陈寿辙 林毅 陈微
(海南水文地质工程地质勘察院，海南海口 571100)
海南岛在国际旅游岛建设中，不同形式、不同风格、不同需求、不同复杂程度的建筑物正在兴建，相应的基坑工程的规模、深度、复杂程度也不断加大，而基坑的规模和开挖深度的增大使临时围护结构变形和稳定问题变得复杂与突出，对基坑施工安全的要求也不断提高。因此，选择一个经济、有效的基坑监测方案已经成为一种现实的需要。
1 项目概况
海口骑楼建筑历史文化街区保护与综合整治项目旅游集散广场，是海南省重点项目工程。项目场地位于海口市长堤路南侧，博爱北路路口东侧，水巷口路北侧;场地南侧临近2层～4层骑楼老建筑和6层酒店;东南侧临近2层庙宇和5层居民楼。该项目地上3层～5层，地下2层，总建筑面积3万余平方米，基坑深度达11.45 m，基坑安全等级为Ⅰ级，基坑围护结构采用桩锚支护。根据《海口骑楼项目集散广场(水巷口)岩土工程勘察报告》(深圳勘察测绘院海南分院，2011年8月)，场地土层由杂填土、第四系下更新海陆交互相沉积层以及第三系上新统海相沉积层构成。自上而下共分为7个工程地质单元，见表1。
2 监测方案
在基坑施工过程中，只有对基坑支护结构、基坑周围的土体和地下水位进行全面、系统的监测，才能对基坑的安全性和周围环境影响程度有全面的了解，以确保工程的顺利进行。对本工程具体监测的内容有:基坑水平位移监测;基坑沉降监测、周边建筑沉降监测、周边道路沉降监测;地下水位监测;锚索应力监测;土体深层位移监测。
1)基坑水平位移监测。采用徕卡TCA2003全站仪监测，测量精度为0.01 mm。在远离施工影响的地方，根据现场情况按规范要求布设3个观测基准点。基坑位移监测点布设在冠梁上，间距为30 m。共布设水平位移监测点24个。
表1 基坑土体分层 m
2)基坑沉降监测、周边建筑沉降监测、周边道路沉降监测。采用天宝DINI电子水准仪监测，观测精度为0.01 mm。为保证测量精度，监测中要求做到“定机、定人、定线”。沉降监测布设原则:监测点数量和位置应能全面反映建筑沉降的情况。监测点必须布设在建筑物的关键部位，如转角、沉降缝两侧等;即可沉降监测点位与基坑位移监测点共用，布设24个;周边建筑沉降监测点位布设31个;周边道路沉降监测点布设11个;共有沉降监测点65个。
3)地下水位监测。基坑外地下水位监测点应沿基坑、被保护对象的周边或在基坑与被保护对象之间布设，监测点间距宜为20 m～50 m。相邻建筑、重要的管线或管线密集处应布设水位监测点;当有止水帷幕时，宜布置在止水帷幕的外侧约2 m处，共布设4个地下水位监测井，采用自制电流表加钢卷尺监测，观测精度为10 mm，达到规范精度要求。
4)锚索应力监测。锚索应力采用MJ-101型振弦锚索测力计和频率读数仪进行监测。锚索测力计测量范围为0 kN～2 000 kN，测量综合误差不大于1.0。上下3层锚索分别监测，共布设监测点12个。锚索测力计计算公式:P=K(Fo－Fi)+B。其中，P为被测锚索荷载值，kN;K为仪器标定系数，kN/F;F为锚索测力计实时测量频率模数的平均值相对于基准模数的平均值的变化量，F;B为锚索测力计的计算修正值，kN;F=(F1+F2+F3+F4)/4，注:频率模数F=f2×10－3。
5)土体深层位移监测。采用型号为CX-806型测斜仪和直径110mm的PVC测斜管监测。测量误差小于0.1 mm。测斜仪探头沿深度2 m测一个点，正反向各测一次，CX-806型测斜仪采用航天级数字式加速传感器作敏感元件的仪器，整套仪器由读数仪、专用电缆、活动探头、数据通讯及处理软件等构成。根据工地的实际情况，测斜孔间距为50 m～80 m。测斜管埋深为基坑深度的1.0 倍 ～1.5倍，共有测斜孔3 个。
3 监测结果分析
3.1 基坑水平位移监测
监测结果表明，基坑开挖过程中，最大水平位移为17.62mm，未达到报警值(30 mm)。选取监测点位JC01(位于基坑东部)、JC10(位于基坑东北角)、JC16(位于两层居民楼)、JC22(位于两层骑楼)进行分析，其基坑水平位移曲线如图1所示。由图1可知，各监测点水平位移随基坑开挖的进行，总趋势是逐渐增大的。水平位移随着基坑开挖时不断增大，越是靠近基坑边缘的监测点位移就越大，基坑长边水平位移较短边水平位移相对较大。
