深基坑開挖支護結構監測技術

周 亮

中交第三航務工程勘察設計院有限公司

1 引言

隨著我國城市化建設步伐的不斷加快，城市可利用的建筑用地越來越緊缺，促使現代建筑不得不通過提升土地地上與地下的利用率來獲得更大的收益，這就使得現代建筑物的總高度與地下層數不斷增長，對深基坑的開挖、支護結構提出了更高的要求。所以注重深基坑開挖支護結構監測技術的研究與分析具有深遠影響與重要意義。

2 工程概況

文章以南京市IC集成電路研創園項目為例，該項目用地總面積約110畝。規劃主要為科研設計用地，規劃建設智能寫字樓、總部辦公樓、智能制造研發樓、研發孵化樓、園區配套附屬設施等，打造為具有集聚效應的IC智能制造、高端研發辦公創新園區。項目總建筑面積30.7×104m2，其中地上建筑面積約18.2×104m2，建設工程包含辦公樓、寫字樓、商業配套、孵化器及園區配套設施。

本項目場地內部原狀土絕對標高從14.5m～18.1m，整體呈現西北側高，東南側低的趨勢。場區平均標高約為16.8m，土方開挖至絕對標高5.5m，土方量約為75.4×104m3（含中心島土方約9.0×104m3），基坑支護涉及兩道支撐，計劃土方開挖（不含中心島）分三層進行，第一層土方約19.4×104m3，第二層土方約28.2×104m3，第三層土方約18.8×104m3，剩余中心島區域土方（約9.0×104m3）于地下結構施工完成后開挖。

3 深基坑開挖支護結構施工技術既措施

深基坑開挖施工過程中，施工順序、施工質量以及基坑支護結構的安全之間有著密切的聯系，根據工程項目的實際情況，在支護結構滿足設計的各項技術指標要求的前提下要合理地安排施工順序與選擇施工措施。

3.1 深基坑開挖施工質量與施工順序的要求

深基坑開挖施工質量的關鍵在于鉆孔灌注樁的施工質量，在實際施工過程中為了保證深基坑開挖后建筑主體的有序施工，要注重對樁位位置的控制，實際偏差不得＞70mm，同時樁體垂直度偏差不得＞1/100，樁位成孔不允許出現縮頸現象，在成孔之后要保證坑底的清潔程度，具體要求是坑底沉渣的厚度不得＞200mm。只有滿足這些施工要求才能為施工質量提供有力的保障[1]。

結合本工程項目的實際情況，深基坑的開挖順序、方法以及施工技術以施工設計為指導，遵循開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖的施工原則。深基坑分層開挖必須保證每次開挖的深度不得＞2m，當開挖至2m后立即停止開挖留坡處理，坡度不得＞30°，在深基坑開挖至距離設計標高300mm時停止機械作業，轉由人工進行施工修土，當基坑開挖至設計標高后及時進行混凝土墊層施工并以最快速度完成基礎施工，避免基坑敞開時間較長影響土體結構與工程質量。

3.2 深基坑開挖施工區域劃分

深基坑開挖施工中為了有效地避免開挖施工中變形情況的發生，開挖要堅持以“時空效應”理論為指導，實行分層、分段、分塊、對稱平衡支撐開挖等原則。所以針對本工程項目的實際情況，深基坑的開挖的施工順序可以劃分為：一區→二區→三區→四區等（具體分區如圖1所示）。

圖1 開挖分區示意圖（單位：mm）

3.3 土方開挖施工

3.3.1 第一層土方開挖

根據設計要求與施工標準，在實際施工中第一道支撐上方土直接用350型挖掘機開挖，開挖時分東西兩區域同時開挖，每區域布置6臺大型挖掘機，兩挖掘機前后間距不＜10m，左右間距不＜15m。第一層土方開挖至絕對標高13.5m，并在基坑周邊進行基坑放坡，坡度為1：1.5[2]。

3.3.2 第二層土方開挖

IC集成電路研創園項目基坑開挖面積較大，第一道支撐下方土方開挖時，根據現場實際情況，按照獨立穩定的結構體系劃分為四個分區，為保證對稱開挖，一區東西兩側同時開挖、二區三區接近同時開挖、四區東西兩側同時開挖。待第一分區混凝土內支撐大達到設計強度后，首先開挖第一分區，至絕對標高8.7m，開挖深度4.8m，開挖支撐下土方時，為便于機械進入支撐下方施工，需先開挖出坡道。坡道頂標高為13.5m，坡道底標高為8.7m，坡比1：7，坡長34m，運土通道墊0.5m厚建渣后鋪設2cm厚鋼板。

此外各分區土方開挖時，首先開挖對撐及角撐外的空曠地塊，并根據基坑監測方案隨時觀測各項位移指標，確保各項指標在允許范圍內。支撐下、棧橋下土方開挖時先用小型挖掘機將開挖出的土方集中堆放在空曠處，再由挖掘機裝車轉運至棄土場。如小型挖機無法將支撐下及棧橋下土方挖運出，考慮采用長臂挖機。

