软土地基深基坑支护施工监测技术分析

张 志 刚

(通号建设集团有限公司湖南分公司，湖南 长沙 410000)

0 引言

软土[1]是淤泥和淤泥质土的总称。它是静水或非常缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成的。软土在我国滨海平原、三角洲、湖盆地周围、山间谷地等均有分布，昆明滇池地区有厚度达数米到数十米的淤泥及淤泥质土。

深基坑开挖及围护结构设计和施工影响因素甚多，具有极大的难度[2]。因管理、技术、经济等原因，深基坑作业中发生较多的安全事故并造成相应的人员伤亡和财产损失。既延误了工期，又产生不良的的社会影响，如何既保证基坑支护、监测安全、可靠又经济合理，成为当前基坑开挖与围护结构设计施工的热门研究课题。

1 工程概况

昆明滇池草海北某基坑工程(见图1)，钻孔深度在1 886.00～1 890.00之间。地处第四系湖积相、沼泽相松散堆积层为主，浅部分布有人工填土及冲洪积粘性土等。拟建场地大致为：人工杂填土层(Qml)、第四系冲洪积(Qal+pl)粘土层、第四系湖沼积(Ql+h)泥炭质土、粘土、粉土层，共13层(6大层7亚层)。

2 软土地基深基坑支护体系

2.1 基坑支护结构选型分析评价

基坑侧壁安全等级为二级，基坑坑壁不能自稳，需采取措施进行基坑支护。结合基坑形态(挖深约12 m)、场地土层情况(软弱土为主)、水文地质情况、基坑周边情况并参考场地附近基坑[3](主要是西部城·国际商部基坑)进行分析，适宜采取的基坑支护结构有深层搅拌+放坡或深层搅拌+排桩。

1)深层搅拌+放坡。

当周边有足够的空间进行放坡时，可采用深层搅拌(截水、加固)+放坡支护结构进行支护。由于场地土以软弱土为主，基坑边坡高宽比较小，外围需有较大的放坡空间。

2)深层搅拌+排桩。

当外围空间不能达到放坡稳定时，可采用深层搅拌(截水、加固)+排桩支护结构进行支护[4]。排桩桩型可选用(长螺旋)钻孔灌注桩或混凝土预制桩。

3)支护结构分析比较。

方案一(深层搅拌+放坡)较为经济，并可结合周边地块基坑考虑，但相对的风险也较大，工期较长，且由于场地地层复杂，土性软弱，设计、施工及检测均需投入足够的力量，精心设计、施工，密切注意基坑变化。方案二(深层搅拌+排桩)费用较高，但施工迅速、工期较短。

2.2 基坑支护设计方案

本工程基坑深度为8.0 m～12.0 m。基坑支护采用有限放坡桩锚支护体系。现对A1-1基坑的支护设计做简单描述如下：

1)基坑地面标高-2.5m以上钢花管锚杆编网护面。

基坑上部2.5 m采用1∶1放坡开挖。边坡修整后铺设φ6.5@200双向钢筋网，面层喷射80 mm～100 mm左右的C20混凝土，配合比为水泥∶砂∶石≈1∶2∶2；坡顶四周做1 500 mm宽散水；散水外设置截水沟及安全护栏。土钉墙下预留2.5 m宽的平台。

2)基坑-2.5 m以下采用“强桩弱锚”支护体系。

桩径800 mm，桩间距1 200 mm，桩长20.0 m～28.0 m，设三道锚索，锚索间距2 400 mm，锚索长度16.0 m～36.0 m。锚索孔径200 mm，锚索材料为2根～4根7φ5钢绞线。

3)设计要求。

锚索必须经过试验后再进行大面积施工。

2.3 基坑止水、降水、排水设计方案

1)基坑止水采用落底式帷幕桩止水，帷幕桩采用长螺旋水泥土置换桩，置换材料采用石粉、粘土与水泥的拌合物，初步设计配比为水泥∶粘土∶石粉=4∶4∶2，具体配比根据施工试验确定。帷幕桩与护坡桩套搅，帷幕桩桩径600 mm，桩长17.5 m，套搅帷幕桩间距1 200 mm。

同时在铁路侧第一道止水帷幕外再增加一排长螺旋水泥土置换桩形成的止水帷幕，在止水的同时对支护土体进行局部加强，桩径600 mm，桩长17.5 m，间距400 mm。

由于止水帷幕的形成地下水位比较高、含水层比较厚，基坑面积比较大，在基坑周边形成止水帷幕的情况下，单纯依靠明排方式无法满足土方及桩基施工的需要，特布设直径600的疏干井，管井为φ500双壁波纹管，周边采用5 mm～35 mm碎石回填，管井井深为15 m，间距35 m，疏干井之间采用坑中排水盲沟连接。在基坑开挖后，根据现场涌水量的大小，在必要的情况下对疏干井数量进行适当的调整。

2)基坑内沿基坑下口线每隔30 m设1口降水井，集水井中心线距地下室基础外边线50 mm。集水井井深为开挖线以下2.0 m，集水井直径600 mm采用φ400无砂井管，外填5 mm～35 mm碎石。排水沟的水利坡度1%。

