深基坑支护监测及施工技术研究

顾洪平

（江苏省建筑工程集团有限公司，南京 210019）

1 引言

随着人类社会的发展和城市化进程的加速， 越来越多的高层建筑和地下工程在城市中出现。 随着这些庞大的工程项目的施工， 深基坑支护的安全性与施工技术越来越受到关注[1]。 在深基坑施工中，支护监测及施工技术起着至关重要的作用。 支护监测是指对深基坑施工过程中的地面沉降、支撑结构变形、地下水位变化等进行实时监测和分析，并根据监测结果及时采取相应的措施来保证工程的安全和稳定性。 而基坑支护施工技术则是指在深基坑施工过程中， 针对不同地质条件和工程要求，采用适当的支护结构和施工方法，确保基坑的稳定性和施工效率。 通过现代化的监测手段可以对基坑施工过程中的各种参数进行实时监测和分析， 提前发现并处理潜在的安全隐患[2]。 因此，本文对深基坑支护监测及施工技术进行研究。

2 工程概况和模型建立

此次研究选用南京信息工程大学新建经管楼工程项目，该项目地下室分为3 个区域。 南侧区域为科技楼地下室，筏板顶标高为-6.25 m；中部为地下室，底板顶标高为-6.55 m；北部为人防区域，底板顶标高为-6.55 m。3 个区域的筏板厚度均为50 cm，地下室部位当前地面平均标高为28 m，北侧和中侧开挖深度为5.55 m 和南侧开挖深度为5.25 m。

通过模型软件构建该项目的深基坑仿真模型。 深基坑使用实体单元进行建模。 将基坑底部的土体约束视为固定约束，由于基坑侧面有土体压力以及外部荷载，因此，对基坑侧面施加水平面荷载，基坑的顶部无约束，具有自由度[3-4]。 为了精确分析基坑在开挖过程中的偏差， 在基坑周围选择具有代表性的8 个观察点，如图1 所示（点1～点4 在基坑的边缘，点5～点8 在基坑的中部）。

图1 深基坑模型图

3 深基坑监测

分别布置监测点在基坑周边、中部和阳角处。 将监测基坑边坡顶部的竖向位移和水平位移的监测点布置在基坑周边[5]。地表沉降监测点的位置可根据设计图和实际情况进行调整。布置测点时，对于监测地面上已经硬化的基层钢筋，使用自动钻机对其进行钻透，然后将所有钢筋打入此次实验的监测点，使得监测土体与钢筋融为一体。 通过钢筋的变化判断监测基坑边坡的水平位移与竖直位移。 为了避免监测点被损坏，打入测量钢筋的嵌入深度应低于陡坡路面2 cm， 并通过钢筋保护罩对各个测量点进行保护。 如图2 所示。

图2 测点埋深示意图

各个监测点之间的距离应小于20 m， 且需要提前埋设水准点，埋设的水准点数量不少于3 个，水准点之间的距离应大于3 倍基坑深度，组成控制网，同时定期对水准点逐个进行校核，避免水准点发生偏移，通过水准点验证沉降监测结果的准确度。 对于水准点的埋设，要求埋设点受外界影响较小，不易被扰动，且通视好，能保证监测精度。 同时需要综合考虑监测对象的性质和特点，如允许沉降值、沉降速率等。

将各监测点的监测数据输入模型， 根据模型中边坡的沉降变化预测深基坑支护结构在施工过程中的安全状况以及施工质量，为施工人员提供安全保障。

4 深基坑施工技术要点

深基坑施工的工序一般包括土方开挖、支撑安装、钢筋工程以及土方回填等。 为了保证深基坑施工过程中的质量，需要在每一道工序完成后进行检查， 并且控制好各工序之间的时间间隔，做好各个工序之间的衔接工作，避免施工顺序混乱而导致工程质量问题。 在深基坑施工中，应严格控制支撑安装与土方开挖之间的时间间隔， 同时保证基础混凝土浇筑和基础底板浇筑工作的连续性。 在深基坑施工中，土方开挖和钢筋工程是最重要的两个环节。

进行土方开挖时，对于不同地形和土质条件的基坑，需要制订不同的开挖方案。 制订开挖方案时，需要考虑土壤特性、地下水等因素，避免对周围环境造成影响并保证施工安全。 在土方开挖过程中，需要严格监控土体变形和下沉，尤其是对于邻近结构物的保护更是重要。 在开挖过程中，要及时采取适当的支护措施，遵守相关规范的要求，采用适当的机械设备进行开挖，保持边坡的坡度和平整度，防止塌方或坍塌。 在需要填土加固的地方，需要先进行适当的挖掘，以便更好地进行坍塌控制和填土加固。 同时，需要采取相应的安全防护措施，包括对边坡的加固和防护网的设置等， 保证施工人员的安全。 最后，在土方开挖前，需要建立工程质量和安全监督体系，严格执行质量标准和安全规定，及时发现和纠正问题，保证工程施工的质量和安全。

