監測技術在深基坑工程中的應用研究

鄭漢欽

摘要：在深基坑開挖施工過程中，基坑周邊土體應力狀態改變引起土體及支護結構變形，由于土體的不均勻性，理論設計模型無法完全真實反映土體實際應力及變形情況.因此，在深基坑開挖施工過程中，需對基坑支護結構、周圍土體及建（構）筑物進行綜合、系統的監測，以全面了解工程實際變形情況及變形趨勢，進而驗證設計參數，修正施工方法，確保工程順利進行.本文結合具體工程實例，介紹監測技術在深基坑工程施工中的應用.

關鍵詞：深基坑;支護結構;監測技術

中圖分類號：TU473? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）01-0103-03

基坑工程是一個涉及地質、水文、氣象等條件及土力學、結構、施工組織和管理等學科的系統工程.隨著經濟的快速發展，城市土地資源越來越緊張，基坑工程呈現出了開挖面積大、深度深等特點，且在基坑開挖過程中，土體性狀和支護結構的受力狀態都在不斷變化，顯然用傳統的固定不變的計算模型和參數來描述不斷變化的土體性狀是不合適的.為確?；庸こ痰捻樌┕ぃ枰獙舆M行現場監測，利用監測結果指導現場施工，進行信息反饋優化設計，使設計達到優質安全、經濟合理、施工便捷的目的[1].

1 工程概況

某基坑位于福州溫泉公園路北側、福壽巷東側.整個場地設2層地下室，寬約63m，長約68m，開挖深度為9.200～9.600m，基坑側壁安全等級為Ⅰ級.采用圍護樁+兩道鋼筋混凝土內支撐支護型式，圍護樁采用SMW工法樁（詳見圖1）.

場地土自上而下依次為：①雜填土：松散、層厚約3.2m;②淤泥：流塑性、層厚約16.6m;③粉質粘土：可塑、層厚約5m;④卵石：中密～密實、層厚約15m.

基坑開挖范圍內的地下水主要為，上部雜填土層中的孔隙潛水，總體透水性較強，富水性較好，直接受大氣降水和相鄰地表水滲流補給，混合穩定水位埋深為1.40～1.80m.基坑采用明挖法施工，施工期約6個月.

2 監測內容、監測頻率及設計預警值

2.1 監測內容（詳見圖2）

在深基坑開挖施工過程中，針對基坑實際情況，主要監測內容為：

（1）深層水平位移（測斜）監測：采用鉆孔埋入法埋設測斜管，測斜管埋入土體深度大于圍護樁埋深，約為20～23m.采用測斜儀進行觀測.

（2）坡頂沉降、立柱沉降監測：在基坑維護樁樁頂每15～20m水平位移監測，在基坑維護樁樁頂每15～20m布置一個觀測標志，用精密水準儀配合2米銦鋼水準尺進行沉降觀測，用全站儀進行坡頂水平位移監測.

（3）地下水位監測：采用鉆孔埋入法埋設水位觀測管，管壁中下部采用礫石回填，上部采用粘土填實止水.采用SC型鋼尺水位分層沉降儀進行觀測.

（4）立柱沉降監測：在支撐立柱上布置沉降觀測點，用精密水準儀配合2米銦鋼水準尺觀測其在基坑開挖過程中的沉降（回彈）變形量.

2.2 監測頻率及設計預警值

根據基坑支護設計說明及《建筑基坑工程監測技術規范》（GB 50497-2009）相關條文要求，本工程監測頻率及報警指標如下表1、表2.

3 監測結果分析

3.1 深層水平位移（測斜）監測

在基坑開挖過程中，深層土體側向變形曲線整體均呈現上下小、中間大即“臌脹型”的變化規律，詳見下圖3.土體深層水平位移速率增大主要在土體開挖過程中和支撐拆除期間，而后均呈現收斂狀.施工期間由于周邊居民阻撓施工，第二道支撐未能及時跟進支護，導致基坑中下部土體側向變形未能得到有效控制，各測點累計變形量最大值為29.30～78.18mm，均超出預警值，經與設計、業主、施工、監理溝通后，施工方采取緊急措施，如坡頂禁止車輛及建筑材料壓載、坑底回填土反壓等，減緩變形速度，至第二道支撐施工完成后，監測數值逐漸趨于穩定.

3.2 坡頂沉降與水平位移監測

（1）基坑坡頂沉降監測點采用測量釘埋置于冠梁上，其沉降變形量主要受樁體自重、施工荷載及基坑開挖引起的樁周摩阻力變化及樁底持力層影響，監測期間坡頂沉降監測點數據變化正常，累計沉降量為11.4～17.7mm，最大變化速率為0.43～1.63mm，均未超過設計預警值.

（2）基坑第一道支撐設計施工合理，基坑開挖過程中，坡頂土體向坑內位移受到有效的控制，開挖施工期間，坡頂水平位移監測點累計水平位移量為14.7～20.1mm，最大變化速率為1.1～2.3mm，變形速率及累計變形量均未超過設計預警值.內支撐拆除期間，基坑支護結構由支撐式變為懸臂式，應力釋放，圍護樁頂變形速度急劇加大，而后幾天即趨于收斂穩定，說明圍護樁本身剛度有效發揮作用，較好的控制了基坑的側向變形[2].

3.3 地下水位監測

本基坑開挖影響范圍內主要土層為淤泥，其透水性差，采用集水明排方式排水，施工區間，地下（地表）水位變幅在223～437mm，未對基坑開挖產生不利影響.

3.4 立柱沉降監測

影響立柱豎向位移的所有因素中，基坑坑底隆起與豎向荷載是最主要的兩個方面.基坑內土方的開挖直接作用引起土體的隆起變形，坑底隆起引起立柱樁的上浮;而豎向荷載主要引起立柱的下沉.立柱與支撐之間以及支撐與圍護結構之間形成剛度較大的整體，共同協調不均勻變形.本項目立柱沉降很小，累計最大沉降4.26mm，累計最小沉降2.87mm.

4 監測小結

（1）由于場地及地質條件情況復雜，應在充分了解場地地質條件、施工工藝、周邊環境因素及支護設計方案的情況下，編制可行、有效、經濟的監測方案.

（2）通過本基坑工程監測分析，基坑安全存在隱患的主要階段為基坑開挖階段和支護結構拆除階段.基坑的開挖對周圍土體影響最大，開挖過程中工期的拖延對基坑有很不利的影響.本基坑開挖量大，但進度緩慢，造成土體變形速率收斂慢，累計值超出預警值.

（3）本基坑工程監測工作頻率合理，監測結果較好地反應了基坑支護的變形情況，監測工作能緊密配合施工，達到了監測數據指導安全施工的目的.說明監測設計的布設科學合理，技術措施恰當，監測過程和結果的質量較高.

5 結束語

深基坑施工質量直接影響整個高層建筑的主體質量，為了防止由于設計和施工不當而導致的深基坑工程事故，應切實做好深基坑在施工開挖過程中的變形監測，全面反映基坑安全狀況，最大限度地保障深基坑工程施工安全、減免不必要的人員傷亡和經濟損失[3].

參考文獻：

〔1〕張學文.建筑密集區地鐵車站深基坑施工關鍵技術研究[J].中外公路，2018，38（02）：40-44.

〔2〕趙慶強.深基坑混凝土內支撐拆除技術在城市復雜地形條件下的應用[J].中國建設信息化，2018（07）：76-78.

〔3〕時綠艷，包榮萍等.測技術在地下室基坑監測中的應用[J].東華理工大學學報（自然科學版），2016，39：37-39.