深基坑監(jiān)測及安全性影響因素分析

陳清圳

摘 要：文章利用變形觀測儀器，對(duì)一個(gè)典型的基坑不同位置監(jiān)測點(diǎn)變形速率、絕對(duì)變形量等量值、變形量等進(jìn)行測試，從理論上對(duì)土性參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)算，繼而對(duì)基坑在各個(gè)工況下的安全系數(shù)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：如果在基坑頂部開挖過程中，有方向相反的反復(fù)開挖過程，就會(huì)造成不同程度的局部損壞，同時(shí)基坑邊坡安全性與施工水環(huán)境、填土力學(xué)參數(shù)、基坑邊坡設(shè)計(jì)等有直接的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：深挖填土；基坑監(jiān)測；安全性

中圖分類號(hào)：U443.15 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）11-0162-02

在土木工程的施工過程中，加強(qiáng)對(duì)工程安全性的分析以及實(shí)時(shí)監(jiān)測是工程項(xiàng)目管理重要的內(nèi)容，特別是軟基地區(qū)，在基坑開挖過程中，加強(qiáng)對(duì)基坑的監(jiān)測，能夠提高施工的安全性，同時(shí)為基坑施工提供基礎(chǔ)依據(jù)。在基坑開挖工程中，周圍環(huán)境因素也會(huì)對(duì)工程施工造成一定的影響，包括基坑周邊建筑結(jié)構(gòu)物、地下管道等?；娱_挖過程會(huì)造成一定程度的基坑土體變形、沉陷或位移，對(duì)地下管線以及周邊建筑物造成嚴(yán)重影響，必須加強(qiáng)現(xiàn)場檢測，并做好對(duì)基坑邊坡的安全性分析。

1 工程概況

某辦公樓房共九層，地下一層，地基埋深深度為5 m，基坑長58 m，寬50 m，開挖深度為6.2～8.4 m，在這一開挖深度范圍內(nèi)，基坑開挖土層以填土為主。施工場地中的工程地質(zhì)與水文情況為：

第一層主要以雜填土、淤泥質(zhì)土為主，其中雜填土厚度為2.20～7.00 m，土層中主要為粘土，并伴有少量的碎塊；淤泥質(zhì)土厚度為0.20～1.30 m，土層中主要為粘土，并伴有少量的植物根系、粉砂等。

第二層為粘土層，厚度為0.30～1.80 m，該土層中伴有少量的鐵錳礦物，夾雜有粉質(zhì)粘土，標(biāo)貫修正平均擊數(shù)為10.3 m，重型動(dòng)探修整后，平均擊數(shù)為5.04 m。

第三層為圓礫層，厚度為0.30～2.40 m，該層中局部區(qū)域含有卵石，重型動(dòng)探修正后平均擊數(shù)為14.76 m。

對(duì)本工程基坑進(jìn)行監(jiān)測，其中觀測點(diǎn)共有八個(gè)觀測點(diǎn)（C1～C8），八個(gè)觀測點(diǎn)處于不同的位置，對(duì)基坑水平位移以及沉降進(jìn)行觀測。

基坑宏觀變形破壞，基坑開挖深度近2 m時(shí)，第一層土釘施工完畢，開始實(shí)施監(jiān)測工作，因開挖速度過快導(dǎo)致邊坡土體變形過大，使靠近C6測點(diǎn)處埋于地面以下約1 m的自來水管被拉裂，大量的水灌入基坑周邊土體。第二天在C2點(diǎn)～C3點(diǎn)處的邊坡出現(xiàn)“鼓肚子”現(xiàn)象，且在C3點(diǎn)附近基坑發(fā)生局部坍塌。在沉降觀測點(diǎn)C5附近，室外墻腳處的混凝土地面發(fā)生了沉降，總沉降量約4 mm；在C6、C7點(diǎn)附近，室外墻腳處的混凝土地面發(fā)生往外偏移3～10 mm。

2 基坑監(jiān)測結(jié)果分析

基坑監(jiān)測結(jié)果如圖1～圖3所示。

通過上圖可以看出：

①對(duì)基坑水平位移監(jiān)測中，一共經(jīng)歷了三個(gè)變形突變階段，其中在水管斷裂后，觀測點(diǎn)4中觀測到的本次位移以及累計(jì)位移都是最小值。同時(shí)由于基坑周邊有建筑工程施工正在進(jìn)行，對(duì)土體具有一定的擾動(dòng)現(xiàn)象，加上該施工場地地下含水量較為豐富，使得土體在基坑開挖過程中出現(xiàn)反復(fù)運(yùn)動(dòng)的情況。

②在基坑開挖后期，從上圖中可以看出基坑變形量明顯增加。在基坑回填部分土體后，會(huì)對(duì)基坑起到反壓效果，促使基坑壁的土地外移，從而造成基坑位移變形量突變。

