信息化施工在基坑边坡支护施工中的应用

陈锦龙

摘 要：信息化数据过程监测，便于进行数据分析，及时排除基坑支护施工安全隐患，优化施工方案。

关键词：数据监测；数据分析；优化方案

一、工程概况

本工程位于北京市石景山鲁谷地段，场地东侧为石景山区政府，北侧为石景山路，西侧为银河大街，工程地上21层，地下三层，基础形式为筏板基础，基础埋深-14.50m。

二、场地工程地质条件及地质构造

场地地貌位置属永定河冲洪积扇上部，地形北高南低，局部起伏较大。

场地处于北京西山与东部平原交接边缘，地质历史上构造活动较强烈，场地东侧为八宝山断裂和黄庄—高丽营断裂，断裂的走向均为NE60～75°，倾向SE，倾角34～45°八宝山断裂为压扭性质的断裂，全长约60～70Km，其主断裂面是震旦亚界超覆在中生界及古生界地层之上，在八宝山地段表现为 震旦亚界硅质白云岩、灰岩超覆在下侏罗统窑坡组灰绿色、灰黄色砂岩、砂质页岩地层上。黄庄—高丽营断裂位于八宝山断裂的东南侧，走向与八宝山断裂基本平行，两条断裂相伴而生，相距约1Km。在八宝山断裂和黄庄—高丽营断裂等多期运动影响下，岩体中断层、层间错动及节理缝隙相当发育，岩体破碎。并且在断裂带内及其两侧，还发育有低次序的压性小断裂和小褶皱。

根据地质勘查原位测试成果，按照岩性及工程特性将地层划分为六大层，其中①层为人工填土层；②层为断层破碎带；③～⑤层为侏罗系砂岩；⑥层为震旦系白云质灰岩。

地下水类型为上层滞水，稳定水位埋深为7.40m，水位标高为62.73。该上层滞水主要受大气降水和管道渗漏补给，水量不大。

三、工程边坡支护设计简况：

本工程地层条件比较复杂，比如基坑北侧开挖范围主要是杂填土、全风化岩、强风化岩，而基坑南侧开挖范围却以杂填土和断层泥为主。因此根据基坑开挖范围内的地层变化及开挖深度情况，将整个支护划分为7个支护剖面（如右图）。

四、制定信息化施工措施

由于本工程地质条件复杂，地层起伏很大，加之《岩土工程勘察报告》仅反映了勘探点的地层情况，开挖后的地层情况可能会更复杂，因此信息化施工在本工程中显得更为重要。

由于地层起伏大，因此，土钉或预应力锚杆在施工过程中很可能与设计时参考的地层不一样，会出现土钉或锚杆无法成孔、人工挖孔过程中遇坚硬岩石成孔速度慢等问题，因此，需要从以下两个方面及时获取实际准确的地层信息：一、在人工挖孔的同时，根据挖孔过程中的地层情况获取更为准确的地层信息；②在断层泥②层和全风化砂岩③层进行锚杆的抗拔试验，现场确定土层与水泥结石体的粘结强度。在取得实际的地层信息和土（岩）层参数后，在不改变支护形式的条件下，对支护参数进行调整。支护参数调整所应遵循的两个原则是：一是确保基坑安全；二是尽可能保证方案切实可行。

本工程采用了两种支护形式，即土钉墙和桩锚支护，因此，分别设置变形预警值：土钉墙为30mm、护坡桩为20mm。由于该场地地质条件复杂，因此应自始至终连续监测，对于监测过程中出现的数据变化及时向设计人员汇报，同时向总包和监理汇报。