图1 监测周期—累计位移曲线图
3.2 基坑、周边建筑及道路沉降监测
基坑开挖过程中，建筑物最大单次沉降值为14.25 mm，达到报警值(3 mm)。基坑周边的建筑物基础为浅基础，南面天润酒店为6层建筑，相邻处为2层骑楼，施工中骑楼出现裂缝。另外，靠近基坑监测点的沉降值大于远离基坑监测点的沉降值。监测周期—累计沉降量曲线如图2所示。
图2 监测周期—累计沉降量曲线图
由图2可知，建筑物沉降随着基坑深度的逐渐增加而不断增大，高层建筑物累计沉降量大于底层建筑物的，交界处容易出现不均匀沉降，导致建筑物出现裂缝。沉降都发生在基坑开挖阶段，这是因为基坑距离周围建筑物较近，在对基坑开挖过程中，破坏了原有土体应力的分布，使得基坑周围土体发生较大变形，从而导致基坑周围建筑物发生沉降。
3.3 地下水位监测
监测结果表明，基坑开挖降水，基坑止水帷幕出现施工质量问题，导致止水帷幕出现漏水流砂现象，使水位监测井GK04水位下降1.82 m，单次变化值及累计变化值均达到预警值。监测周期—水位变化曲线如图3所示。由图2和图3可知，水位的大幅下降，引起基坑外土体沉降，造成基坑东侧庙宇监测点位JZ07单次变化14.25 mm(达到预计值3 mm)，造成围墙塌陷，施工方采取紧急开挖堵水和灌浆措施，情况得到有效控制，不过水位监测井GK04遭到破坏，另外，造成相邻水位监测井GK03的水位下降，影响两水位监测井之间建筑的安全。
图3 监测周期—水位变化曲线图
3.4 锚索应力监测
锚索应力监测点比较多，以AB段33和EF段72锚索为例进行分析，锚索张拉后最大应力值分别为292.3 kN，263.1 kN，都未达到报警值360 kN。锚索应力变化如图4所示。
图4 监测周期—应力值曲线图
由图4可知，在张拉后短期时间内，锚索发生较大的预应力损失，其主要原因是两侧锚索张拉造成中间锚索松弛;另外，自锁甲片和钢片的滑移，锚具的变形、腰梁和桩间的空隙等影响因素也会造成锚索预应力的损失。监测结果表明，在基坑开挖前期，锚索预应力有短暂的增加趋势，但很快会趋于稳定。
3.5 土体深层位移监测
监测结果表明，各测斜管得到的土体深层位移最大值为10.36 mm～22.61 mm，全部符合相应的水平位移控制指标(单次变化值小于2mm，累计变化值小于25mm)。采用锚索支护之前，边坡土体最大深层水平位移发生在地表，这是因为在土压力的作用下，桩体发生类似悬臂梁的变形，其最大水平位移发生在桩体顶部。而土体随桩一起移动，所以土体最大位移位于地表处。在采用锚索支护后，排桩—锚索组成支护共同遏制了上部土体的水平移动，而基坑深层土体水平位移逐渐增大，最大水平位移位置由上而下逐渐移动，最终位于基坑底面附近的位置。基坑开挖完成后，测斜曲线呈现出两头小，中间大的“鼓腹状”变形特征。
4 结语
通过对海口骑楼建筑旅游历史文化街区保护与综合整治项目旅游集散广场基坑监测数据的分析，得出如下结论:1)基坑水平位移随着基坑开挖的进行总体趋势是逐渐增大的，但预应力锚索可以减小基坑水平位移的变化。2)建筑物沉降随着基坑深度的逐渐增加而不断增大，高层建筑物累计沉降量大于底层建筑物的，交界处容易出现不均匀沉降，导致建筑物出现裂缝。3)在基坑开挖过程中，地下水位的变化容易引起基坑周边建筑沉降，监测过程中要重点关注水位的变化情况。4)锚索应力在张拉锁定后短时间内发生较大的预应力损失，造成预应力损失的主要原因是两侧锚索的张拉造成中间锚索松弛。5)基坑开挖过程中，基坑深层土体水平位移逐渐增大，最大水平位移位置由上而下逐渐移动，最终位于基坑底面附近的位置。6)基坑水平位移、基坑沉降、建筑及道路沉降、水位变化、锚索应力、深层位移等随着基坑深度增加而同步变化，同时基坑监测过程中要及时发出预报采取措施控制险情，确保基坑安全。
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