基坑監(jiān)測與信息化施工在合肥某深基坑工程中的應(yīng)用

摘要：文章以合肥某深基坑工程現(xiàn)場監(jiān)測為例，闡述了在深基坑施工過程中基坑監(jiān)測與信息化施工的必要性和重要性，提出了基坑監(jiān)測與信息化施工中應(yīng)注意的問題。該工程基坑監(jiān)測與信息化施工的實踐將為今后類似工程，尤其是城區(qū)狹窄地帶、緊鄰周邊建筑物的工程的設(shè)計和施工提供有益的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：深基坑；信息化施工；基坑監(jiān)測；實測數(shù)據(jù)

中圖分類號：TU753文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2012）05-0121-02

隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)飛速發(fā)展，特別是高層建筑和地下建筑物的增加，使地下空間利用需求大增。這也促使了深基坑朝大而深的方向發(fā)展，在以往深基坑施工過程中，曾發(fā)生不少質(zhì)量事故和安全隱患。由于地質(zhì)條件、環(huán)境條件、荷載條件、施工條件和外界其他因素的復(fù)雜影響，基坑工程開挖實施過程中的不確定因素很多，基坑工程的設(shè)計計算理論尚不完善。因此，利用監(jiān)測信息及時掌握基坑圍護結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境變化程度和發(fā)展趨勢，有利于及時采取措施應(yīng)對異常情況，防止事故的發(fā)生。

1工程實例

1.1工程概述

場地位于繁華的鬧市區(qū)，周邊道路、管網(wǎng)、建筑密集。北側(cè)緊鄰一街道，街道北側(cè)為1～2 層民房（正在拆遷），民房離場地北側(cè)約9.0～13.0 m；場地西北側(cè)約2.0～15.0m 為三幢6~7層住宅；場地西側(cè)10.0～16.0 m為16 層住宅；場地西南側(cè)約5.0 m為一幢7層住宅；場地南側(cè)約9.0 m 為四幢4~6層住宅及1~2 層民房若干；場地東側(cè)為拆遷后空地。本基坑開挖的深度約8.0 m，為兩層地下車庫。

1.2工程地質(zhì)條件

根據(jù)巖土工程勘察報告，場地內(nèi)土層上部為拆遷建筑垃圾，②～④層為第四紀新近沉積土，主要為黃河泛濫沖洪積形成的粉土、粘性土，⑦層為第四紀一般沉積的粘土；⑧層為Q3老粘性土。

1.3水文地質(zhì)條件

根據(jù)勘察揭露場地內(nèi)主要的地下含水層有淺部雜填土、粉土、粉質(zhì)粘土夾粉土。地下水類型為第四系孔隙潛水，接受大氣降水和廢黃河水的補給，以蒸發(fā)排泄為主。根據(jù)勘察期間對地下水位的觀測，潛水水位埋深為0.20～2.00 m。

1.4基坑支護設(shè)計方案

本工程采用的支護方案為：

①南側(cè)及北側(cè)分別采用樁徑1 000 mm@1 200 mm、樁徑1 200 mm@1 400 mm懸臂式鉆孔灌注樁進行支護，坑內(nèi)側(cè)采用水泥土攪拌樁每間隔10 m施工深5 m、寬5 m、厚2.7 m的襯墩；東側(cè)為開闊場地，采用放坡掛網(wǎng)噴漿支護；西側(cè)采用樁徑700 mm@900 mm的鉆孔灌注樁加一道鋼支撐支護；支護樁樁頂標高-4.75 m，支點標高-4.40 m。

②基坑四周主要采用單排雙軸深攪樁或者雙排雙軸深攪樁止水；基坑頂部設(shè)截排水導(dǎo)流明溝。

1.5監(jiān)測結(jié)果分析及設(shè)計、施工動態(tài)調(diào)控

1.5.1地表沉降監(jiān)測結(jié)果

監(jiān)測結(jié)果表明，場地西側(cè)支護結(jié)構(gòu)采用排樁+一道鋼支撐的部位地表沉降值較小，累計值遠小于設(shè)計控制值，場地南、北兩側(cè)采用懸臂樁+坑內(nèi)暗墩的部位地表沉降值較大，地表局部出現(xiàn)裂縫北側(cè)D2~D5號點累計值已接近設(shè)計控制值，南側(cè)D8~D10號點累計值超過了設(shè)計控制值，南側(cè)地表沉降過大的原因主要是止水帷幕效果較差，因受場地條件限制該部位僅施工了單排水泥土攪拌樁，由于多處出現(xiàn)坑外水的滲漏情況造成的，后經(jīng)排查滲漏點，統(tǒng)一采取注漿封堵后稍有緩解。地表道路沉降在前期土方開挖速度不快的條件下，沉降速率不大，累計沉降量緩慢增長，待土體開挖深度大于5m 至接近基坑底部時，南、北兩側(cè)的沉降速率迅速增長，主要原因是土方開挖速度過快，外側(cè)土體的主動土壓力迅速增大，懸臂排樁圍護結(jié)構(gòu)的抵抗變形能力較差，排樁側(cè)向變形的隨之加大，從而引起了較大的地表沉降。