3)为有效控制地表水对基坑的影响，在基坑顶部设置坑上截水沟。截水沟水利坡度为1%，每隔40 m设一坑上集水坑，同时经过三级沉淀后排出施工场地，共计设计A1-1地块27个，设置三级沉淀池3个。

3 深基坑监测控制要点

要保证该基坑顺利开挖，除支护方案合理，支护措施到位以外，还需要组织严密的监测作保证。只有监测好，以准确的监测数据指导开挖施工，才能保证基坑开挖顺利进行，监测信息化施工[5]包含监测项目、测点位置、监测频率和监测报警值等，可以为今后改进设计、施工提供实测的数据[6]；编写监测方案前，应向监测单位提供下列资料：岩土工程勘察成果文件，基坑工程设计说明书及图纸，基坑工程影响范围内的道路、地下管线、地下设施及周边建筑物的有关资料。

3.1 施工监测目的

指导基坑支护及开挖施工，同时起到预警的作用，以保证基坑支护及开挖施工顺利进行、保障基坑周边内外环境的安全运行。

3.2 施工监测项目

1)变形监测。

对周边重要建筑及相邻建筑进行沉降监测[7]，由建设单位委托。变形监测包括支护结构水平位移、地面沉降、建筑物沉降和倾斜，管网沉降和位移监测。变形监测采用精密测量仪器进行监测。

2)基坑开挖过程地下水监测。

a.主要观测坑外地下水位，利用坑外回灌井进行观测；

b.回灌井施工完毕后，降排水开始前，所有井统一时间联测静止水位，统一编号、量测基准点；

c.每天对回灌井水位进行三次观测，降排水后发现井内水位较基准点偏低，应立即安排井水回灌并查明原因。

3)监测精度要求及方法。

a.监测方法：全站仪测坐标法、经纬仪视准轴线法。因为基坑周边场地有限，基坑面积较大，每边距离都超过200 m，架设距离过远后，通视条件也不好；另外，基坑平面形状不太规则。因此，采用“经纬仪视准线法”的同时，采用“全站仪测坐标法”。

b.监测仪器：电子全站仪，经纬仪。

c.监测点位布设：根据设计进行布设。

d.施工前建立监测网、埋设监测点并进行初始值测量不少于2次。

e.监测点、基准点及观察点布置：监测点布置根据基坑支护设计文件进行监测。

3.3 监测频率及监测周期

基坑开挖过程至地下室底板浇筑完成期间每周监测2次；基坑支护完毕至基坑回填期间每周监测1次；施工过程中如出现异常情况，每天监测不少于2次；遇强降雨天气，必须增加监测次数。

3.4 监测成果的整理和提交

水平、垂直位移观测点位布置图；水平、垂直位移量成果表；水平位移矢量图；垂直位移曲线图；沉降变形曲线图；垂直位移观测点位置图；倾斜位移量成果表；变形监测技术报告。

1)每次测量后应按标准格式制作《监测点成果表》，计算出相邻两次的坐标变化量及累计变化量，根据变形量分析基坑的稳定状况。

2)在监测外业完成后的2个～3个工作日提交相关成果给甲方及施工方。

3)如果遇到基坑变形出现异常(变形量加大、变形加速)应及时告诉甲方及施工方，并且加密监测以确保施工安全。

4)水平位移观测主要提交：a.观测点平面布置图。b.水平位移纵、横断面图。c.水平位移观测成果表。d.钢筋应力监测成果图表。

5)沉降观测主要提交：a.沉降观测成果表。b.沉降观测点位分布图及各周其沉降展开图。c.v—t—s(沉降速率、时间、沉降量)曲线图。d.沉降观测分析报告。

6)地下水位监测：a.地下水位监测成果表。b.地下水位—时间关系曲线。

7)钢筋应力监测：a.钢筋应力监测成果表。b.钢筋应力—时间(基坑工况)关系曲线。

3.5 变形控制及报警值

根据设计方案规定，本工程边坡按一级基坑考虑。

4 结语

软土地基深基坑工程勘察、设计、施工、监测作为一个密不可分的系统，在深基坑施工中，依据监测的数据对施工参数进行优化，完善基坑及周边环境的监测工作，做好信息化施工，确保深基坑和周边环境的安全。

合理的支护结构选型，既可做到整个深基坑以及周边建筑物的安全可靠，还能带来可观的经济与社会效益。采取合理的支护选型方案和完善的基坑施工监测技术，是保证基坑安全有效实施的关键，有利于掌握基坑施工过程动态和信息化施工，可为同类工程借鉴和参考。

[1] 麦文生.软土地区深基坑施工技术研究[J].科教纵横,2011(8):161.

[2] 余志成,施文华.深基坑支护设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社,1999.

[3] 周 康，喻永昌.西山区草海片区第45号“城中村”改造项目A1-3地块基坑专项岩土工程勘察报告[R].西南有色昆明勘测设计(院)股份有限公司，2011.

[4] 刘建航，侯学渊．基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[5] 赫全胜.深基坑支护施工技术及稳定性分析[D].天津：天津大学，2009.

[6] 谭峰屹，汪 捻，于基宁.超大型基坑开挖过程中的信息化监测[J].岩土工程学报，2006(Sl):1834-1837.

[7] 郝艳俊.草海施工方案A1-1[Z].中铁建设集团昆明分公司，2011.