监测技术在深基坑工程中的应用研究

郑汉钦

摘要：在深基坑开挖施工过程中，基坑周边土体应力状态改变引起土体及支护结构变形，由于土体的不均匀性，理论设计模型无法完全真实反映土体实际应力及变形情况.因此，在深基坑开挖施工过程中，需对基坑支护结构、周围土体及建（构）筑物进行综合、系统的监测，以全面了解工程实际变形情况及变形趋势，进而验证设计参数，修正施工方法，确保工程顺利进行.本文结合具体工程实例，介绍监测技术在深基坑工程施工中的应用.

关键词：深基坑;支护结构;监测技术

中图分类号：TU473  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2019）01-0103-03

基坑工程是一个涉及地质、水文、气象等条件及土力学、结构、施工组织和管理等学科的系统工程.随着经济的快速发展，城市土地资源越来越紧张，基坑工程呈现出了开挖面积大、深度深等特点，且在基坑开挖过程中，土体性状和支护结构的受力状态都在不断变化，显然用传统的固定不变的计算模型和参数来描述不断变化的土体性状是不合适的.为确保基坑工程的顺利施工，需要对基坑进行现场监测，利用监测结果指导现场施工，进行信息反馈优化设计，使设计达到优质安全、经济合理、施工便捷的目的[1].

1 工程概况

某基坑位于福州温泉公园路北侧、福寿巷东侧.整个场地设2层地下室，宽约63m，长约68m，开挖深度为9.200～9.600m，基坑侧壁安全等级为Ⅰ级.采用围护桩+两道钢筋混凝土内支撑支护型式，围护桩采用SMW工法桩（详见图1）.

场地土自上而下依次为：①杂填土：松散、层厚约3.2m;②淤泥：流塑性、层厚约16.6m;③粉质粘土：可塑、层厚约5m;④卵石：中密～密实、层厚约15m.

基坑开挖范围内的地下水主要为，上部杂填土层中的孔隙潜水，总体透水性较强，富水性较好，直接受大气降水和相邻地表水渗流补给，混合稳定水位埋深为1.40～1.80m.基坑采用明挖法施工，施工期约6个月.

2 监测内容、监测频率及设计预警值

2.1 监测内容（详见图2）

在深基坑开挖施工过程中，针对基坑实际情况，主要监测内容为：

（1）深层水平位移（测斜）监测：采用钻孔埋入法埋设测斜管，测斜管埋入土体深度大于围护桩埋深，约为20～23m.采用测斜仪进行观测.

（2）坡顶沉降、立柱沉降监测：在基坑维护桩桩顶每15～20m水平位移监测，在基坑维护桩桩顶每15～20m布置一个观测标志，用精密水准仪配合2米铟钢水准尺进行沉降观测，用全站仪进行坡顶水平位移监测.

（3）地下水位监测：采用钻孔埋入法埋设水位观测管，管壁中下部采用砾石回填，上部采用粘土填实止水.采用SC型钢尺水位分层沉降仪进行观测.

（4）立柱沉降监测：在支撑立柱上布置沉降观测点，用精密水准仪配合2米铟钢水准尺观测其在基坑开挖过程中的沉降（回弹）变形量.

2.2 监测频率及设计预警值

根据基坑支护设计说明及《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497-2009）相关条文要求，本工程监测频率及报警指标如下表1、表2.

3 监测结果分析

3.1 深层水平位移（测斜）监测

在基坑开挖过程中，深层土体侧向变形曲线整体均呈现上下小、中间大即“臌胀型”的变化规律，详见下图3.土体深层水平位移速率增大主要在土体开挖过程中和支撑拆除期间，而后均呈现收敛状.施工期间由于周边居民阻挠施工，第二道支撑未能及时跟进支护，导致基坑中下部土体侧向变形未能得到有效控制，各测点累计变形量最大值为29.30～78.18mm，均超出预警值，经与设计、业主、施工、监理沟通后，施工方采取紧急措施，如坡顶禁止车辆及建筑材料压载、坑底回填土反压等，减缓变形速度，至第二道支撑施工完成后，监测数值逐渐趋于稳定.

3.2 坡顶沉降与水平位移监测

（1）基坑坡顶沉降监测点采用测量钉埋置于冠梁上，其沉降变形量主要受桩体自重、施工荷载及基坑开挖引起的桩周摩阻力变化及桩底持力层影响，监测期间坡顶沉降监测点数据变化正常，累计沉降量为11.4～17.7mm，最大变化速率为0.43～1.63mm，均未超过设计预警值.

（2）基坑第一道支撑设计施工合理，基坑开挖过程中，坡顶土体向坑内位移受到有效的控制，开挖施工期间，坡顶水平位移监测点累计水平位移量为14.7～20.1mm，最大变化速率为1.1～2.3mm，变形速率及累计变形量均未超过设计预警值.内支撑拆除期间，基坑支护结构由支撑式变为悬臂式，应力释放，围护桩顶变形速度急剧加大，而后几天即趋于收敛稳定，说明围护桩本身刚度有效发挥作用，较好的控制了基坑的侧向变形[2].

3.3 地下水位监测

本基坑开挖影响范围内主要土层为淤泥，其透水性差，采用集水明排方式排水，施工区间，地下（地表）水位变幅在223～437mm，未对基坑开挖产生不利影响.

3.4 立柱沉降监测

影响立柱竖向位移的所有因素中，基坑坑底隆起与竖向荷载是最主要的两个方面.基坑内土方的开挖直接作用引起土体的隆起变形，坑底隆起引起立柱桩的上浮;而竖向荷载主要引起立柱的下沉.立柱与支撑之间以及支撑与围护结构之间形成刚度较大的整体，共同协调不均匀变形.本项目立柱沉降很小，累计最大沉降4.26mm，累计最小沉降2.87mm.

4 监测小结

（1）由于场地及地质条件情况复杂，应在充分了解场地地质条件、施工工艺、周边环境因素及支护设计方案的情况下，编制可行、有效、经济的监测方案.

（2）通过本基坑工程监测分析，基坑安全存在隐患的主要阶段为基坑开挖阶段和支护结构拆除阶段.基坑的开挖对周围土体影响最大，开挖过程中工期的拖延对基坑有很不利的影响.本基坑开挖量大，但进度缓慢，造成土体变形速率收敛慢，累计值超出预警值.

（3）本基坑工程监测工作频率合理，监测结果较好地反应了基坑支护的变形情况，监测工作能紧密配合施工，达到了监测数据指导安全施工的目的.说明监测设计的布设科学合理，技术措施恰当，监测过程和结果的质量较高.

5 结束语

深基坑施工质量直接影响整个高层建筑的主体质量，为了防止由于设计和施工不当而导致的深基坑工程事故，应切实做好深基坑在施工开挖过程中的变形监测，全面反映基坑安全状况，最大限度地保障深基坑工程施工安全、减免不必要的人员伤亡和经济损失[3].

参考文献：

〔1〕张学文.建筑密集区地铁车站深基坑施工关键技术研究[J].中外公路，2018，38（02）：40-44.

〔2〕赵庆强.深基坑混凝土内支撑拆除技术在城市复杂地形条件下的应用[J].中国建设信息化，2018（07）：76-78.

〔3〕时绿艳，包荣萍等.测技术在地下室基坑监测中的应用[J].东华理工大学学报（自然科學版），2016，39：37-39.