深基坑施工特點、環境影響、防治措施及監測

孫　銘

摘要：深基坑工程施工對周圍建筑、交通影響很大，需要采取科學方法對其進行治理，本文就深基坑施工中的環境影響、科學化施工、第三方監測進行討論，并提出防治措施。

關鍵詞：深基坑施工；環境影響；防治措施；科學化；第三方監測

1 前言

近年來隨著城市建設的快速發展，對建筑空間及交通流量的需求急驟膨脹，人們開始向地下空間尋求發展，對深基坑施工提出了越來越高的要求。而深基坑施工具有地質變化復雜、開挖難度大、工期長、費用高及對周邊環境影響大等問題，是沿海城市建設中一個亟待攻克的難題。因此深基坑施工的好壞，直接影響到基坑工程的造價和對環境的影響，具有重大的經濟效益和社會效益。

2 城市深基坑工程施工的特點

2.1 深基坑工程施工環境條件比較差。由于高層、超高層建筑都集中在城市中心區及主要街道的兩旁，建筑密度大，人口密集，交通擁擠，施工場地狹小，束縛了工程施工的手腳。

2.2 基坑開挖越來越深。業主為節約土地，充分利用原有基地面積和地下空間，設置多層地下停車場、人防、機房及消防設施，故地下結構的深度和層數相應增加。

2.3 必須設置技術可靠可行的支護結構來確保安全，還要考慮到對周圍地下的煤氣、上水、下水、電訊、電纜等管線的影響，盡可能減少對這一系列建筑及設施的損壞性影響。

2.4 隨著競爭機制的增加，業主對造價、工程進度、工程質量的要求也越來越高，相應增加了施工難度。

3 深基坑施工過程對周圍建筑、交通設施產生的影響

3.1 降低地下水位引起的影響表現為：

降低地下水位引起的地面沉降；地下水滲透破壞引起的基坑坍塌；基坑突涌導致的基土開裂。

3.2 支護結構發生變形和位移引起的環境影響表現為：

支護結構本身破壞而導致邊坡失穩；支護結構整體破壞而導致基坑隆起；支護結構發生變形和位移而引起鄰近建筑設施破壞。

4 控制基坑變形的措施：

在基坑工程設計時，應考慮有關的影響因素：

4.1 設計時，應根據環境要求選擇基坑位移的控制等級；

4.2 基坑的最大的水平位移值，與基坑開挖深度、地質條件及支護結構類型等有關，在基坑支護結構體系的設計滿足要求時，支護結構水平位移最大值與基坑底土層的隆起抗力系數存在一定的統計關系；

4.3 圍護體系的平面形狀與變形有一定的關系，從受力分析可知，圓形、弧形、拱形比直線形要好；工程實踐經驗表明，在最不利的轉角位置、墻后地面和墻面容易出現裂縫，因此，圍護樁體系的平面形狀不一定非得與底板形狀一致。

4.4 實踐表明，圍護樁根部插入較好土層中，其圍護體系的變形小，穩定性好。

基坑施工時，應考慮相關因素影響：

基坑圍護體系規律，其變形可以分為兩個階段，一是開挖到設計標高時的變形，二是到底板結束時的位移。而第二階段的變形與基坑暴露時間有關，暴露時間越長，風險性越大。

基坑工程的受力特點是大面積卸載，坑周圍和坑底應力場從原始條件逐漸降低。基坑暴露后，及時鋪設混凝土墊層對保護坑底土體不受施工擾動、土體應力松弛具有重要作用；基坑周邊超載，增加墻后土體壓力及滑動力矩，降低圍護體系的安全度；由于大量卸荷，坑周圍應力場變化，地面或多或少會產生許多裂紋，降雨或施工用水進入土體會降低土體的強度，并增加土壓力。

施工中設法減少土體中有效應力的變化，提高土的抗剪強度和剛度，為此必須：

在基坑開挖過程中和開挖后，應保證井點降水的正常進行；盡量減少基坑坑底的暴露時間，盡快澆筑墊層和底板混凝土；必要時，在開挖前對坑底土體進行局部加固處理。

5 第三方監測

5.1 第三方監測的目的

第三方監測是在深基坑施工期間由獨立于施工單位和業主的專業測繪單位對施工區域外一定范圍內的地表、道路、管網、重要建(構)筑物等進行沉降和水平位移監測,為業主提供及時、可靠的用以評定深基坑施工對周邊環境影響的監測數據和信息,并對可能發生的安全隱患或事故進行及時、準確的預報,讓有關方面有時間做出決策,避免事故的發生。

