深基坑工程施工安全监测与预警

刘铎

摘要：近年来，随着经济的发展，在现代城市建设中，地铁工程、高层建筑等工程中大量存在深基坑工程。深基坑工程是国家规定的具有较大危险性的工程之一，其事故的原因是多方面的，其中比例最大的是支护原因。基坑工程实践中既要考虑支护结构的强度和变形，也要考虑基坑变形影响所及的周边环境。基坑支护系统通常为临时设施，安全储备小，风险较大，工作状态和工作条件较复杂。不确定因素很多。因此，在施工过程中进行动态监测和控制是一个不容忽视的重要环节。深基坑工程现场监测的内容一般包括支护结构的水平位移、邻近建筑物的倾斜位移和邻近道路的沉降等。监测人员应及时对反馈的信息进行分析，及时发现问题并进行预警，以减少事故的发生。

关键词：深基坑；变形监测；安全预警

引言

由于土地资源有限。城市建筑开始大量向高空和地下两个方向发展。深基坑工程也随之越来越多。且表现出多开挖越来越深的特点局部地质条件相对较好的地区已经开挖深度达到30米。然而，在发展过程中基坑事故不断发生。

1.工程概况

某大厦工程位于**大街南侧。总建筑面积约28000m2。地下3层。地上11层。为单体建筑。主要功能地下为停车库（含六级人防物资库）、餐饮。地上为商业用房与办公用房。建筑总高度45m，地下室底板埋深约13.2m，基坑开挖深度达14m。项目周边关系详件表1。

1.1工程地质条件

场地地形较平坦。场区内无不良地质现象：地下室埋深范围内土层为人工填土层、粉质粘土层。基础持力层为中粗砂层。土质密实，无软弱下卧层。地基承载力为270Kpa。

1.2水文地质条件

勘察期间实测第一次层静止水位标高21.67～22.33m（水位埋深22.0～22.8m之间）。地下水对混凝土结构无腐蚀性。地面以下20m深度范围内饱和粉土与砂土不发生液化。近3-5年最高稳定水位标高26.00m。基坑不需降水。

2.基坑支护结构设计

采用钻孔灌注桩加2道钢支撑加锚杆的支护形式。护坡桩直径600mm，间距1300mm，桩长17.5m，桩体强度C25，桩间采用挂网喷射混凝土保持桩间土稳定。桩体上部冠梁600mm宽。400mm高。第一道钢支撑位于地表下3.5m处。为两根25b槽钢。锚杆为3-7φ5预应力钢绞线，一桩一锚。锚固段14m。自由段7m。预加力250KN；第二道钢支撑位于地表以下8.0m处。为两根28b工字钢。锚杆为5-7φ5预应力钢绞线。一桩一锚。锚固段19m，自由段5m，预加力400KN。因西侧高层住宅下有工程桩。锚杆入射角度为30°，其余锚杆入射角度为15°。

3.基坑监测

本基坑工程监测依据《工程测量规范》（GB50026-2007）、《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）及《建筑变形测量规程》（JGJ8-2007）进行监测。基坑总长236m，最大开挖深度14m，基坑安全等级为一级。

3.1监测要求及项目

3.1.1观测前对所用的仪器按有关规定进行校验。并做好记录。使用过程中不得随意更换。

3.1.2首次进行观测。应当增加观测回数。一般取2～3回的观测数据作为初始值。

3.1.3固定观测人员、观测线路及观测方式

3.2监控量测方法

3.2.1建筑物倾斜监测

（1）布点方法

布点时。可用冲击钻在建筑物的基础或墙上钻孔。然后放入长200～300mm。直径20～30mm顶端磨圆的弯曲钢筋。四周用水泥砂浆填实。土方开挖前应当进行建筑物沉降点初始值的采集。初始值的采集应不小于三次。量测时间应固定在同一时间段内完成。以消除外界变化对量测结果的影响。

（2）测点布设结合本项工程实际情况。需重点监测的建筑物有3座：

①基坑西侧的高层住宅楼：在住宅楼各角点布设1个测点。合计4个测点；②基坑东侧的湖广会馆：邻近基坑侧，顺基坑方向在结构角点分别布设2个测点，长边中点增设2个测点。合计4个测点；③基坑南侧的砖混结构：邻近基坑侧，顺基坑方向在不同结构分界处分别布设2个测点（观测不同结构差异沉降）。合计4个测点。

3.2.2地表（道路）沉降监测

布设地表沉降测点。一方面可直接观测基坑开挖对邻近地层变形影响状况。另一方面也可通过对同一位置地表沉降与建筑物沉降的对比分析。推断建筑物基础相对地层的沉降情况。从而更全面把握建筑物沉降状况。