在深基坑的施工过程中，钢筋工程具有重要作用，需要严格按照设计要求进行钢筋加固，保证钢筋的位置准确。 对于钢筋连接部分，应采用专业的技术手段，如绑扎连接、机械连接和焊接等，加强钢筋连接处的强度。

在深基坑支撑安装的过程中， 为确保工程施工的安全进行，应根据工程要求和土体特性，选择适当的支撑结构。 常见的支撑结构包括钢支撑、混凝土支撑、土钉墙、喷射混凝土桩等。 选择支撑结构时，需要考虑承载力、刚度、施工效率等因素。 支撑结构的施工需要按照一定的顺序进行，以确保施工的连续性和稳定性。 一般情况下，先安装水平支撑，再安装竖向支撑。 在安装支撑之前， 需要先进行基坑的清理和边坡的处理。根据支撑结构的不同，采用相应的安装方法。例如，钢支撑可以通过挖掘机或起重机进行安装， 混凝土支撑可以采用模板与混凝土浇筑相结合的方式进行安装。 在支撑结构安装过程中，需要进行实时监测，了解支撑结构的变形情况。 如果发现支撑结构变形过大或出现异常情况， 需要及时进行调整或加固，以保证支撑结构的稳定性。

5 深基坑施工质量控制和安全管理

在深基坑的施工过程中， 必须严格控制深基坑的施工质量，并且在施工过程中对深基坑的施工安全进行管理。

在深基坑土方回填方面， 可以采用数值模拟方法强化安全管理。 该方法可以模拟土方回填过程中土方的沉降和变形情况，预测回填土的稳定性和承载能力；通过调整回填工艺参数，可以优化土方回填的均匀性和层次性，减小土方的沉降差异，提高土方的质量；在深基坑支撑安装方面，数值模拟可以模拟支撑结构的应力和变形情况， 评估支撑结构的安全性和稳定性。 通过模拟不同支撑结构的应力分布和变形情况，选择合适的支撑结构类型， 并优化支撑结构的安装方法和施工顺序。 数值模拟还可以模拟施工过程中的监测和调整，通过实时监测施工现场的数据，对施工工艺进行调整和优化，确保施工的安全性和质量。

施工前，应建立完善的施工质量监督体系，负责对土方开挖、支护结构、钢筋加固、安全防护等建筑质量内容进行全面监督。 同时需要对施工现场的各个工程环节进行实时监控。

1）施工时，要选用符合标准要求的机械设备，若设备损坏或老化，应及时修理或更换，以确保设备的性能和功能符合施工需要。 还需要加强各参建单位之间的及时沟通和交流，共同推进施工质量的控制。

2）对施工操作规范进行明确，加强对施工人员的培训和管理， 并在施工现场进行审批， 确保施工操作规范性和一致性。 在施工完成之后，应编制详细的质量检测报告，明确详细的测量数据，记录和评估施工过程中可能出现的质量问题，提出解决方案和改进措施。

3）在深基坑施工过程中，最主要的是对基坑周围环境的保护，保证深基坑周围建筑物及道路的安全，此外，还应加强对深基坑周围地下管线及地下设施的保护。 通过监测点的水平位移和竖向位移对基坑的安全情况进行监测。 在深基坑施工过程中，应对深基坑周边的建筑物进行变形监测，一旦发现异常情况，应采取相应措施进行处理。 对于深基坑周围的道路也需要进行监测，一旦发现路面有下沉或隆起情况出现，要立即采取措施对其进行处理。

4）加强对深基坑施工过程中的安全管理。 深基坑施工需要加强安全防护措施。 针对各种施工环节制定安全标准和工作操作规程，安排专人负责安全管理，加强安全督导和监控。同时，设置安全防护标志和设施，对施工人员进行安全教育，注重施工安全。

5）深基坑施工需要进行合理的施工组织。 按照施工计划和进度，合理安排土方开挖、支护结构安装等施工工序，确保施工效率和质量。 同时，密切协调各方工作，提前预测并解决可能出现的施工问题，不断提高施工过程中的效率和质量。 同时，需要对施工人员进行专业的培训和管理。 加强施工人员的技能培训， 提高施工管理水平， 加强对施工队伍的管理和监督，保证施工人员操作规范，确保施工的安全和质量。

6）加强环境保护措施。 采用合适的土方开挖方式和排水方式，确保施工过程中对周边环境造成的影响最小化，保护地下水和周边土壤的质量，减少噪声和粉尘的污染，降低施工对周边居民的影响。

6 结语

随着城市化进程的不断加速和高层建筑、 地下工程的不断增多，深基坑支护的监测与施工技术变得越发重要。 深基坑支护安全对于整个工程的安全和顺利进行至关重要。 通过对地面沉降、支撑结构变形、地下水位变化等参数的实时监测和分析，可以及时发现和预防潜在的安全隐患，保证工程的稳定性和安全性。 同时，应注重优化支护结构的设计和施工方法，提高其稳定性和耐久性。 此外，加强对施工过程中的工程质量和安全的监管，确保深基坑工程的顺利完成。