对某基坑施工监测的几点看法

【摘要】通过基坑监测的过程，综合岩土工程勘察报告、各相关规范及设计要求，分析了基坑监测要点及监测实测数据与规范要求间的差距，在取得施工经验的同时增强了对规范要求的理解。

【关键词】基坑支护；水平位移；应力；基坑监测

引言：随着经济的发展，城市化步伐的加快，为满足日益增长的市民出行、轨道交通换乘、商业、停车等功能的需要，在用地愈发紧张的城市中心，结合城市建设和改造，开发大型地下空间已成为一种必然，诸如高层建筑多层地下室、地下铁道及地下车站、地下道路、地下停车库、地下街道、地下商场等多种地下民用和工业设施等。地下空间开发规模越来越大，大者可达几十万平方米；基坑的深度也起来越深，如上海地铁四号线董家渡基坑则深达41m。这些深大基坑通常都位于密集城市中心，常常紧邻建筑物、交通干道及各种地下管线等，施工场地紧张、施工条件复杂、工期紧迫。所有这些因素导致基坑工程的设计和施工的难度起来越大，重大恶性基坑事故不断发生。而基坑监测，作为基坑施工中的重要一环，对基坑施工起动态指导及安全预警的作用。本文通过工程实例，提示了设计及规范要求与现实施工质量、规范要求与支护结构实际变形值之间的差距。

1 .项目背景

拟建场地位于厦门市集美区建南路东侧，北临华舒酒店，南临宁宝世家公寓，东临烤鳗厂，西临建南路，如图1所示。拟建建筑物为四层办公及宿舍楼，框架结构，设二层地下室，基础桩型采用静压预应力管桩。

拟建办公宿舍楼地下室层数为地下二层。基坑北侧红线与已建华舒酒店地下室外墙相接，华舒酒店纯地下室为地下一层，埋置深度为4.5米；西、东侧红线外3米为现状围墙，西侧围墙外为市政道路（建南路），东侧围墙外为空地；南侧13-20米为现状围墙，围墙外为市政道路。

地下室基坑约呈正方形，边长约35m。场地±0.00相当于黄海高程13.83m，基坑开挖深度为10.70m。

与基坑有关的主要地层自上而下分别为：1杂填土、2残积砂（砾）质粘性土。

本基坑工程侧壁安全等级为一级，本工程采用桩锚与自然放坡联合支护体系，基坑侧壁安全等级为一级，重要性系数γ=1.10。

2 .施工监测

为确保施工安全和基坑开挖的顺利进行，应进行全过程的施工监测，以便及时掌握施工全过程围护结构、周围土体的受力与变形情况，及时掌握基坑开挖对周围环境，尤其对建筑物、道路的影响程度，以便在监测信息指导下，及时采取有效措施、调整施工方案，避免基坑开挖的重大事故发生，减少事故带来的经济损失和社会影响。

2.1监测项目

基坑监测点的布置从周边环境的监测和基坑支护结构监测两方面考虑。综合业主提供的资料，基坑围护方案中对施工监测的要求及本工程特点，考虑本监测工程设置以下几方面的监测内容：

1、周围地下管线变形（沉降、位移）监测；

2、基坑外地下水位监测；

3、深层土移（测斜）监测；

4、围护墙顶变形（沉降、位移）监测。

5、锚索应力监测。

6、围护桩身钢筋应力监测。

2.2监测点的设置

1、监测点、后视点、水准基点应设置在基坑施工影响范围外。

2、沉降和位移监测点应设在灌梁上，间距不宜大于20m。

3、地表开裂，宜采用标记法进行观察和比较，有裂缝时，先测量其宽度并做好记录，然后用水泥浆灌实抹平，必要时可拍照留存。

2.3 监测精度及所采取的技术措施、报警值

2.3.1、技术措施

1） 为了确保各项监测项目的精度，投产的仪器必须按规定内容检查标定其主要技术指标，仪器检查合格后方能使用，并做记录归档。遇特殊情况（如受震、受损）随时检查、检定。不合格仪器坚决不能投产使用。

