深基坑圍護結構監測技術在工程施工中的應用

戴義波

（福建省地質工程勘察院）

深基坑圍護結構監測技術在工程施工中的應用

戴義波

（福建省地質工程勘察院）

本文針對某大型公共建筑工程的深基坑圍護結構監測，闡述基坑監測的必要性，以期事先預警危險源，是深基坑質量、安全保證的關鍵，是工程建設必不可少的重要環節。本文提出利用現代科技手段進行有效監控及有效布置監測點，防范了基坑施工期間事故的發生，可供類似工程參考。

深基坑；地下室；監測內容；監測點

1　工程概況

本工程是大型公共建筑工程，工程總建筑面積為14.3萬m2。整個建筑分A、B、C三個區，其中B區C區為高層辦公大樓，A區為一個多功能劇場，A區地下室混凝土底板面標高為-7.65m（屬深基坑），A區還設有1000m2及1500m2大型機械舞臺，具有旋轉、升降、平移等功能，機械舞臺的深度要求大于地下室其他部位的深度，1000m2舞臺地坑混凝土底板面標高為-13m，1500m2混凝土底板面標高為-10.4m，形成地下室“坑內有坑”的特色。工程±0.00標高相當于羅零標高8.4m，室外現有地面標高約為羅零標高6m（即-2.4m）。

2　工程地質概況

2.1綜合地質分析表（見表1）

2.2典型地質剖面圖

圖1　地質情況剖面圖

2.3地下水文狀況

勘察探明地下水情況：第①層雜填土存在孔隙潛水，其水源為地表水和大氣降水。為非勻質含水層，富水性較弱，可采用集水明溝方式進行降水，第④層粉砂類淤泥層和第⑦層中砂夾淤泥層存在承壓水，承壓水頭分別12.5m和15.8m，下部承壓水和南側附近東西河有密切的水力聯系。

3　基坑支護設計與施工

支護結構采用沖孔灌注樁，樁徑φ600，樁的上部設圈梁和冠梁，由于舞臺位置的基坑比地下室其他部位深度相差大，在地下室基坑內對舞臺的深基坑位置增設一道支護，其中內圈冠梁的直徑約30m，外圈冠梁的直徑約60m，形成了大支護套小支護的特色。基坑降水與阻水方面，采用在支護樁外圍設計兩排φ500水泥攪拌樁，形成止水帷幕，阻止雜填土內孔隙水進入基坑（見圖2）。

表1　

4　監測內容及點位布置

根據地下室結構的特點和所處位置地質情況。地下室基坑要達到順利的施工，同時需要基坑施工監測對基坑施工及時提供危險源預警作用，確保基坑施工安全。

圖2　A區基坑圍護樁布置圖

4.1監測內容

4.1.1支護樁身變形（測斜）

測斜點沿圓形冠梁布置，內外冠梁各設4個斜測觀測孔，共計8個測斜觀測孔，編號為CXG-1～CXG-8。測斜采用先進雙向測斜儀和數據采集儀，測斜管預埋在圍護結構施工時配合進行。

4.1.2土側壓力監測點

分別在外部圈梁、冠梁以及內部冠梁各設置三組共計42個土側壓力監測點，編號為TYL-1～TYL-42，采用壓力傳感器進行監測。

4.1.3支撐結構鋼筋應力監測點

鋼筋應力監測點在內部圈梁按角度間距45°布置，設置8組，外部圈梁按角度間距30°布置，設置12組，每組兩個監測點，共計40個監測點，編號為GJJ-1～GJJ-40。鋼筋壓力計預埋在圍護結構施工時配合進行。

4.1.4圍護結構水平位移和沉降觀測點

布置圍護結構水平位移和沉降觀測點10個，編號S1～S10。監測隨著基坑開挖的不斷加深和地下室施工進行，監測支護結構水平位移的變化情況。水平位移主要采用坐標法，用全站儀進行監測，位移觀測點對中誤差≤1.5mm。

4.1.5周邊建筑道路沉降監測

共布設觀測點29個，其中周邊建筑物16個，路面13個。沉降觀測采用精密水準儀和銦鋼尺，按光學測微法觀測，每個觀測點在觀測順序和方法按閉合環線法進行，基準點高差中誤差應≤0.5mm。

4.2監測測點平面布置（如圖3）

圖3　A區基坑支護結構監測點平面布置圖

5　現場監測

5.1預警標準

根據現行規范、設計要求，并結合工程特點及周邊環境，提出以下預警值：

（1）圍護結構累計沉降量、最大水平位移達0.3％H（H為基坑深度），位移變化速率2mm/d；

（2）應力報警值為7000kN；

（3）周邊建筑物沉降累計30mm，道路累計沉降10mm，位移速率位移變化速率2mm/d。

5.2監測頻率

（1）在施工之前，觀測三次初始數據；

（2）在正常工況下，在基坑開挖，澆筑墊層至底板期間，每天監測一次，達到長時間降雨、位移突增或坑底涌水等非正常工況，每天應不間斷觀測，以及時提供危險預警；

（3）在正常工況下，底板澆筑至地下室封頂，每4～5d監測一次，遇到長時間降雨或位移突增的情況，每2～3d監測一次；

（4）地下室封頂至基坑土方回填期間每8～12d觀測一次，直至土方回填結束。

在監測后12h內提供監測成果，對施工過程出現的異常情況及時發出預警，以便施工過程中能及時采取措施，及時消除險情，避免事故的發生。

6　基坑開挖及監測預警

本工程土方分三次開挖：第一次開挖從現有地面（-2.4m）挖至-4.8m，然后進行外圈樁頂圈梁冠梁施工；第二次開挖從-4.8m挖至-8.6m（地下室）、-10.4m（舞臺位置），然后進行內圈樁頂圈梁冠梁施工；第三次開挖從-10.4m挖至-14.05m。整個土方開挖過程根據監測數據反映，圍護結構水平位移小，且速率穩定。

在-13m舞臺地坑混凝土底板施工完成后，地坑混凝土墻埋件無法確定，影響到混凝土墻以及-7.65m大面積地下室底板無法及時施工，監測發現外圍支護樁變形位移產生了較明顯的變化（見圖4），圍護樁樁身水平位移增大、速率突變，南側支護樁逐步向坑內位移，一旦超出警戒值，可能引起支護結構破壞的險情，為了控制和阻止南側支護樁的位移，經各方論證采取應急方案施工，決定在-7.65m底板上留施工縫，對南側-7.65底板混凝土先行澆搗。監測表明在混凝土澆筑后支護樁位移速率收斂，位移得到控制，有效避免了支護可能塌跨的事故發生。

圖4　A區外排圍護樁樁身水平位移--深度成果圖

7　結束語

實踐證明，深基坑的施工監測控制起著積極重要的指導作用，正確的預警，能夠及時預報工程險情、及時采取措施、及時消除險情、克服重大安全事故的發生。為此，在深基坑施工中，尤其在軟弱地基、復雜地質情況下更應注重利用現代科技手段進行有效的監控，以期事先預警危險源，及時發現險情，及時組織搶險，是確保深基坑安全施工的關鍵。

[1]關于印發《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》的通知（建筑質[2009]87號文）.

[2]《建筑基坑工程監測技術規范》（GB50497-2009）.

[3]王士彬，李克勤.淺談深基坑施工中應注意的事項[J].黑龍江科技信息，2010（4）：34～37.

[4]董官聰.淺談深基坑施工技術的現狀及發展[J].華章，2010（2）：12～15.

TU476.3

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1673-0038（2015）29-0267-03

2015-7-3