地表沉降通过地表桩的沉降测量数据变化来反应。标准地表桩采用φ20的钢筋。通过钻机成孔揭露至冻土0.5m以下深度原状土内。将钢筋植入孔内。并于底部浇注水泥砂浆与原位土体接触。在顶部位置做好套筒及加盖保护装置。采用精密水准进行监测。

3.2.3监控量测频率

（1）根据《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）中表7.0.3要求。结合以往类似工程经验。通常情况下。基坑施工阶段对周边建筑物的监测可按照表3所制定的频率进行监测。

若监测过程中发现异常情况。则可根据实际需要随时调整监测频率，以保证工程安全。

（2）根据《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）中第5.5.5条要求。确定施工期间公建项目建筑物自身沉降监测频率如下：

建筑物自身沉降监测在基础完工后开始观测：建筑物每加高1～5层观测一次。若建筑施工均匀增高。则至少在增加荷载的25%、50%、75%和100%时各测一次；施工过程中若暂停工，在停工时及重新开工时应各观测一次。停工期间可每隔2～3个月观测一次。

观测过程中。若有基础附近地面荷载突然增减、基础四周大量积水、长时间连续降雨等情况。均应及时增加观测次数。当建筑突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重裂缝时。应立即进行逐日或2～3天一次的连续观测。

4.监测警戒值

根据规范及警戒值的确定原则。结合工程实践经验。将本工程的警戒值确定如下：

（1）桩顶冠梁水平位移不超过dOmm，偏移速率不大于5mm/d。

（2）地表及道路沉降值不超过30mm。沉降速率不大于3mm/d。

（3）相邻建筑物的沉降及倾斜：相邻两监测点的最大沉降差不超过3‰。

5.基坑监测结果及分析

每次监控量测工作结束后，原始数据经过审核、消除错误、误差和取舍之后。可供计算分析。并应当按照要求定期提交监控量测资料、简报。监控量测资料整理应及时。当发现数据有错误时，及时改正和补测，当发现测值有明显异常时。应迅速采取相应措施。

获得一定数量的监控量测数据后。可根据已有的监控量测数据进行整理分析。及时进行基坑安全预警。

由于监测周期较长。监测数据众多。本文只对基坑开挖至基坑回填期间部分测点每周的数据进行整理分析。

通过地表沉降监测报表及曲线图、道路沉降监测报表及曲线图、建筑物倾斜监测报表及曲线图、桩顶冠梁水平位移监测报表及曲线图中。可以看出各监测点的变化较小。变化较为均匀。均未达到警戒值。均在要求范围内。

按照深基坑工程施工监测的安全标准。对可能存在的危险进行监测。对存在的预警值进行判断。确定深基坑围护结构标准。确保深基坑围护结构标准的安全可靠性。依照建筑物地下管线布局，设计出最优的设计方案。提出良好的改进建议。需要对建筑物地下管线的沉降问题进行分析。加强支护体系的管理。对基坑底部存在的开挖产生的裂缝进行处理。增加支护。加强施工进度的管理。按照预定产生的裂缝进行施工。确保施工结构的稳定性。地下管线需要对水位进行测量和分析。准确的判断静水位值。采用动态水位信号分析的方法进行监控。确保动态监测判断的合理性。逐步完善后续基坑开挖的施工效果。

6.结论

通过对某大厦工程深基坑开挖变形监测的设计与实施。有如下认识：

（1）水平位移变化量随基坑开挖深度的加深而逐步加大。水平位移累计变化量持续增加。基坑的水平位移量大部分都在该阶段完成。从位移量来看。各段水平位移量总体上呈现出中间大、两端小的特点，说明拐角地段支护结构变形较小，相对比较稳定。

（2）基坑开挖对基坑周边的道路影响较大，对建筑物的沉降影响较小。建筑物各个观测点在整个过程缓慢下降，在底板浇筑完后。曲线已呈近似水平状。但道路各观测点开挖期间下降较快。在底板浇筑完后。曲线逐步趋于水平状。因建筑物距基坑相对较远。且基础桩较深。未有较大影响。

（3）基坑开挖对周边建筑物的倾斜影响不大，相对比较稳定。一直在可控范围。

通过本基坑工程施工支护结构的水平位移、邻近建筑物倾斜位移和邻近道路的沉降监测。有效地进行了施工安全控制。根据工程施工进展情况和监测数据的分析。及时进行了安全预警。实现了信息化施工。

7.结束语

综上所述。深基坑施工中需要对施工进行安全监测。分析施工监测理论标准。对施工实际监测可能出现的问题进行研究。在施工中严格的遵守施工制度管理。做好安全监测提高安全预警技术效果。通过合理的监测和预警。逐步完善可能存在施工问题的处理。确保施工安全效果的有效解决。优化施工设计水平，降低施工造价，提高施工工程成本控制管理。