五、现场监测及应急处理情况：

监测数据显示，基坑东侧南段A-E轴、8-10轴范围（5-5剖面）内护坡桩桩顶水平位移由16mm增加至17mm，增加量为1mm；下午监测数据显示护坡桩桩顶水平位移由17mm增加至18mm，增加量为1mm。当日下午17：00进行此部位的第一道预应力张拉作业，此部位共19根预应力锚杆，其中仅7根在张拉后达到或接近设计拉力，其余均未达到设计张拉锚固力。次日上午10：00监测数据显示水平位移增加3mm，累计达到21mm，超出预警值1mm，后增加监测频率，实行每2小时观测一次，至下午17：00，桩顶水平位移没有增加，次日上午8：00监测数据显示位移增加9mm，累计达到30mm。项目部启动应急预案，迅速对该区域护坡桩根部进行土方回填处理，及时控制护坡桩水平位移发展，随即组织召开专家会议。

六、5-5剖面原设计情况：

1.支护范围：基坑东侧E轴以南，深度15.20m（-17.50m），基坑等级为一级，侧壁重要性系数1.1，坡顶设计荷载20kpa。

2.桩顶位于自然地面。

3.护坡桩施工参数如下：

⑴ 桩径800mm，桩长19.2m（嵌固深度4.0m），桩间距1.5m，桩顶位于自然地面。

⑵ 桩身配筋：主筋18Φ25（均布），加强筋Φ16@2000mm，箍筋φ6@200mm；保护层厚度50mm；

⑶ 桩顶帽梁配筋：主筋6Φ18，箍筋φ6@250mm；帽梁尺寸900×500mm；保护层厚度30mm；

⑷ 桩身及帽梁混凝土强度等级为C25。

⑸ 桩间采用钢板网锚喷，面层厚度不小于60mm。

4.采用预应力锚杆支撑，具体支护参数如下：

七、原因分析

地质勘察报告提供的地下水信息及土层信息有偏差，造成设计计算数据取值

有偏差直接影响锚杆设计计算结果。

根据地勘资料，5-5剖面护坡桩设计时内侧降水最终深度（m）按照25.000取值，外侧水位深度亦按照25.000m取值。且护坡桩施工人工挖孔桩进行施工。施工方案中仅对挖孔施工遇到基岩的可能性进行了考虑，当挖孔不能正常进行时利用风镐（风钻）在桩孔内对岩石进行局部破碎。

八、方案决策

根据分析及现场实际存在的具体问题，项目部与专家进行了详细的讨论研究制定了如下解决措施：

1、根据地下水实际情况调整设计，重新进行设计计算。

1、对锚杆施工工艺进行调整，确保锚杆注浆的质量。

调整后的锚杆施工工艺：

1）钻孔后换浆：成孔至设计深度后，再钻进30～50cm，然后用清水清洗一遍钻孔，然后用制备好的水泥浆（水灰比1：0.4～1：0.45），采用孔底注浆的方法，将孔内泥浆进行替換，待孔口返出水泥浆后，持续2～5min后停止注浆。

2）埋设钢绞线：将制作好的锚杆杆体钢绞线下入孔内，杆体制作时，注浆管锚固段每50cm打眼（直径5～10mm），用普通透明胶带将花眼处进行包裹，注浆管与钢绞线同长度一起入孔。

3）拔套管、补浆：钢绞线下入设计深度后，将套管逐节拔出。用水灰比为1：0.45～1：0.6的水泥浆补浆。

4）补浆：第一次注浆完毕后24～48h内进行压裂补浆，注浆压力不小于2Mpa，水泥浆将注浆管上的花眼胶带冲破，向孔内补浆。以增强周围土体的强度，保证锚杆的握裹力。

九、方案实施效果

按照调整后的设计方案和操作工艺施工后，在后续施工过程中监测护坡桩顶部水平位移满足设计要求，整个后续施工正常有序，保证了施工进度和施工安全，效果明显。

十、结束语

本工程面对复杂的地质条件，应用信息化管理技术，密切关注施工过程当中出现的异常现象，及时收集整理相关数据，迅速反应、缜密决策，有效指挥现场施工，将事故隐患迅速消除，保障了工程施工的顺利进行，确保了施工现场的安全，收到了良好的效果，为类似工程施工提供可借鉴的宝贵经验。

（作者单位：中国建筑一局（集团）有限公司海南分公司）