深基坑工程施工安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警

劉鐸

摘要：近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在現(xiàn)代城市建設(shè)中，地鐵工程、高層建筑等工程中大量存在深基坑工程。深基坑工程是國家規(guī)定的具有較大危險(xiǎn)性的工程之一，其事故的原因是多方面的，其中比例最大的是支護(hù)原因。基坑工程實(shí)踐中既要考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和變形，也要考慮基坑變形影響所及的周邊環(huán)境?；又ёo(hù)系統(tǒng)通常為臨時(shí)設(shè)施，安全儲(chǔ)備小，風(fēng)險(xiǎn)較大，工作狀態(tài)和工作條件較復(fù)雜。不確定因素很多。因此，在施工過程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和控制是一個(gè)不容忽視的重要環(huán)節(jié)。深基坑工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容一般包括支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移、鄰近建筑物的傾斜位移和鄰近道路的沉降等。監(jiān)測(cè)人員應(yīng)及時(shí)對(duì)反饋的信息進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行預(yù)警，以減少事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：深基坑；變形監(jiān)測(cè)；安全預(yù)警

引言

由于土地資源有限。城市建筑開始大量向高空和地下兩個(gè)方向發(fā)展。深基坑工程也隨之越來越多。且表現(xiàn)出多開挖越來越深的特點(diǎn)局部地質(zhì)條件相對(duì)較好的地區(qū)已經(jīng)開挖深度達(dá)到30米。然而，在發(fā)展過程中基坑事故不斷發(fā)生。

1.工程概況

某大廈工程位于**大街南側(cè)?？偨ㄖ娣e約28000m2。地下3層。地上11層。為單體建筑。主要功能地下為停車庫（含六級(jí)人防物資庫）、餐飲。地上為商業(yè)用房與辦公用房。建筑總高度45m，地下室底板埋深約13.2m，基坑開挖深度達(dá)14m。項(xiàng)目周邊關(guān)系詳件表1。

1.1工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地地形較平坦。場(chǎng)區(qū)內(nèi)無不良地質(zhì)現(xiàn)象：地下室埋深范圍內(nèi)土層為人工填土層、粉質(zhì)粘土層。基礎(chǔ)持力層為中粗砂層。土質(zhì)密實(shí)，無軟弱下臥層。地基承載力為270Kpa。

1.2水文地質(zhì)條件

勘察期間實(shí)測(cè)第一次層靜止水位標(biāo)高21.67～22.33m（水位埋深22.0～22.8m之間）。地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性。地面以下20m深度范圍內(nèi)飽和粉土與砂土不發(fā)生液化。近3-5年最高穩(wěn)定水位標(biāo)高26.00m。基坑不需降水。

2.基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

采用鉆孔灌注樁加2道鋼支撐加錨桿的支護(hù)形式。護(hù)坡樁直徑600mm，間距1300mm，樁長(zhǎng)17.5m，樁體強(qiáng)度C25，樁間采用掛網(wǎng)噴射混凝土保持樁間土穩(wěn)定。樁體上部冠梁600mm寬。400mm高。第一道鋼支撐位于地表下3.5m處。為兩根25b槽鋼。錨桿為3-7φ5預(yù)應(yīng)力鋼絞線，一樁一錨。錨固段14m。自由段7m。預(yù)加力250KN；第二道鋼支撐位于地表以下8.0m處。為兩根28b工字鋼。錨桿為5-7φ5預(yù)應(yīng)力鋼絞線。一樁一錨。錨固段19m，自由段5m，預(yù)加力400KN。因西側(cè)高層住宅下有工程樁。錨桿入射角度為30°，其余錨桿入射角度為15°。

3.基坑監(jiān)測(cè)

本基坑工程監(jiān)測(cè)依據(jù)《工程測(cè)量規(guī)范》（GB50026-2007）、《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）及《建筑變形測(cè)量規(guī)程》（JGJ8-2007）進(jìn)行監(jiān)測(cè)?；涌傞L(zhǎng)236m，最大開挖深度14m，基坑安全等級(jí)為一級(jí)。

3.1監(jiān)測(cè)要求及項(xiàng)目

3.1.1觀測(cè)前對(duì)所用的儀器按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行校驗(yàn)。并做好記錄。使用過程中不得隨意更換。

3.1.2首次進(jìn)行觀測(cè)。應(yīng)當(dāng)增加觀測(cè)回?cái)?shù)。一般取2～3回的觀測(cè)數(shù)據(jù)作為初始值。