由于監(jiān)測及時，發(fā)現(xiàn)了數(shù)據(jù)變化異常，變化速率在短期內(nèi)超過了預(yù)警值，監(jiān)測人員立即通報建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位、基坑設(shè)計單位召開緊急會議，經(jīng)會議商定立即停止挖土，對一次開挖深度較大部位進行了土體回填，同時要求基坑設(shè)計單位進行設(shè)計核算，提出圍護結(jié)構(gòu)補強措施。設(shè)計最終是在南側(cè)和北側(cè)原懸臂排樁的基礎(chǔ)上增加了一道斜撐，坑內(nèi)底板施工采用由基坑中心區(qū)域向兩側(cè)逐步推進的方法，靠近圍護結(jié)構(gòu)的區(qū)域最后開挖，最后施工，并加快地板澆筑速度，以上措施實施后經(jīng)監(jiān)測緩解了沉降和水平位移變化，排除了險情。

1.5.2支撐軸力監(jiān)測結(jié)果

本工程鋼支撐共有3處監(jiān)測點，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，支撐受力值最大為1 500 kN。隨著基坑開挖深度的增加，支撐軸力逐漸增加，直至開挖至基坑底部，軸力接近其最大值。由于本工程支撐軸力設(shè)計允許值為1 200 kN，當監(jiān)測接近報警值時及時向本工程建設(shè)各方進行了信息反饋，采取了以下處理措施：

①挖除坑外主動區(qū)部分土體進行坑外卸載，減小主動土壓力。

②坑內(nèi)底板施工先施工基坑中心區(qū)域，靠近圍護結(jié)構(gòu)的區(qū)域最后開挖，最后施工，加快地板澆筑速度，減少深基坑暴露時間。

③加強監(jiān)測與巡查觀察，時刻關(guān)注支撐變化情況。最終雖然支撐力最大值超過了設(shè)計允許值，該部位圍護結(jié)構(gòu)水平位移、周邊建筑物及道路沉降均在設(shè)計允許值范圍內(nèi)，保證了施工的順利進行。

1.5.3基坑支護結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)本次監(jiān)測結(jié)果顯示，基坑支護水平位移量均較大，西側(cè)支護結(jié)構(gòu)采用排樁+一道鋼支撐的部位大部分累計值接近設(shè)計允許的位移總量30 mm；場地南、北兩側(cè)采用懸臂樁+坑內(nèi)暗墩的部位位移值較大，大部分超過設(shè)計允許的位移值，北側(cè)SP22~SP25號點、南側(cè)SP8~SP11號點累計值超過了設(shè)計控制值的兩倍以上。在基坑開挖的過程中，最大水平位移速率出現(xiàn)在開挖至最終設(shè)計標高而底板還沒有澆筑完成之前，尤其是南、北兩側(cè)樁體處于無支撐的懸臂狀態(tài)，坑底被動區(qū)土體在此工況階段已經(jīng)基本處于塑性狀態(tài)，土體強度降低非常明顯，而有支撐作用的西側(cè)，支護樁水平變形明顯偏小。該項目監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示規(guī)律與基坑周圍地面沉降結(jié)果是一致的。在采取了上述處理措施后，有效減緩了支護的水平位移速度，未造成基坑失穩(wěn)。

1.5.4周圍建筑物沉降監(jiān)測結(jié)果

本次基坑周邊建筑的沉降觀測結(jié)果顯示，基坑西側(cè)、北側(cè)建筑物沉降量均較小，遠小于設(shè)計允許值，最大的是4#點，沉降量為17.12 mm，建筑物的整體傾斜度遠小于1/1000。基坑南側(cè)建筑物沉降量接近設(shè)計允許值，房屋的傾斜率最大為0.827/1000，也接近設(shè)計控制值，距離基坑較近的低層房屋局部發(fā)現(xiàn)有裂縫，但經(jīng)修補后不影響使用。