2）水准测量宜采用闭合或附合路线观测方法。

3） 尽量做到测量定人，定仪器；观测数据不得随意涂改，测量数据有疑问时，应做至反复观测寻找问题原因。

2.3.2、报警值要求

各监测项目变形量或测量值接近或到达报警值时，应及时发出预警报告或报警，并提请业主及有关单位注意。根据设计规定，报警值如下：

1）基坑周边地面沉降量≤40mm，且沉降差大于3‰，坡顶水平位移接近40mm，桩顶位移≤30mm，桩身沉降接近20mm，支护桩内力接近70%f，锚索应力接近80%f（f为应力设计值），深层水平位移接近50mm。地下水位变化累计值≤1000mm，日变化速率500mm。

2）支护结构水平位移速率连续几天急剧增大，如每天位移>3mm，且不能收敛。

3）地下水位变化累计值≤1000mm，日变化速率500mm。

4）邻近建筑物的不均匀沉降已大于《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）规定的允许沉降差或建筑物的倾斜速率连续三日大于0.0001H/d（H为建筑物承重结构高度）。

5）基坑底部或周围土体出现可能导致剪切破坏的迹象或其它可能影响安全的征兆（如流砂、管涌、隆起、陷落、或较严重的渗漏等）。

6）基坑支护结构的锚管体系出现过大变形、压屈、断裂、松弛或拔出的迹象。

7）周边建筑的结构部分、周边地面出现较严重的突发裂缝或危害结构的变形裂缝。

若出现上述情况之一时，应立即报警，情况严重时应立即停止施工，并采取应急措施。

当位移接近或达到预警值时，或建筑物底部或周围土体出现可能导致剪切破坏的迹象或其他可能影响安全的征兆（如流砂、涌土、隆起、陷落等）时，应立即报警，确定可能采用的应急措施，排除险情。

3 .监测结果与经验总结

施工过程中，各施工班组的配合、项目部的统筹安排及科学施工至关重要，本工程从基坑开挖到底板浇筑过程中，发生了以下几件事情值得警惕：

（1）按相关规范及施工组织设计规定，土方开挖应当遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则，但具体施工过程中，总会或多或少地违背此原则。在基坑开挖前期（5月24-28日），项目部安排在基坑东侧先浇筑塔吊基础，在13号监测点位置一次性挖土到基坑底标高以下两米，致使东基坑东侧土移过大，13号监测点位置两根围护桩与灌梁连接处桩身开裂，裂缝长度达1米，裂缝宽度达2毫米。梁顶位移达67毫米。如图1所示，局部监测点位移累计值、单日变化值均超预警值。

图1：华能基坑11-18#点水平位移累计值变化表

（2）锚索应力变化时程曲线如图2所示。可以看出，各剖面锚索受力情况随开挖及锚索的增加而出现不同的受力情况。当仅一层锚索时，基坑超挖，锚索应力超过预警值，但小于设计值。增加锚索及钢管斜撑后，锚索应力保持在一定范围，基本满足工程施工要求。

图2 华能基坑MS1～MS7应力变化时程曲线图

（3）钢筋应力时程曲线见图3。应力以拉力为正值，压力为负值，钢筋应力计安装于冠梁下约4.5米处。北侧及东侧基坑超挖时钢筋应力较大，应力增长速度快。在7月15号增加的锚索及支撑钢筋受力后，钢筋应力小幅降低，坑壁较稳定，应力计的受力变化较小，逐渐保持在一定的范围内。钢筋应力受拉部分超预警，但未达设计值，受压部分受力较小，虽然超挖导致围护桩顶部分砼开裂，但围护桩仍正常工作，能满足设计要求。

图 3 华能基坑YL1～YL7号监测点钢筋应力时程曲线图

（4） 在整个基坑四周共布置4个水位观测井，由于基坑支护体采用明排结合管井降水，水位降低至3.6米左右后保持相对稳定。从整个监测过程，基坑周边水位基本保持相对稳定，基坑降水未对周边水位造成过大变幅，未对周边环境造成不良影响。