3.1.3固定觀測(cè)人員、觀測(cè)線路及觀測(cè)方式

3.2監(jiān)控量測(cè)方法

3.2.1建筑物傾斜監(jiān)測(cè)

（1）布點(diǎn)方法

布點(diǎn)時(shí)。可用沖擊鉆在建筑物的基礎(chǔ)或墻上鉆孔。然后放入長(zhǎng)200～300mm。直徑20～30mm頂端磨圓的彎曲鋼筋。四周用水泥砂漿填實(shí)。土方開挖前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行建筑物沉降點(diǎn)初始值的采集。初始值的采集應(yīng)不小于三次。量測(cè)時(shí)間應(yīng)固定在同一時(shí)間段內(nèi)完成。以消除外界變化對(duì)量測(cè)結(jié)果的影響。

（2）測(cè)點(diǎn)布設(shè)結(jié)合本項(xiàng)工程實(shí)際情況。需重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的建筑物有3座：

①基坑西側(cè)的高層住宅樓：在住宅樓各角點(diǎn)布設(shè)1個(gè)測(cè)點(diǎn)。合計(jì)4個(gè)測(cè)點(diǎn)；②基坑?xùn)|側(cè)的湖廣會(huì)館：鄰近基坑側(cè)，順基坑方向在結(jié)構(gòu)角點(diǎn)分別布設(shè)2個(gè)測(cè)點(diǎn)，長(zhǎng)邊中點(diǎn)增設(shè)2個(gè)測(cè)點(diǎn)。合計(jì)4個(gè)測(cè)點(diǎn)；③基坑南側(cè)的磚混結(jié)構(gòu)：鄰近基坑側(cè)，順基坑方向在不同結(jié)構(gòu)分界處分別布設(shè)2個(gè)測(cè)點(diǎn)（觀測(cè)不同結(jié)構(gòu)差異沉降）。合計(jì)4個(gè)測(cè)點(diǎn)。

3.2.2地表（道路）沉降監(jiān)測(cè)

布設(shè)地表沉降測(cè)點(diǎn)。一方面可直接觀測(cè)基坑開挖對(duì)鄰近地層變形影響狀況。另一方面也可通過對(duì)同一位置地表沉降與建筑物沉降的對(duì)比分析。推斷建筑物基礎(chǔ)相對(duì)地層的沉降情況。從而更全面把握建筑物沉降狀況。

地表沉降通過地表樁的沉降測(cè)量數(shù)據(jù)變化來反應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)地表樁采用φ20的鋼筋。通過鉆機(jī)成孔揭露至凍土0.5m以下深度原狀土內(nèi)。將鋼筋植入孔內(nèi)。并于底部澆注水泥砂漿與原位土體接觸。在頂部位置做好套筒及加蓋保護(hù)裝置。采用精密水準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.2.3監(jiān)控量測(cè)頻率

（1）根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）中表7.0.3要求。結(jié)合以往類似工程經(jīng)驗(yàn)。通常情況下?；邮┕るA段對(duì)周邊建筑物的監(jiān)測(cè)可按照表3所制定的頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

若監(jiān)測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)異常情況。則可根據(jù)實(shí)際需要隨時(shí)調(diào)整監(jiān)測(cè)頻率，以保證工程安全。

（2）根據(jù)《建筑變形測(cè)量規(guī)范》（JGJ8-2007）中第5.5.5條要求。確定施工期間公建項(xiàng)目建筑物自身沉降監(jiān)測(cè)頻率如下：

建筑物自身沉降監(jiān)測(cè)在基礎(chǔ)完工后開始觀測(cè)：建筑物每加高1～5層觀測(cè)一次。若建筑施工均勻增高。則至少在增加荷載的25%、50%、75%和100%時(shí)各測(cè)一次；施工過程中若暫停工，在停工時(shí)及重新開工時(shí)應(yīng)各觀測(cè)一次。停工期間可每隔2～3個(gè)月觀測(cè)一次。

觀測(cè)過程中。若有基礎(chǔ)附近地面荷載突然增減、基礎(chǔ)四周大量積水、長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)降雨等情況。均應(yīng)及時(shí)增加觀測(cè)次數(shù)。當(dāng)建筑突然發(fā)生大量沉降、不均勻沉降或嚴(yán)重裂縫時(shí)。應(yīng)立即進(jìn)行逐日或2～3天一次的連續(xù)觀測(cè)。

4.監(jiān)測(cè)警戒值

根據(jù)規(guī)范及警戒值的確定原則。結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。將本工程的警戒值確定如下：

