基坑监测与信息化施工在合肥某深基坑工程中的应用

摘要：文章以合肥某深基坑工程现场监测为例，阐述了在深基坑施工过程中基坑监测与信息化施工的必要性和重要性，提出了基坑监测与信息化施工中应注意的问题。该工程基坑监测与信息化施工的实践将为今后类似工程，尤其是城区狭窄地带、紧邻周边建筑物的工程的设计和施工提供有益的经验。

关键词：深基坑；信息化施工；基坑监测；实测数据

中图分类号：TU753文献标识码：A文章编号：1006-8937（2012）05-0121-02

随着城市基础设施的建设飞速发展，特别是高层建筑和地下建筑物的增加，使地下空间利用需求大增。这也促使了深基坑朝大而深的方向发展，在以往深基坑施工过程中，曾发生不少质量事故和安全隐患。由于地质条件、环境条件、荷载条件、施工条件和外界其他因素的复杂影响，基坑工程开挖实施过程中的不确定因素很多，基坑工程的设计计算理论尚不完善。因此，利用监测信息及时掌握基坑围护结构、周边环境变化程度和发展趋势，有利于及时采取措施应对异常情况，防止事故的发生。

1工程实例

1.1工程概述

场地位于繁华的闹市区，周边道路、管网、建筑密集。北侧紧邻一街道，街道北侧为1～2 层民房（正在拆迁），民房离场地北侧约9.0～13.0 m；场地西北侧约2.0～15.0m 为三幢6~7层住宅；场地西侧10.0～16.0 m为16 层住宅；场地西南侧约5.0 m为一幢7层住宅；场地南侧约9.0 m 为四幢4~6层住宅及1~2 层民房若干；场地东侧为拆迁后空地。本基坑开挖的深度约8.0 m，为两层地下车库。

1.2工程地质条件

根据岩土工程勘察报告，场地内土层上部为拆迁建筑垃圾，②～④层为第四纪新近沉积土，主要为黄河泛滥冲洪积形成的粉土、粘性土，⑦层为第四纪一般沉积的粘土；⑧层为Q3老粘性土。

1.3水文地质条件

根据勘察揭露场地内主要的地下含水层有浅部杂填土、粉土、粉质粘土夹粉土。地下水类型为第四系孔隙潜水，接受大气降水和废黄河水的补给，以蒸发排泄为主。根据勘察期间对地下水位的观测，潜水水位埋深为0.20～2.00 m。

1.4基坑支护设计方案

本工程采用的支护方案为：

①南侧及北侧分别采用桩径1 000 mm@1 200 mm、桩径1 200 mm@1 400 mm悬臂式钻孔灌注桩进行支护，坑内侧采用水泥土搅拌桩每间隔10 m施工深5 m、宽5 m、厚2.7 m的衬墩；东侧为开阔场地，采用放坡挂网喷浆支护；西侧采用桩径700 mm@900 mm的钻孔灌注桩加一道钢支撑支护；支护桩桩顶标高-4.75 m，支点标高-4.40 m。

②基坑四周主要采用单排双轴深搅桩或者双排双轴深搅桩止水；基坑顶部设截排水导流明沟。

1.5监测结果分析及设计、施工动态调控

1.5.1地表沉降监测结果

监测结果表明，场地西侧支护结构采用排桩+一道钢支撑的部位地表沉降值较小，累计值远小于设计控制值，场地南、北两侧采用悬臂桩+坑内暗墩的部位地表沉降值较大，地表局部出现裂缝北侧D2~D5号点累计值已接近设计控制值，南侧D8~D10号点累计值超过了设计控制值，南侧地表沉降过大的原因主要是止水帷幕效果较差，因受场地条件限制该部位仅施工了单排水泥土搅拌桩，由于多处出现坑外水的渗漏情况造成的，后经排查渗漏点，统一采取注浆封堵后稍有缓解。地表道路沉降在前期土方开挖速度不快的条件下，沉降速率不大，累计沉降量缓慢增长，待土体开挖深度大于5m 至接近基坑底部时，南、北两侧的沉降速率迅速增长，主要原因是土方开挖速度过快，外侧土体的主动土压力迅速增大，悬臂排桩围护结构的抵抗变形能力较差，排桩侧向变形的随之加大，从而引起了较大的地表沉降。

由于监测及时，发现了数据变化异常，变化速率在短期内超过了预警值，监测人员立即通报建设单位、监理单位、施工单位、基坑设计单位召开紧急会议，经会议商定立即停止挖土，对一次开挖深度较大部位进行了土体回填，同时要求基坑设计单位进行设计核算，提出围护结构补强措施。设计最终是在南侧和北侧原悬臂排桩的基础上增加了一道斜撑，坑内底板施工采用由基坑中心区域向两侧逐步推进的方法，靠近围护结构的区域最后开挖，最后施工，并加快地板浇筑速度，以上措施实施后经监测缓解了沉降和水平位移变化，排除了险情。

1.5.2支撑轴力监测结果

本工程钢支撑共有3处监测点，根据监测结果，支撑受力值最大为1 500 kN。随着基坑开挖深度的增加，支撑轴力逐渐增加，直至开挖至基坑底部，轴力接近其最大值。由于本工程支撑轴力设计允许值为1 200 kN，当监测接近报警值时及时向本工程建设各方进行了信息反馈，采取了以下处理措施：