（5）由于在支护桩中时埋设测斜管较困难，采取了在支护结构外侧的土体中埋设测斜管，通过观测桩后土体的水平位移变化情况来间接反映支护桩的水平位移情况。如图4所示。基坑北侧及东侧未按规范要求开挖、超挖，变化曲线明显，且超预警值较大，而其余两侧因正常开挖，则变化不大。测斜孔处于钻孔灌注桩+混凝土冠梁支撑处，基坑顶部水平位移受支撑约束影响明显，曲线呈“鼓肚形”特点，随深度增加，水平位移最大值的位置逐步下移，最大位移出现在3-6m左右。另外由其位移――深度曲线图可以看出，在深度为10m的位置存在突变的现象，分析后可以看出，该处位于基坑开挖底标高附近，受被动力区土压力的影响，水平位移相对减小。

图4 CX1深层水平位移

（6）基坑东侧塔吊安装后，13号监测点的位移变化渐趋稳定，但施工队于北侧开挖时仍然是随意超挖，于5月26-28日一次性挖到基坑底面标高，导到基坑北侧东北角和西北角的围护桩于桩顶与灌梁连接点相距约1米处开裂，北侧桩顶位移单日达48mm，远远超过预警值。为防止安全事故发生，发现问题后立即安排坑底部位回填，于北侧增设两排锚索，于东北角和西北角加设斜撑。增设了两排锚索及斜撑后，北侧位移变化较小。详见下图5。

图5华能基坑1-10#点水平位移累计值变化表

裂纹详见图6：（基坑北侧未分层开挖，围护桩顶距冠梁约1米处开裂）

图6 裂纹示意图

（7）应确保地勘报告的准确性。本次地质勘察期间，按规定应布置基坑孔，基坑孔距基坑开挖范围线应相当于基坑开挖深度的2-3倍，即基坑孔应于距北侧围护桩20-30米的距离。受周边环境的限制，本基坑四周均都不具备此施工条件。基坑北侧灌梁距华舒酒店车道仅约10米。而勘察外业施工时，华舒业主（亦此基坑建设方股东）强调拟建基坑与酒店间下方为已建华舒地下室，孔无法布置、施工。当基坑设计时对基坑土体套用基坑开挖范围内土层残积砂（砾）质粘性土抗剪强度指标C、Φ值，开挖期间、当华舒供水管破裂导致北侧坑壁大量渗水、土体较大位移时，建设方才告知说基坑北侧与酒店交接处为预留地下室接口，地下室接口施工时回填的是素填土！前期酒店地下室开挖时采用放坡开挖，酒店门口地下留有一跨地下室未施工，这也正好解释了北侧位移一直异常的现象。

锚索自由段渗入基坑，导致基坑北侧桩顶位移较大的变化，经抢修、止水后北侧桩顶位移变稳定。此次变化也能从北侧各监测点位移变化曲线中可以体现。

（8）科学设计，保证足够的保险系数。基坑设计期间，建设方多次要求设计要考虑建设方的投资成本，但我方坚持必要的安全系数，坚持要求保证围护桩的配筋率、桩身砼强度及桩身直径应满足安全要求。经开挖期间的多次突况证明，若不坚持必要的配筋率、桩身砼强度和桩身直径，在基坑开挖期间，东侧和北侧的一次超挖到底的做法将导致重大安全事故。从表面看，局部桩身开裂，但主要受力钢筋还在起主导作用，确保基坑侧壁安全稳定。

（9）相关规范指标的参考性。根据基坑设计规范，基坑变形的监控值：对于一级基坑，围护结构墙顶位移监控值为3cm，围护结构墙体最大位移监控值为5cm，地面最大沉降监控值为3cm。而本基坑北侧及东侧监测点位移远超规范要求。针对施工而言，监测方提出预警，相关施工方也未及时做必要的防范工作，这对安全管理也提出了极大的挑战。

结语：

基坑施工涉及的安全因素众多，安全事故的影响也较大，只有相关参与方积极合作，将隐患消灭于萌芽状态，才能为后期的安全、进度、质量赢得坚实的保障。

参考文献

[1]《基坑工程手册（第二版）》

[2]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）

[3]《建筑基坑工程监测技术规程》（GB50497-2009）

[4]《建筑地基基础技术规范》DBJ13-07-2006