深基坑工程施工安全監測與預警

劉鐸

摘要：近年來，隨著經濟的發展，在現代城市建設中，地鐵工程、高層建筑等工程中大量存在深基坑工程。深基坑工程是國家規定的具有較大危險性的工程之一，其事故的原因是多方面的，其中比例最大的是支護原因?；庸こ虒嵺`中既要考慮支護結構的強度和變形，也要考慮基坑變形影響所及的周邊環境?；又ёo系統通常為臨時設施，安全儲備小，風險較大，工作狀態和工作條件較復雜。不確定因素很多。因此，在施工過程中進行動態監測和控制是一個不容忽視的重要環節。深基坑工程現場監測的內容一般包括支護結構的水平位移、鄰近建筑物的傾斜位移和鄰近道路的沉降等。監測人員應及時對反饋的信息進行分析，及時發現問題并進行預警，以減少事故的發生。

關鍵詞：深基坑；變形監測；安全預警

引言

由于土地資源有限。城市建筑開始大量向高空和地下兩個方向發展。深基坑工程也隨之越來越多。且表現出多開挖越來越深的特點局部地質條件相對較好的地區已經開挖深度達到30米。然而，在發展過程中基坑事故不斷發生。

1.工程概況

某大廈工程位于**大街南側?？偨ㄖ娣e約28000m2。地下3層。地上11層。為單體建筑。主要功能地下為停車庫（含六級人防物資庫）、餐飲。地上為商業用房與辦公用房。建筑總高度45m，地下室底板埋深約13.2m，基坑開挖深度達14m。項目周邊關系詳件表1。

1.1工程地質條件

場地地形較平坦。場區內無不良地質現象：地下室埋深范圍內土層為人工填土層、粉質粘土層?；A持力層為中粗砂層。土質密實，無軟弱下臥層。地基承載力為270Kpa。

1.2水文地質條件

勘察期間實測第一次層靜止水位標高21.67～22.33m（水位埋深22.0～22.8m之間）。地下水對混凝土結構無腐蝕性。地面以下20m深度范圍內飽和粉土與砂土不發生液化。近3-5年最高穩定水位標高26.00m?；硬恍杞邓?。

2.基坑支護結構設計

采用鉆孔灌注樁加2道鋼支撐加錨桿的支護形式。護坡樁直徑600mm，間距1300mm，樁長17.5m，樁體強度C25，樁間采用掛網噴射混凝土保持樁間土穩定。樁體上部冠梁600mm寬。400mm高。第一道鋼支撐位于地表下3.5m處。為兩根25b槽鋼。錨桿為3-7φ5預應力鋼絞線，一樁一錨。錨固段14m。自由段7m。預加力250KN；第二道鋼支撐位于地表以下8.0m處。為兩根28b工字鋼。錨桿為5-7φ5預應力鋼絞線。一樁一錨。錨固段19m，自由段5m，預加力400KN。因西側高層住宅下有工程樁。錨桿入射角度為30°，其余錨桿入射角度為15°。

3.基坑監測

本基坑工程監測依據《工程測量規范》（GB50026-2007）、《建筑基坑工程監測技術規范》（GB50497-2009）及《建筑變形測量規程》（JGJ8-2007）進行監測。基坑總長236m，最大開挖深度14m，基坑安全等級為一級。

3.1監測要求及項目

3.1.1觀測前對所用的儀器按有關規定進行校驗。并做好記錄。使用過程中不得隨意更換。

3.1.2首次進行觀測。應當增加觀測回數。一般取2～3回的觀測數據作為初始值。

3.1.3固定觀測人員、觀測線路及觀測方式

3.2監控量測方法

3.2.1建筑物傾斜監測

（1）布點方法

布點時?？捎脹_擊鉆在建筑物的基礎或墻上鉆孔。然后放入長200～300mm。直徑20～30mm頂端磨圓的彎曲鋼筋。四周用水泥砂漿填實。土方開挖前應當進行建筑物沉降點初始值的采集。初始值的采集應不小于三次。量測時間應固定在同一時間段內完成。以消除外界變化對量測結果的影響。

（2）測點布設結合本項工程實際情況。需重點監測的建筑物有3座：

①基坑西側的高層住宅樓：在住宅樓各角點布設1個測點。合計4個測點；②基坑東側的湖廣會館：鄰近基坑側，順基坑方向在結構角點分別布設2個測點，長邊中點增設2個測點。合計4個測點；③基坑南側的磚混結構：鄰近基坑側，順基坑方向在不同結構分界處分別布設2個測點（觀測不同結構差異沉降）。合計4個測點。

3.2.2地表（道路）沉降監測

布設地表沉降測點。一方面可直接觀測基坑開挖對鄰近地層變形影響狀況。另一方面也可通過對同一位置地表沉降與建筑物沉降的對比分析。推斷建筑物基礎相對地層的沉降情況。從而更全面把握建筑物沉降狀況。