③在3月24日局部發(fā)生坍塌沉降后，沉降變形量又一次發(fā)生突變，基坑中灌入大量的水，在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生下沉現(xiàn)象，表明基坑會(huì)受到水的影響。

④在工程采取有效的止水措施后，沉降量明顯降低，周邊建筑物的沉降量也得到了有效的控制，說明基坑穩(wěn)定性受到水的影響。在止水后，后期基坑開挖，周邊建筑物沉降變形量趨于穩(wěn)定。

3 基坑安全性影響因素分析

在基坑工程施工過程中，對(duì)基坑安全性影響的因素主要包括監(jiān)測工作布置、施工水環(huán)境變化、支護(hù)設(shè)計(jì)等，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

①對(duì)基坑的監(jiān)測工作是整個(gè)基坑工程項(xiàng)目的重點(diǎn)，必須保證監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

而影響監(jiān)測結(jié)果的因素各種各樣，包括觀測者、儀器、基準(zhǔn)點(diǎn)位置、觀測路線選擇等等，其中觀測點(diǎn)布設(shè)對(duì)監(jiān)測結(jié)果具有重大的影響。本工程中設(shè)置的水平位移觀測點(diǎn)都設(shè)置在基坑頂部，能夠反映基坑頂部水平位移的變化情況。在具體的監(jiān)測過程中，當(dāng)基坑壁整體往外或是整體往內(nèi)位移時(shí)，基坑頂部與基坑底部的位移方向一致，監(jiān)測數(shù)據(jù)能反映實(shí)際變化情況；當(dāng)基坑壁土體沿著滑裂面向下滑動(dòng)時(shí)，基坑頂部呈一個(gè)后仰的趨勢，基坑頂部的位移方向與基坑底部的位移方向相反，監(jiān)測數(shù)據(jù)不能反映基坑的實(shí)際變化情況。所以，不僅需要在基坑頂部布置觀測點(diǎn)，還需要在基坑開挖過程中，在下方相應(yīng)位置布置相應(yīng)的觀測點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確的反映基坑中部以及底部的變形、位移情況，及時(shí)的分析數(shù)據(jù)，以便掌握基坑實(shí)際位移變形情況。

②在基坑中灌入大量的水，對(duì)基坑邊坡安全性會(huì)造成很大的影響，會(huì)增加粘土的飽和度，使得土體粘聚力以及內(nèi)摩擦角降低，消弱了土體的抗剪力。在這種情況下，為了保證工期，施工單位的開挖速度往往較快，水體的侵入更加使得土體不穩(wěn)定性增加，加上土體中沒有良好的排洪措施，增加了土體的靜水壓力以及主動(dòng)土壓力。由于土體抗剪力的消弱，降低了基坑滑裂面抗滑力矩，并減少了基坑坡面的安全系數(shù)，使得土體之間的錨固土釘不能充分發(fā)揮作用。

③本文對(duì)巖土勘察中相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算，選擇合理的參數(shù)，并通過有效的計(jì)算方式，結(jié)果表明：土釘如果沒有進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)，在選取物理參數(shù)中會(huì)有很大的難度，會(huì)給基坑設(shè)計(jì)帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)性。在具體的施工過程中，基坑頂部如果存在圍墻超載現(xiàn)象，若沒有及時(shí)的拆除，就會(huì)導(dǎo)致基坑失穩(wěn)。

4 結(jié) 語

通過本文中相關(guān)敘述，得出在深挖填土基坑工程施工過程中，監(jiān)測工作需要注意以下幾個(gè)方面：

①基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的合理性與填土層物理參數(shù)的選取具有很大的關(guān)系，還需要進(jìn)行土釘試驗(yàn)，根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)填土層力學(xué)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

②基坑周邊如果存在超載現(xiàn)象，會(huì)嚴(yán)重影響基坑的安全性，在施工過程中應(yīng)該將其拆除。

③雜填土的自立性較差，因此需要對(duì)開挖速度進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，避免基坑處于長期不穩(wěn)定狀態(tài)下，對(duì)工程安全性造成影響。如果開挖速度過快，土釘打入時(shí)間就會(huì)變短，很難發(fā)揮土釘?shù)腻^固作用，不利于土體應(yīng)力狀態(tài)發(fā)揮。

④如果基坑外圍灌入大量的水，會(huì)降低土體的抗剪力，增加土體靜水壓力以及主動(dòng)土壓力，使得土釘與周圍土體的摩擦力下降，降低了土釘?shù)腻^固作用，嚴(yán)重情況會(huì)導(dǎo)致基坑坍塌。

⑤對(duì)基坑水平位移的監(jiān)測，不僅需要在基坑頂部布置觀測點(diǎn)，同時(shí)還需要隨著基坑開挖深度，逐步在下方設(shè)置觀測點(diǎn)，保證能及時(shí)掌握基坑水平位移的真實(shí)情況，為基坑安全性分析提供依據(jù)。

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