1.5.5地下水位觀測

通過坑外水位觀測可以控制基坑工程施工過程中周圍地下水位下降的范圍和程度，防止基坑周邊水土流失，另外可以檢驗止水帷幕的施工質(zhì)量和效果，觀測基坑降水對周邊環(huán)境的影響。本工程沿基坑四周止水帷幕的外側(cè)共布置水位觀測孔15個，除南側(cè)SW5、SW6兩個孔出現(xiàn)水位變化較大外，其余部位變化均較小，未超過設(shè)計控制值，這也說明處南側(cè)外其它部位的止水帷幕的施工質(zhì)量和效果較好。南側(cè)止水帷幕的滲漏也是造成南側(cè)地表沉降、圍護結(jié)構(gòu)、建筑物沉降過大的重要因素之一。

2基坑工程中應(yīng)注意的問題

通過對本基坑監(jiān)測與施工過程的分析，提出以下幾個在今后的基坑工程中應(yīng)引起注意的問題：

①基坑設(shè)計所采用的規(guī)范、標準是體現(xiàn)“技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、保護環(huán)境、安全適用”原則下的最低要求，設(shè)計人員應(yīng)當依據(jù)基坑的挖深、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、環(huán)境條件和使用條件等合理劃分基坑側(cè)壁安全等級，并依據(jù)基坑側(cè)壁安全等級分別有針對性的進行設(shè)計。另外，應(yīng)根據(jù)基坑支護計算合理的確定不同部位的監(jiān)測報警值和允許值，報警值過大或過小都會對基坑安全帶來不利影響，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測對象的有關(guān)規(guī)范要求、設(shè)計要求、工程經(jīng)驗及既有監(jiān)測對象現(xiàn)狀擬定，并應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測成果的分析綜合判定，但目前對于基坑報警值的確定還缺乏系統(tǒng)的研究，各地區(qū)差異性也較大，因此建議加強地區(qū)經(jīng)驗的積累。

②設(shè)計應(yīng)考慮正常施工偏差對工程質(zhì)量的影響，如止水帷幕施工偏差過大導(dǎo)致止水帷幕搭接不好產(chǎn)生滲漏、支撐構(gòu)件施工偏差過大使得偏心彎矩增大等因素的影響。施工中如有因現(xiàn)場條件限制、工程地質(zhì)條件變化等因素而產(chǎn)生施工偏差，應(yīng)及時向基坑設(shè)計人員反饋信息，以便設(shè)計人員重新設(shè)計驗算，確保工程安全。

③施工單位基坑開挖前應(yīng)根據(jù)工程的結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計要求、基坑深度、地質(zhì)條件、周圍環(huán)境、施工方法、施工工期和地面附加荷載等有關(guān)資料，制訂詳細的基坑開挖施工方案，并嚴格遵照執(zhí)行。尤其對于軟土地層的基坑開挖，應(yīng)充分利用時空效應(yīng)原理分層、分段、對稱、均衡開挖，嚴格限制每層開挖厚度，嚴格控制無支撐暴露時間，并要避免土方開挖引起坑內(nèi)工程樁的偏移，及時架設(shè)支撐及澆筑混凝土地板，以減少土體側(cè)向位移及地表沉降。

④每天進行肉眼巡視觀察是基坑工程監(jiān)測的一項重要內(nèi)容，與其它監(jiān)測技術(shù)同樣重要，巡視內(nèi)容主要包括支護樁墻、支撐梁、冠梁、腰梁結(jié)構(gòu)及基坑周圍地面、道路、建筑物的裂縫、沉陷的發(fā)生和發(fā)展情況，獲取基坑狀況最直觀的信息。

⑤基坑施工過程中，要時刻注意地下水的動向，坑外土體內(nèi)若有水的滲入將會造成土體強度降低，增加主動土壓力，引起支護結(jié)構(gòu)荷載變化，降低基坑工程安全度。因此，施工過程中若發(fā)現(xiàn)有水，必須查清水源，針對不同的情況采取適宜的治理措施。

3結(jié)論

①通過監(jiān)測有效地進行了基坑施工安全控制，根據(jù)工程施工進展情況和監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，及時進行安全預(yù)警，實現(xiàn)了信息化施工，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取有效的技術(shù)處理措施，緩解了鄰近建筑的傾斜和道路沉降，保證了基坑安全，確保了工程的順利進行，為以后類似基坑工程的設(shè)計、施工和監(jiān)測提供了參考。

②本基坑的監(jiān)測結(jié)果表明采用排樁+內(nèi)支撐體系與懸臂樁+坑內(nèi)被動區(qū)暗墩加固相比，排樁+內(nèi)支撐體系更具有可提高圍護體系的整體強度和剛度以及可有效控制基坑變形的特點。

參考文獻：

[1] 利戈.基坑監(jiān)測與信息化施工[J].廣東建材，2008，(3).