5.2 第三方監測方案

5.2.1 監測內容及范圍

第三方監測的范圍為地下結構物外緣兩側30m范圍內的地下及地面建筑物、構筑物、地下管線、地表及道路等。

第三方監測內容包括：①建(構)筑物的沉降、傾斜、裂縫觀測及成因分析；②土層水平位移(測斜)監測及水位監測；③周邊重要交通設施,如橋梁、立交橋、人行天橋、鐵路等沉降和傾斜監測；④道路及地表沉降觀測；⑤地下管線沉降監測；⑥基坑圍護結構變形監測

5.2.2 監測點位的布置

第三方監測主要是檢查深基坑施工對其周邊環境的影響。監測點布設應充分考慮主體施工特點及地形、地質特點和測量方法的可行性,點的疏密程度要既能較好地反映基坑周邊的變形情況,又能滿足監測的精度要求。根據監測對象的不同采用不同的布點方式：①重要的建(構)筑物一般每棟樓房埋設4~6個監測點,點位埋設在樓房立柱上,立交橋則埋設在橋墩上。②道路及地表監測點一般布設平均間距40m左右。③地下管線主要針對給水和煤氣管線,每隔30~50m布設一個。

5.2.3 觀測頻率和周期

第三方監測的觀測頻率視監測斷面距開挖面的距離和沉降速度而定,當出現較大的絕對沉降或不均勻沉降時加應大監測頻率。當地表、道路監測點的沉降速率大于3mm/d,建(構)筑物沉降速率>1.5mm/d,地下管線監測點的沉降速率>12mm/d時,監測頻率應改為1次/d。

每個監測對象的監測周期分為3個階段：施工前期,施工期和穩定期,施工前期是指尚未施工的時間,該階段只需對監測點施測一次,取得各監測點的初始測量值；施工期指監測點施工開始到施工結束為止；穩定期是指土建施工結束后的繼續跟蹤監測階段,一般一個月或兩個月觀測一次,直至最后3個觀測周期的變形量小于觀測精度為止。

5.3 第三方監測控制標準

第三方監測控制標準是為了確保監測對象的安全而設置的最大允許變形值,當監測點的變形值達到控制標準的80%時應提出預警,當監測點的變形值達到或超過控制標準時應及時向有關部門報警。

5.3.1 沉降變形控制標準

樁基建筑物沉降允許值為-10mm；天然地基建筑物沉降允許值為-30mm； 地下管線、地表及道路沉降允許值為-30mm；地表及道路隆起的允許值為+10mm。

5.3.2 位移變形控制標準

基坑維護結構的位移變形控制標準為：墻體變形量與開挖深度之比F應小于0.7%； 地下水位監測的控制標準：報警值為累計變化5m,預警值為累計變化4.5m。

5.4 數據處理

5.4.1 數據處理的內容

數據處理工作包括對觀測成果進行粗差檢驗和平差計算,變形值的計算與分析,圖表和報表的編制以及監測報告編寫等。

5.4.2 數據處理方法

第三方監測數據種類多,數據量大,時間緊,快速、即時、準確地進行數據分析和處理并將監測信息反饋給業主是一項繁雜的工作。采用人工進行數據管理、檢索具有工作量大、速度慢、不直觀、變形分析易出錯、難于綜合全線或同一區段的各類不同來源、不同類型的監測數據信息等缺點。因此,建立第三方監測信息管理系統,實現對第三方監測數據處理的快速、及時、自動化以及實時動態管理,成為第三方監測數據處理的有效方法和途徑。

6 結束語

總之,深基坑施工是一個比較優復雜過程,其影響面較大,應采有科學的方法進行針對性的處理。怎樣作出一個定量的分析，有待各方專業人士不斷的探索。

參考文獻

[1]JGJ/T8-97.建筑變形測量規范.

[2]王宏鐵。深基坑支護工程新技術（第1版）[M].環境出版社