①挖除坑外主动区部分土体进行坑外卸载，减小主动土压力。

②坑内底板施工先施工基坑中心区域，靠近围护结构的区域最后开挖，最后施工，加快地板浇筑速度，减少深基坑暴露时间。

③加强监测与巡查观察，时刻关注支撑变化情况。最终虽然支撑力最大值超过了设计允许值，该部位围护结构水平位移、周边建筑物及道路沉降均在设计允许值范围内，保证了施工的顺利进行。

1.5.3基坑支护结构水平位移监测结果

根据本次监测结果显示，基坑支护水平位移量均较大，西侧支护结构采用排桩+一道钢支撑的部位大部分累计值接近设计允许的位移总量30 mm；场地南、北两侧采用悬臂桩+坑内暗墩的部位位移值较大，大部分超过设计允许的位移值，北侧SP22~SP25号点、南侧SP8~SP11号点累计值超过了设计控制值的两倍以上。在基坑开挖的过程中，最大水平位移速率出现在开挖至最终设计标高而底板还没有浇筑完成之前，尤其是南、北两侧桩体处于无支撑的悬臂状态，坑底被动区土体在此工况阶段已经基本处于塑性状态，土体强度降低非常明显，而有支撑作用的西侧，支护桩水平变形明显偏小。该项目监测数据显示规律与基坑周围地面沉降结果是一致的。在采取了上述处理措施后，有效减缓了支护的水平位移速度，未造成基坑失稳。

1.5.4周围建筑物沉降监测结果

本次基坑周边建筑的沉降观测结果显示，基坑西侧、北侧建筑物沉降量均较小，远小于设计允许值，最大的是4#点，沉降量为17.12 mm，建筑物的整体倾斜度远小于1/1000。基坑南侧建筑物沉降量接近设计允许值，房屋的倾斜率最大为0.827/1000，也接近设计控制值，距离基坑较近的低层房屋局部发现有裂缝，但经修补后不影响使用。

1.5.5地下水位观测

通过坑外水位观测可以控制基坑工程施工过程中周围地下水位下降的范围和程度，防止基坑周边水土流失，另外可以检验止水帷幕的施工质量和效果，观测基坑降水对周边环境的影响。本工程沿基坑四周止水帷幕的外侧共布置水位观测孔15个，除南侧SW5、SW6两个孔出现水位变化较大外，其余部位变化均较小，未超过设计控制值，这也说明处南侧外其它部位的止水帷幕的施工质量和效果较好。南侧止水帷幕的渗漏也是造成南侧地表沉降、围护结构、建筑物沉降过大的重要因素之一。

2基坑工程中应注意的问题

通过对本基坑监测与施工过程的分析，提出以下几个在今后的基坑工程中应引起注意的问题：

①基坑设计所采用的规范、标准是体现“技术先进、经济合理、保护环境、安全适用”原则下的最低要求，设计人员应当依据基坑的挖深、工程地质条件、水文地质条件、环境条件和使用条件等合理划分基坑侧壁安全等级，并依据基坑侧壁安全等级分别有针对性的进行设计。另外，应根据基坑支护计算合理的确定不同部位的监测报警值和允许值，报警值过大或过小都会对基坑安全带来不利影响，应根据监测对象的有关规范要求、设计要求、工程经验及既有监测对象现状拟定，并应结合现场监测成果的分析综合判定，但目前对于基坑报警值的确定还缺乏系统的研究，各地区差异性也较大，因此建议加强地区经验的积累。

②设计应考虑正常施工偏差对工程质量的影响，如止水帷幕施工偏差过大导致止水帷幕搭接不好产生渗漏、支撑构件施工偏差过大使得偏心弯矩增大等因素的影响。施工中如有因现场条件限制、工程地质条件变化等因素而产生施工偏差，应及时向基坑设计人员反馈信息，以便设计人员重新设计验算，确保工程安全。

③施工单位基坑开挖前应根据工程的结构形式、设计要求、基坑深度、地质条件、周围环境、施工方法、施工工期和地面附加荷载等有关资料，制订详细的基坑开挖施工方案，并严格遵照执行。尤其对于软土地层的基坑开挖，应充分利用时空效应原理分层、分段、对称、均衡开挖，严格限制每层开挖厚度，严格控制无支撑暴露时间，并要避免土方开挖引起坑内工程桩的偏移，及时架设支撑及浇筑混凝土地板，以减少土体侧向位移及地表沉降。

④每天进行肉眼巡视观察是基坑工程监测的一项重要内容，与其它监测技术同样重要，巡视内容主要包括支护桩墙、支撑梁、冠梁、腰梁结构及基坑周围地面、道路、建筑物的裂缝、沉陷的发生和发展情况，获取基坑状况最直观的信息。

⑤基坑施工过程中，要时刻注意地下水的动向，坑外土体内若有水的渗入将会造成土体强度降低，增加主动土压力，引起支护结构荷载变化，降低基坑工程安全度。因此，施工过程中若发现有水，必须查清水源，针对不同的情况采取适宜的治理措施。

3结论

①通过监测有效地进行了基坑施工安全控制，根据工程施工进展情况和监测数据的分析，及时进行安全预警，实现了信息化施工，及时发现问题并采取有效的技术处理措施，缓解了邻近建筑的倾斜和道路沉降，保证了基坑安全，确保了工程的顺利进行，为以后类似基坑工程的设计、施工和监测提供了参考。

②本基坑的监测结果表明采用排桩+内支撑体系与悬臂桩+坑内被动区暗墩加固相比，排桩+内支撑体系更具有可提高围护体系的整体强度和刚度以及可有效控制基坑变形的特点。

参考文献：

[1] 利戈.基坑监测与信息化施工[J].广东建材,2008,(3).