深基坑支護監測及施工技術研究

顧洪平

（江蘇省建筑工程集團有限公司，南京 210019）

1 引言

隨著人類社會的發展和城市化進程的加速， 越來越多的高層建筑和地下工程在城市中出現。 隨著這些龐大的工程項目的施工， 深基坑支護的安全性與施工技術越來越受到關注[1]。 在深基坑施工中，支護監測及施工技術起著至關重要的作用。 支護監測是指對深基坑施工過程中的地面沉降、支撐結構變形、地下水位變化等進行實時監測和分析，并根據監測結果及時采取相應的措施來保證工程的安全和穩定性。 而基坑支護施工技術則是指在深基坑施工過程中， 針對不同地質條件和工程要求，采用適當的支護結構和施工方法，確保基坑的穩定性和施工效率。 通過現代化的監測手段可以對基坑施工過程中的各種參數進行實時監測和分析， 提前發現并處理潛在的安全隱患[2]。 因此，本文對深基坑支護監測及施工技術進行研究。

2 工程概況和模型建立

此次研究選用南京信息工程大學新建經管樓工程項目，該項目地下室分為3 個區域。 南側區域為科技樓地下室，筏板頂標高為-6.25 m；中部為地下室，底板頂標高為-6.55 m；北部為人防區域，底板頂標高為-6.55 m。3 個區域的筏板厚度均為50 cm，地下室部位當前地面平均標高為28 m，北側和中側開挖深度為5.55 m 和南側開挖深度為5.25 m。

通過模型軟件構建該項目的深基坑仿真模型。 深基坑使用實體單元進行建模。 將基坑底部的土體約束視為固定約束，由于基坑側面有土體壓力以及外部荷載，因此，對基坑側面施加水平面荷載，基坑的頂部無約束，具有自由度[3-4]。 為了精確分析基坑在開挖過程中的偏差， 在基坑周圍選擇具有代表性的8 個觀察點，如圖1 所示（點1～點4 在基坑的邊緣，點5～點8 在基坑的中部）。

圖1 深基坑模型圖

3 深基坑監測

分別布置監測點在基坑周邊、中部和陽角處。 將監測基坑邊坡頂部的豎向位移和水平位移的監測點布置在基坑周邊[5]。地表沉降監測點的位置可根據設計圖和實際情況進行調整。布置測點時，對于監測地面上已經硬化的基層鋼筋，使用自動鉆機對其進行鉆透，然后將所有鋼筋打入此次實驗的監測點，使得監測土體與鋼筋融為一體。 通過鋼筋的變化判斷監測基坑邊坡的水平位移與豎直位移。 為了避免監測點被損壞，打入測量鋼筋的嵌入深度應低于陡坡路面2 cm， 并通過鋼筋保護罩對各個測量點進行保護。 如圖2 所示。

圖2 測點埋深示意圖

各個監測點之間的距離應小于20 m， 且需要提前埋設水準點，埋設的水準點數量不少于3 個，水準點之間的距離應大于3 倍基坑深度，組成控制網，同時定期對水準點逐個進行校核，避免水準點發生偏移，通過水準點驗證沉降監測結果的準確度。 對于水準點的埋設，要求埋設點受外界影響較小，不易被擾動，且通視好，能保證監測精度。 同時需要綜合考慮監測對象的性質和特點，如允許沉降值、沉降速率等。

將各監測點的監測數據輸入模型， 根據模型中邊坡的沉降變化預測深基坑支護結構在施工過程中的安全狀況以及施工質量，為施工人員提供安全保障。

4 深基坑施工技術要點

深基坑施工的工序一般包括土方開挖、支撐安裝、鋼筋工程以及土方回填等。 為了保證深基坑施工過程中的質量，需要在每一道工序完成后進行檢查， 并且控制好各工序之間的時間間隔，做好各個工序之間的銜接工作，避免施工順序混亂而導致工程質量問題。 在深基坑施工中，應嚴格控制支撐安裝與土方開挖之間的時間間隔， 同時保證基礎混凝土澆筑和基礎底板澆筑工作的連續性。 在深基坑施工中，土方開挖和鋼筋工程是最重要的兩個環節。

進行土方開挖時，對于不同地形和土質條件的基坑，需要制訂不同的開挖方案。 制訂開挖方案時，需要考慮土壤特性、地下水等因素，避免對周圍環境造成影響并保證施工安全。 在土方開挖過程中，需要嚴格監控土體變形和下沉，尤其是對于鄰近結構物的保護更是重要。 在開挖過程中，要及時采取適當的支護措施，遵守相關規范的要求，采用適當的機械設備進行開挖，保持邊坡的坡度和平整度，防止塌方或坍塌。 在需要填土加固的地方，需要先進行適當的挖掘，以便更好地進行坍塌控制和填土加固。 同時，需要采取相應的安全防護措施，包括對邊坡的加固和防護網的設置等， 保證施工人員的安全。 最后，在土方開挖前，需要建立工程質量和安全監督體系，嚴格執行質量標準和安全規定，及時發現和糾正問題，保證工程施工的質量和安全。