地表沉降通過地表樁的沉降測量數據變化來反應。標準地表樁采用φ20的鋼筋。通過鉆機成孔揭露至凍土0.5m以下深度原狀土內。將鋼筋植入孔內。并于底部澆注水泥砂漿與原位土體接觸。在頂部位置做好套筒及加蓋保護裝置。采用精密水準進行監測。

3.2.3監控量測頻率

（1）根據《建筑基坑工程監測技術規范》（GB50497-2009）中表7.0.3要求。結合以往類似工程經驗。通常情況下?；邮┕るA段對周邊建筑物的監測可按照表3所制定的頻率進行監測。

若監測過程中發現異常情況。則可根據實際需要隨時調整監測頻率，以保證工程安全。

（2）根據《建筑變形測量規范》（JGJ8-2007）中第5.5.5條要求。確定施工期間公建項目建筑物自身沉降監測頻率如下：

建筑物自身沉降監測在基礎完工后開始觀測：建筑物每加高1～5層觀測一次。若建筑施工均勻增高。則至少在增加荷載的25%、50%、75%和100%時各測一次；施工過程中若暫停工，在停工時及重新開工時應各觀測一次。停工期間可每隔2～3個月觀測一次。

觀測過程中。若有基礎附近地面荷載突然增減、基礎四周大量積水、長時間連續降雨等情況。均應及時增加觀測次數。當建筑突然發生大量沉降、不均勻沉降或嚴重裂縫時。應立即進行逐日或2～3天一次的連續觀測。

4.監測警戒值

根據規范及警戒值的確定原則。結合工程實踐經驗。將本工程的警戒值確定如下：

（1）樁頂冠梁水平位移不超過dOmm，偏移速率不大于5mm/d。

（2）地表及道路沉降值不超過30mm。沉降速率不大于3mm/d。

（3）相鄰建筑物的沉降及傾斜：相鄰兩監測點的最大沉降差不超過3‰。

5.基坑監測結果及分析

每次監控量測工作結束后，原始數據經過審核、消除錯誤、誤差和取舍之后。可供計算分析。并應當按照要求定期提交監控量測資料、簡報。監控量測資料整理應及時。當發現數據有錯誤時，及時改正和補測，當發現測值有明顯異常時。應迅速采取相應措施。

獲得一定數量的監控量測數據后。可根據已有的監控量測數據進行整理分析。及時進行基坑安全預警。

由于監測周期較長。監測數據眾多。本文只對基坑開挖至基坑回填期間部分測點每周的數據進行整理分析。

通過地表沉降監測報表及曲線圖、道路沉降監測報表及曲線圖、建筑物傾斜監測報表及曲線圖、樁頂冠梁水平位移監測報表及曲線圖中。可以看出各監測點的變化較小。變化較為均勻。均未達到警戒值。均在要求范圍內。

按照深基坑工程施工監測的安全標準。對可能存在的危險進行監測。對存在的預警值進行判斷。確定深基坑圍護結構標準。確保深基坑圍護結構標準的安全可靠性。依照建筑物地下管線布局，設計出最優的設計方案。提出良好的改進建議。需要對建筑物地下管線的沉降問題進行分析。加強支護體系的管理。對基坑底部存在的開挖產生的裂縫進行處理。增加支護。加強施工進度的管理。按照預定產生的裂縫進行施工。確保施工結構的穩定性。地下管線需要對水位進行測量和分析。準確的判斷靜水位值。采用動態水位信號分析的方法進行監控。確保動態監測判斷的合理性。逐步完善后續基坑開挖的施工效果。

6.結論

通過對某大廈工程深基坑開挖變形監測的設計與實施。有如下認識：

（1）水平位移變化量隨基坑開挖深度的加深而逐步加大。水平位移累計變化量持續增加。基坑的水平位移量大部分都在該階段完成。從位移量來看。各段水平位移量總體上呈現出中間大、兩端小的特點，說明拐角地段支護結構變形較小，相對比較穩定。

（2）基坑開挖對基坑周邊的道路影響較大，對建筑物的沉降影響較小。建筑物各個觀測點在整個過程緩慢下降，在底板澆筑完后。曲線已呈近似水平狀。但道路各觀測點開挖期間下降較快。在底板澆筑完后。曲線逐步趨于水平狀。因建筑物距基坑相對較遠。且基礎樁較深。未有較大影響。

（3）基坑開挖對周邊建筑物的傾斜影響不大，相對比較穩定。一直在可控范圍。

通過本基坑工程施工支護結構的水平位移、鄰近建筑物傾斜位移和鄰近道路的沉降監測。有效地進行了施工安全控制。根據工程施工進展情況和監測數據的分析。及時進行了安全預警。實現了信息化施工。

7.結束語

綜上所述。深基坑施工中需要對施工進行安全監測。分析施工監測理論標準。對施工實際監測可能出現的問題進行研究。在施工中嚴格的遵守施工制度管理。做好安全監測提高安全預警技術效果。通過合理的監測和預警。逐步完善可能存在施工問題的處理。確保施工安全效果的有效解決。優化施工設計水平，降低施工造價，提高施工工程成本控制管理。