3.3.3 第三層土方開挖

第二道支撐下土方開挖時，同樣按照獨立穩定的結構體系劃分為四個分區，為保證對稱開挖，沒有混凝土內支撐的一側，等對稱一側混凝土內支撐達到設計強度后開挖。即：一區東西兩側同時開挖、二區三區接近同時開挖、四區東西兩側同時開挖。

第二道支撐下方土開挖需在第二道支撐整體施工完成前，分區達到設計強度后并經驗收合格后進行，土方開挖至絕對標高5.5m，開挖深度3.2m，開挖支撐下土方時，為便于機械進入支撐下方施工，需先開挖出坡道。坡道頂標高為8.7m，坡道底標高為5.8m，坡比1：7，坡長20m，運土通道墊0.5m厚建渣。土方開挖時小型挖掘機下至支撐底面開挖，并將開挖出的土方集中堆放在空曠處，再由挖掘機裝車轉運至棄土場[3]。

第三層無支撐下方土方開挖時直接放坡開挖，但為避免不對稱開挖，無第二道支撐標高下土方等有第二道支撐接近同時施工。放坡坡度1：7，坡頂標高為8.7m，坡底標高為5.8m，坡長約20m，運土通道墊0.5m厚磚渣并連接至上層運土坡道。開挖時選擇3臺大型挖掘機錯位開挖，兩挖掘機前后間距不＜10m，左右間距不＜15m。

另外地下結構施工完成后進行中心島區域土方開挖，開挖時采用1:7放坡開挖，坡頂標高14.3m，坡底標高5.8m，坡長60m，坡道表面墊0.5m厚建渣，坡道土方隨著中心島圍護樁的拆除同步開挖并經地下結構坡道外運。中心島土方開挖至標高5.8m時停止機械作業，剩余0.3m土方由人工清理。

4 深基坑監測技術

4.1 建筑管線、建筑物以及地表圍護墻定的監測

針對本工程項目中的建筑管線、建筑物以及地表圍護墻的監測工程主要是監測沉降的實際情況。在實際監測工作中主要采用獨立的高程系統，根據相關規范要求要在距離深基坑的100m以外的區域內設計兩組固定的監測水準點，可以標記為H1、H2、H3、H4，然后借助高精度的測量儀器測量出這四個點位的實際高差，將這四個點位確定為變形與沉降的基準點。在實際監測工作中需要注意的是這四個監測點必須形成一條等水準閉合線路，最后由線路內的多個工作點來測定監測點的高程，同時要保證測量閉合差不得＞±0.5mm×√N。各個監測點的數據確定需要取＞三次的測量平均值，其中前后兩次所獲得的測量之差是本次監測到的沉降變化情況；測量值與初值之差則為累計沉降變化量[4]。

4.2 深基坑圍護墻頂的位移監測

深基坑圍護墻頂的位移監測是重要的監測內容之一。在實際工作中要遵循準直線法監測原則，通過確定被監測目標的一條邊為基礎，在這條邊的兩端的原處設置穩固的基準點，可以標記為H1、H2，將測量設備經緯儀架設在H1點位后，定向H2，使得H1、H2聯為一條測量基準線，在這條測量基準線可以設置多個監測點，借助經緯儀來讀取各個監測點至H1H2基準線的垂直距離，同樣需要取多次測量數據的平均值來確定變形情況。針對在實際施工中無法運用基準直線測量的情況可以采用測小角法來完成對圍護墻頂位移的監測工作。

4.3 深基坑的測斜

深基坑的測斜主要是針對在開挖施工階段圍護體系縱向水平變化的監測，以地層移動理論與施工經驗為指導，通過相關公式的計算來獲得深基坑圍護結構的安全性、穩定性以及可靠性，同時根據相關數據資料的分析與研究后對基坑外地面隆沉程度與影響情況預估結果，為相關施工方案的制定提供重要的理論與數據支撐，進而為施工的安全提供重要的保障。深基坑的測斜工作主要是利用測斜儀器完成，當前測斜儀器主要包含活動式與固定式兩種，在深基坑測斜工作中需要根據實際需求合理的選擇測斜儀器類型。

4.4 深基坑地下水位的監測

深基坑地下水位監測工作原理是，通過在基坑外邊線之外2m～4m的范圍內提前預埋坑外水位監測孔位，在實際埋設過程中可以借助鉆機來監測孔的布設，監測孔的深度必須達到6m，然后在孔位內穿入PVC水位管，在PVC水位管埋設過程中一定要注意外部砂石的漏入，影響濾頭的滲水，在PVC水位管穿入監測孔后及時用膨潤土進行填實處理，防止接管處發生漏水情況。在實際水位監測工作中降水前要測的不同水位孔孔口高程以及水位至孔口的高度，做好詳細的記錄，再計算獲得不同水位孔的水位標高，初始水位要取連續兩次測量的平均值，每次水位與初始水位標高比較即為水位累計變化量。監測過程要求定期測量孔口標高，以糾正孔被壓而使孔口標高變化。

5 結束語

本文結合工程實例主要通過深基坑開挖施工質量、施工順序、開挖區域劃分、土方開挖施工、深基坑監測技術等多個方面內容的研究，對于深基坑開挖支護結構監測技術進行了總結與分析，以期能為類似工程提供參考建議。