在深基坑的施工過程中，鋼筋工程具有重要作用，需要嚴格按照設計要求進行鋼筋加固，保證鋼筋的位置準確。 對于鋼筋連接部分，應采用專業的技術手段，如綁扎連接、機械連接和焊接等，加強鋼筋連接處的強度。

在深基坑支撐安裝的過程中， 為確保工程施工的安全進行，應根據工程要求和土體特性，選擇適當的支撐結構。 常見的支撐結構包括鋼支撐、混凝土支撐、土釘墻、噴射混凝土樁等。 選擇支撐結構時，需要考慮承載力、剛度、施工效率等因素。 支撐結構的施工需要按照一定的順序進行，以確保施工的連續性和穩定性。 一般情況下，先安裝水平支撐，再安裝豎向支撐。 在安裝支撐之前， 需要先進行基坑的清理和邊坡的處理。根據支撐結構的不同，采用相應的安裝方法。例如，鋼支撐可以通過挖掘機或起重機進行安裝， 混凝土支撐可以采用模板與混凝土澆筑相結合的方式進行安裝。 在支撐結構安裝過程中，需要進行實時監測，了解支撐結構的變形情況。 如果發現支撐結構變形過大或出現異常情況， 需要及時進行調整或加固，以保證支撐結構的穩定性。

5 深基坑施工質量控制和安全管理

在深基坑的施工過程中， 必須嚴格控制深基坑的施工質量，并且在施工過程中對深基坑的施工安全進行管理。

在深基坑土方回填方面， 可以采用數值模擬方法強化安全管理。 該方法可以模擬土方回填過程中土方的沉降和變形情況，預測回填土的穩定性和承載能力；通過調整回填工藝參數，可以優化土方回填的均勻性和層次性，減小土方的沉降差異，提高土方的質量；在深基坑支撐安裝方面，數值模擬可以模擬支撐結構的應力和變形情況， 評估支撐結構的安全性和穩定性。 通過模擬不同支撐結構的應力分布和變形情況，選擇合適的支撐結構類型， 并優化支撐結構的安裝方法和施工順序。 數值模擬還可以模擬施工過程中的監測和調整，通過實時監測施工現場的數據，對施工工藝進行調整和優化，確保施工的安全性和質量。

施工前，應建立完善的施工質量監督體系，負責對土方開挖、支護結構、鋼筋加固、安全防護等建筑質量內容進行全面監督。 同時需要對施工現場的各個工程環節進行實時監控。

1）施工時，要選用符合標準要求的機械設備，若設備損壞或老化，應及時修理或更換，以確保設備的性能和功能符合施工需要。 還需要加強各參建單位之間的及時溝通和交流，共同推進施工質量的控制。

2）對施工操作規范進行明確，加強對施工人員的培訓和管理， 并在施工現場進行審批， 確保施工操作規范性和一致性。 在施工完成之后，應編制詳細的質量檢測報告，明確詳細的測量數據，記錄和評估施工過程中可能出現的質量問題，提出解決方案和改進措施。

3）在深基坑施工過程中，最主要的是對基坑周圍環境的保護，保證深基坑周圍建筑物及道路的安全，此外，還應加強對深基坑周圍地下管線及地下設施的保護。 通過監測點的水平位移和豎向位移對基坑的安全情況進行監測。 在深基坑施工過程中，應對深基坑周邊的建筑物進行變形監測，一旦發現異常情況，應采取相應措施進行處理。 對于深基坑周圍的道路也需要進行監測，一旦發現路面有下沉或隆起情況出現，要立即采取措施對其進行處理。

4）加強對深基坑施工過程中的安全管理。 深基坑施工需要加強安全防護措施。 針對各種施工環節制定安全標準和工作操作規程，安排專人負責安全管理，加強安全督導和監控。同時，設置安全防護標志和設施，對施工人員進行安全教育，注重施工安全。

5）深基坑施工需要進行合理的施工組織。 按照施工計劃和進度，合理安排土方開挖、支護結構安裝等施工工序，確保施工效率和質量。 同時，密切協調各方工作，提前預測并解決可能出現的施工問題，不斷提高施工過程中的效率和質量。 同時，需要對施工人員進行專業的培訓和管理。 加強施工人員的技能培訓， 提高施工管理水平， 加強對施工隊伍的管理和監督，保證施工人員操作規范，確保施工的安全和質量。

6）加強環境保護措施。 采用合適的土方開挖方式和排水方式，確保施工過程中對周邊環境造成的影響最小化，保護地下水和周邊土壤的質量，減少噪聲和粉塵的污染，降低施工對周邊居民的影響。

6 結語

隨著城市化進程的不斷加速和高層建筑、 地下工程的不斷增多，深基坑支護的監測與施工技術變得越發重要。 深基坑支護安全對于整個工程的安全和順利進行至關重要。 通過對地面沉降、支撐結構變形、地下水位變化等參數的實時監測和分析，可以及時發現和預防潛在的安全隱患，保證工程的穩定性和安全性。 同時，應注重優化支護結構的設計和施工方法，提高其穩定性和耐久性。 此外，加強對施工過程中的工程質量和安全的監管，確保深基坑工程的順利完成。