深基坑监测及安全性影响因素分析

陈清圳

摘 要：文章利用变形观测仪器，对一个典型的基坑不同位置监测点变形速率、绝对变形量等量值、变形量等进行测试，从理论上对土性参数进行了验算，继而对基坑在各个工况下的安全系数进行了分析。结果表明：如果在基坑顶部开挖过程中，有方向相反的反复开挖过程，就会造成不同程度的局部损坏，同时基坑边坡安全性与施工水环境、填土力学参数、基坑边坡设计等有直接的关系。

关键词：深挖填土；基坑监测；安全性

中图分类号：U443.15 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）11-0162-02

在土木工程的施工过程中，加强对工程安全性的分析以及实时监测是工程项目管理重要的内容，特别是软基地区，在基坑开挖过程中，加强对基坑的监测，能够提高施工的安全性，同时为基坑施工提供基础依据。在基坑开挖工程中，周围环境因素也会对工程施工造成一定的影响，包括基坑周边建筑结构物、地下管道等。基坑开挖过程会造成一定程度的基坑土体变形、沉陷或位移，对地下管线以及周边建筑物造成严重影响，必须加强现场检测，并做好对基坑边坡的安全性分析。

1 工程概况

某办公楼房共九层，地下一层，地基埋深深度为5 m，基坑长58 m，宽50 m，开挖深度为6.2～8.4 m，在这一开挖深度范围内，基坑开挖土层以填土为主。施工场地中的工程地质与水文情况为：

第一层主要以杂填土、淤泥质土为主，其中杂填土厚度为2.20～7.00 m，土层中主要为粘土，并伴有少量的碎块；淤泥质土厚度为0.20～1.30 m，土层中主要为粘土，并伴有少量的植物根系、粉砂等。

第二层为粘土层，厚度为0.30～1.80 m，该土层中伴有少量的铁锰矿物，夹杂有粉质粘土，标贯修正平均击数为10.3 m，重型动探修整后，平均击数为5.04 m。

第三层为圆砾层，厚度为0.30～2.40 m，该层中局部区域含有卵石，重型动探修正后平均击数为14.76 m。

对本工程基坑进行监测，其中观测点共有八个观测点（C1～C8），八个观测点处于不同的位置，对基坑水平位移以及沉降进行观测。

基坑宏观变形破坏，基坑开挖深度近2 m时，第一层土钉施工完毕，开始实施监测工作，因开挖速度过快导致边坡土体变形过大，使靠近C6测点处埋于地面以下约1 m的自来水管被拉裂，大量的水灌入基坑周边土体。第二天在C2点～C3点处的边坡出现“鼓肚子”现象，且在C3点附近基坑发生局部坍塌。在沉降观测点C5附近，室外墙脚处的混凝土地面发生了沉降，总沉降量约4 mm；在C6、C7点附近，室外墙脚处的混凝土地面发生往外偏移3～10 mm。

2 基坑监测结果分析

基坑监测结果如图1～图3所示。

通过上图可以看出：

①对基坑水平位移监测中，一共经历了三个变形突变阶段，其中在水管断裂后，观测点4中观测到的本次位移以及累计位移都是最小值。同时由于基坑周边有建筑工程施工正在进行，对土体具有一定的扰动现象，加上该施工场地地下含水量较为丰富，使得土体在基坑开挖过程中出现反复运动的情况。

②在基坑开挖后期，从上图中可以看出基坑变形量明显增加。在基坑回填部分土体后，会对基坑起到反压效果，促使基坑壁的土地外移，从而造成基坑位移变形量突变。

③在3月24日局部发生坍塌沉降后，沉降变形量又一次发生突变，基坑中灌入大量的水，在短时间内发生下沉现象，表明基坑会受到水的影响。

④在工程采取有效的止水措施后，沉降量明显降低，周边建筑物的沉降量也得到了有效的控制，说明基坑稳定性受到水的影响。在止水后，后期基坑开挖，周边建筑物沉降变形量趋于稳定。

3 基坑安全性影响因素分析

在基坑工程施工过程中，对基坑安全性影响的因素主要包括监测工作布置、施工水环境变化、支护设计等，具体体现在以下几个方面。

①对基坑的监测工作是整个基坑工程项目的重点，必须保证监测结果的准确性。

而影响监测结果的因素各种各样，包括观测者、仪器、基准点位置、观测路线选择等等，其中观测点布设对监测结果具有重大的影响。本工程中设置的水平位移观测点都设置在基坑顶部，能够反映基坑顶部水平位移的变化情况。在具体的监测过程中，当基坑壁整体往外或是整体往内位移时，基坑顶部与基坑底部的位移方向一致，监测数据能反映实际变化情况；当基坑壁土体沿着滑裂面向下滑动时，基坑顶部呈一个后仰的趋势，基坑顶部的位移方向与基坑底部的位移方向相反，监测数据不能反映基坑的实际变化情况。所以，不仅需要在基坑顶部布置观测点，还需要在基坑开挖过程中，在下方相应位置布置相应的观测点，能够准确的反映基坑中部以及底部的变形、位移情况，及时的分析数据，以便掌握基坑实际位移变形情况。

②在基坑中灌入大量的水，对基坑边坡安全性会造成很大的影响，会增加粘土的饱和度，使得土体粘聚力以及内摩擦角降低，消弱了土体的抗剪力。在这种情况下，为了保证工期，施工单位的开挖速度往往较快，水体的侵入更加使得土体不稳定性增加，加上土体中没有良好的排洪措施，增加了土体的静水压力以及主动土压力。由于土体抗剪力的消弱，降低了基坑滑裂面抗滑力矩，并减少了基坑坡面的安全系数，使得土体之间的锚固土钉不能充分发挥作用。

③本文对岩土勘察中相关的数据参数进行验算，选择合理的参数，并通过有效的计算方式，结果表明：土钉如果没有进行相应的试验，在选取物理参数中会有很大的难度，会给基坑设计带来一定的风险性。在具体的施工过程中，基坑顶部如果存在围墙超载现象，若没有及时的拆除，就会导致基坑失稳。

4 结 语

通过本文中相关叙述，得出在深挖填土基坑工程施工过程中，监测工作需要注意以下几个方面：

①基坑支护设计的合理性与填土层物理参数的选取具有很大的关系，还需要进行土钉试验，根据结果数据对填土层力学参数进行适当的调整。

②基坑周边如果存在超载现象，会严重影响基坑的安全性，在施工过程中应该将其拆除。

③杂填土的自立性较差，因此需要对开挖速度进行适当的控制，避免基坑处于长期不稳定状态下，对工程安全性造成影响。如果开挖速度过快，土钉打入时间就会变短，很难发挥土钉的锚固作用，不利于土体应力状态发挥。

④如果基坑外围灌入大量的水，会降低土体的抗剪力，增加土体静水压力以及主动土压力，使得土钉与周围土体的摩擦力下降，降低了土钉的锚固作用，严重情况会导致基坑坍塌。

⑤对基坑水平位移的监测，不仅需要在基坑顶部布置观测点，同时还需要随着基坑开挖深度，逐步在下方设置观测点，保证能及时掌握基坑水平位移的真实情况，为基坑安全性分析提供依据。

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