岩土监测在深基坑工程中的作用

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　　摘要：本文通过工程实例，阐述岩土监测技术在深基坑施工过程中应用，特别是在监测数值超过警戒值或设计允许值时，如何指导基坑的信息化施工、优化施工方案，确保基坑安全、可靠，是岩土监测工作在基坑工程中的主要目的之一。
　　 关键词监测方案及要求基坑支护岩土监测
　　 近几年来随着城市快速发展，地下空间的开发利用也越来得到重视，随之出现的深基坑引发的岩土工程事故也是频频见于报端。深基坑开挖打破了土体原有的平衡状态，引起基坑周边环境破坏，如城市地下管线断裂、建筑物沉降开裂等；更有甚者，支护体失稳，造成人员伤亡、财产损失。因此，基坑支护工程的重要性和复杂性逐渐被人们所重视。但由于围护结构设计、分析所采用的边界条件、参数与具体工程本身地质条件的不确定性、以及施工过程中降雨、地面堆载等偶然因素，使设计预估值与工程实际存在一定的差异性，因此，必须在基坑开挖和支护施工期间开展严密的、动态的现场监测，以保证工程的顺利进行。
　　1工程概况
　　 某基坑工程位于城市闹市区，属长江下流冲积平原地貌特征，设计有地下室一层，基坑为较规则四方形，面积72.5 m×16.8 m；基坑东、南两侧临市政道路，西、北两侧为正在施工的基建工地。场地土层自上而下分别为①杂填土，厚约0・5 m；②粉质粘土，厚约0・5 m；③淤泥，厚约6 m；④粉质粘土，厚约3 m；⑤淤泥质粉质粘土，厚度大于10m。
　　 场地地下水主要为贮存于上部地层中的上层滞水，埋深0・5 m~1・0 m。基坑开挖为透水性小的粘土和淤泥，基坑开挖的地下水控制方式采用明沟集水，潜水泵抽排。
　　 设计支护结构为长10 m，直径600 mm悬壁式钻孔灌注桩排桩，压顶梁四角设角撑加固。基坑开挖深度5 m，杂填土、粘土及淤泥上部将被挖除，基底土层为淤泥。工程施工放线时发现地下室西侧开挖线离征地线仅剩20 cm，若要施工作为围护结构的钻孔灌注桩，必将超出征地范围。由于工程桩已经施工完毕，而征地范围无法变更，经有关各方研究，决定变更支护设计，在西侧采用钢板桩代替钻孔灌注桩。设计变更后，西侧采用20号槽钢密排支护，长度为6 m。
　　 采用钢板桩代替钻孔灌注桩的方案存在较大风险，为了降低施工风险，布置施工监测， 其目的是通过监测有效地指导基坑施工，遇到险情及时报警，以保障基坑的安全。
　　2监测方案
　　2・1监测依据
　　 根据《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009)、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ11200-99)、《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-1999)、《建筑变形测量规程》(JGJ/T8-97)、《工程测量规范》(GB50022-93)以及等技术规范要求进行监测。
　　2・2监测技术要求
　　 设计要求基坑支护结构顶部和坑壁土体深层水平变形预警值为开挖深度的1/200，按基坑开挖深度5 m计算则预警值为25 mm。支护结构顶部垂直变形预警值为20 mm；水平位移速率预警值为连续3 d超过3 mm/d。
　　 西侧支护桩型设计变更后，设计单位未重新提出监测预警限值。
　　2・3监测方案设计
　　 根据工程具体情况，将支护结构水平位移的观测、基坑侧壁深层土体的水平位移变形观测和支护结构的沉降观测作为监测重点。
　　2・3・1支护结构水平位移点布置
　　 为了解基坑支护系统的安全状态，采用北光TDJ2型精密光学经纬仪用视准线观测法对支护结构体冠梁水平位移进行观测，观测精度±1 mm。为此，在基坑压顶梁上布设8个观测点。
　　2・3・2基坑侧壁深层土体水平位移变形观测点布置
　　 基坑支护结构的水平位移及沉降必然引起侧壁后土体变形，故在基坑支护结构外部埋设了3根测斜管(北、南、西三面中部各一根，东面受场地作业面限制无法埋设)，管长8 m，采用精度为0・01 mm的CX-01测斜仪进行观测。
　　2・3・3支护结构体沉降点布置
　　 在基坑及地下室结构施工中，侧壁水平位移可引起支护桩及压顶梁的沉降。为此在压顶梁上布设8个沉降观测点，采用DSZ05型自动安平水准仪按精密水准测量要求进行观测。
　　3监测结果
　　3・1支护结构水平位移
　　 基坑支护系统的水平位移监测，共观测22次。各点的累计位移量(表1)。从表中可以看出，基坑支护系统的水平位移东侧LY5点最大值为25 mm，南侧LY7最大值为13 mm，基本在设计规定的允许值之内。而西侧LY11点最大值为203 mm，超过设计允许值。
　　表1支护结构水平累计位移量
　　
　　3・2基坑侧壁深层土体水平位移
　　 深层土体水平位移变形监测，共观测26次。在基坑开挖接近底部时，西侧基坑侧壁近基底处土体水平位移速率突然明显增大(约40 mm/d)，且累计位移达132 mm (图1)，超过设计规定的预警值，坑底土体隆起，基坑出现整体失稳征兆，监测单位据此加密监测频次并迅速发出监测警报。
　　
　　 图1各测斜管位移曲线图
　　3・3支护结构沉降监测
　　 基坑支护结构沉降监测，共观测22次。各观测点沉降量(表2)，支护结构变形均在设计允许值之内。
　　表2各支护结构观测点沉降量
　　
　　4对支护结构变形异常的原因分析
　　 监测单位发出异常险情警报的同时，采用理正基坑支护软件对支护结构进行受力分析，由于钢板桩桩长仅6 m，当施工开挖至接近4 m深时，淤泥可能发生绕过钢板桩底部往基坑内挤出，即发生“坑底隆起”现象，此时淤泥产生深层滑动面，当深层滑动面通过钢板桩底部时，基坑壁土体连同钢板桩产生整体失稳。其次，由于钢板桩的刚度较低，桩后土体将产生较大的侧向位移。该分析结果，与实际监测的基坑变形情况完全相符合。
　　 因此，基坑支护系统西侧的变形异常原因，主要是钢板桩较短引起桩后土体滑动所致。监测单位建议施工单位采用带活络头(千斤顶)的钢管对撑强制支护系统回缩，同时对西侧坑底采用堆1・5 m高沙袋反压堆载的处理方案。该方案实施后支护体系的变形很快趋于稳定，取得良好的效果，从而化解了可能发生的基坑安全事故。
　　5结语
　　 (1)该基坑工程支护结构体，北、东、南三侧按设计院施工图施工，监测结果表明这三侧基坑壁稳定，各项监测指标均在设计允许范围内，说明原钻孔灌注桩支护方案是可行的。
　　 (2)对该工程而言，监测工作量布置不多，但针对性较强。监测数据准确，反馈迅速，既保障了基坑的安全，又有效地指导施工，同时为建设单位节省了成本。
　　 (3)监测单位在分析监测数据的基础上，及时、准确地判明基坑支护体系发生变形的原因，并提出有针对性的措施方案，取得很好效果。
　　 (4)通过该工程实例说明深基坑工程离不开动态设计法和信息化施工法。一个准确有效，反馈及时的监测系统，是深基坑工程得以顺利实施的有力保障。建设单位在实际工程管理工作中，应充分重视监测工作的作用。

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