电塔。基坑四周坡顶布设沉降监测点，本项目共布设监测点20 个（PW1～PW20）。基坑北侧高压电塔一座，共布设3 个监测点（C01～C03），点位布设在塔基位置，靠近基坑边布设2 个，另侧布设1 个。

图2 监测点位置图

4 监测结果分析

4.1 水平位移监测数据

从各监测点位移数据来看，基坑坡顶、基坑桩顶局部位置存在一定的位移变形，位移变化量在-3.9 mm～-24.3 mm 之间，其中累计位移量大于20 mm 的有：PW7、PW8、PW11、CW13。截止2019年3月15 日，各监测点位移变化量均小于预警值。

（1）监测点PW7、PW8，位于河口水闸基坑东侧坡顶，位移变化较大期间在2018年10月10 日～2018年11月21 日，截止2018年11月28 日，位移数据变化趋于稳定（1 mm 以内）。

（2）监测点PW11，位于河口水闸基坑北侧坡顶，位移变化较大期间在2018年10月15 日～2019年2月12 日，截止2019年3月13 日，位移数据变化趋于稳定（1 mm 以内）。

（3）监测点CW13，位于基坑北侧冠梁，位移变化较大期间在2018年10月4 日～2019年1月9 日，截止2019年2月20日，位移数据变化趋于稳定（1 mm 以内）。

位移量较大监测点统计见表1，变形监测过程见图3。

表1 位移量较大监测点统计

图3 水平位移监测数据

4.2 深层水平位移结果分析

从各监测点深层水平位移数据来看，累计位移量在1.65 mm～-17.75 mm 之间，其中大于15 mm 的监测点为S04，位于基坑北侧，深度0.5 m～2.0 m、3.0 m 处；其它监测点深层水平位移数据无较大变化（小于15 mm），各监测点深层水平位移变化量均小于预警值。

监测点S04 变形在2018年10月24 日～2018年11月19 日期间，截止2019年2月20 日，位移数据变化趋于稳定（1 mm 以内），此部位监测任务结束。

深层水平位移量较大监测点统计见表2。

表2 深层水平位移量较大监测点统计

4.3 沉降监测结果分析

从各监测点沉降数据来看，沉降变化量在0.7 mm～-29.7 mm之间，其中累计沉降量大于10 mm 的有：PW1、PW2、PW4～PW8、PW18、PW19，位于河口水闸基坑坡顶。截止2019年3月15 日，沉降变形最大监测点PW7（累计沉降-29.7 mm），位于排涝河河口水闸基坑东侧坡顶，预警值80 mm，允许值100 mm；其它监测点沉降数据无较大变化（小于10 mm），各监测点沉降变化量均小于预警值。

（1）监测点PW1、PW2、PW4～PW6，位于基坑南侧坡顶，沉降变化较大期间主要在2018年11月5 日～2019年1月26 日，截止2019年3月15 日，沉降数据无明显变化（1 mm 以内），沉降数据趋于稳定，此部位监测任务结束。

（2）监测点PW7、PW8，位于基坑东侧坡顶，沉降变化较大期间主要在2018年10月15 日～2018年11月21 日。截止2018年11月28 日，沉降数据无明显变化（1 mm 以内），此部位施工完成，沉降数据趋于稳定，此部位监测任务结束。

（3）监测点PW18、PW19，位于基坑西侧坡顶，沉降变化较大期间主要在2018年10月24 日～2019年1月21 日，截止2019年2月10 日，沉降数据无明显变化（1 mm 以内），此部位施工完成，沉降数据趋于稳定，此部位监测任务结束。

本工程沉降量较大监测点统计见表3；沉降变化曲线图见图4。

表3 沉降量较大监测点统计

图4 沉降监测过程

4.4 水位监测

本项目水位监测部位为：河口水闸基坑周边地下水位。

从各监测点地下水位监测数据来看，地下水位监测点无明显变化，最大变形监测点SW04（累计变化0.27 m），水位曲线图见图5。

图5 水位曲线图

从图5 中可以看出水位在2018年10月底至11月初达到最大值，根据各变形监测点的变形数据可知，基坑在这段时间内发生了较大速率的变形，这表明地下水位对基坑变形有着较大的影响，在基坑支护作业完成后，应根据设计文件严格控制地下水位，做好排水措施，避免坑中雨水汇集，对基坑稳定产生不利影响。

5 结语

基坑工程支护是一个复杂的岩土工程问题，在采取了相关的治理措施后，仍需要加强监测以便及时获取基坑变形数据，为基坑预警提供数据，在基坑出现大变形时及时采取措施，减少损失。排涝河河口水闸基坑开挖后，结合场地实际情况，在基坑周围布置多个监测点，监测结果表明各监测点变形量满足要求，基坑整体稳定性较好。地下水位的变动对基坑的变形量和变形速率有较大的影响。基坑支护工程应当重视排水工作。