（1）樁頂冠梁水平位移不超過dOmm，偏移速率不大于5mm/d。

（2）地表及道路沉降值不超過30mm。沉降速率不大于3mm/d。

（3）相鄰建筑物的沉降及傾斜：相鄰兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大沉降差不超過3‰。

5.基坑監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

每次監(jiān)控量測(cè)工作結(jié)束后，原始數(shù)據(jù)經(jīng)過審核、消除錯(cuò)誤、誤差和取舍之后。可供計(jì)算分析。并應(yīng)當(dāng)按照要求定期提交監(jiān)控量測(cè)資料、簡(jiǎn)報(bào)。監(jiān)控量測(cè)資料整理應(yīng)及時(shí)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤時(shí)，及時(shí)改正和補(bǔ)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)測(cè)值有明顯異常時(shí)。應(yīng)迅速采取相應(yīng)措施。

獲得一定數(shù)量的監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)后?？筛鶕?jù)已有的監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析。及時(shí)進(jìn)行基坑安全預(yù)警。

由于監(jiān)測(cè)周期較長(zhǎng)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)眾多。本文只對(duì)基坑開挖至基坑回填期間部分測(cè)點(diǎn)每周的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析。

通過地表沉降監(jiān)測(cè)報(bào)表及曲線圖、道路沉降監(jiān)測(cè)報(bào)表及曲線圖、建筑物傾斜監(jiān)測(cè)報(bào)表及曲線圖、樁頂冠梁水平位移監(jiān)測(cè)報(bào)表及曲線圖中?？梢钥闯龈鞅O(jiān)測(cè)點(diǎn)的變化較小。變化較為均勻。均未達(dá)到警戒值。均在要求范圍內(nèi)。

按照深基坑工程施工監(jiān)測(cè)的安全標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)可能存在的危險(xiǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)存在的預(yù)警值進(jìn)行判斷。確定深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。確保深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的安全可靠性。依照建筑物地下管線布局，設(shè)計(jì)出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。提出良好的改進(jìn)建議。需要對(duì)建筑物地下管線的沉降問題進(jìn)行分析。加強(qiáng)支護(hù)體系的管理。對(duì)基坑底部存在的開挖產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行處理。增加支護(hù)。加強(qiáng)施工進(jìn)度的管理。按照預(yù)定產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行施工。確保施工結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。地下管線需要對(duì)水位進(jìn)行測(cè)量和分析。準(zhǔn)確的判斷靜水位值。采用動(dòng)態(tài)水位信號(hào)分析的方法進(jìn)行監(jiān)控。確保動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)判斷的合理性。逐步完善后續(xù)基坑開挖的施工效果。

6.結(jié)論

通過對(duì)某大廈工程深基坑開挖變形監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)與實(shí)施。有如下認(rèn)識(shí)：

（1）水平位移變化量隨基坑開挖深度的加深而逐步加大。水平位移累計(jì)變化量持續(xù)增加?；拥乃轿灰屏看蟛糠侄荚谠撾A段完成。從位移量來看。各段水平位移量總體上呈現(xiàn)出中間大、兩端小的特點(diǎn)，說明拐角地段支護(hù)結(jié)構(gòu)變形較小，相對(duì)比較穩(wěn)定。

（2）基坑開挖對(duì)基坑周邊的道路影響較大，對(duì)建筑物的沉降影響較小。建筑物各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)在整個(gè)過程緩慢下降，在底板澆筑完后。曲線已呈近似水平狀。但道路各觀測(cè)點(diǎn)開挖期間下降較快。在底板澆筑完后。曲線逐步趨于水平狀。因建筑物距基坑相對(duì)較遠(yuǎn)。且基礎(chǔ)樁較深。未有較大影響。

（3）基坑開挖對(duì)周邊建筑物的傾斜影響不大，相對(duì)比較穩(wěn)定。一直在可控范圍。

通過本基坑工程施工支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移、鄰近建筑物傾斜位移和鄰近道路的沉降監(jiān)測(cè)。有效地進(jìn)行了施工安全控制。根據(jù)工程施工進(jìn)展情況和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析。及時(shí)進(jìn)行了安全預(yù)警。實(shí)現(xiàn)了信息化施工。

7.結(jié)束語

綜上所述。深基坑施工中需要對(duì)施工進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)。分析施工監(jiān)測(cè)理論標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)施工實(shí)際監(jiān)測(cè)可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行研究。在施工中嚴(yán)格的遵守施工制度管理。做好安全監(jiān)測(cè)提高安全預(yù)警技術(shù)效果。通過合理的監(jiān)測(cè)和預(yù)警。逐步完善可能存在施工問題的處理。確保施工安全效果的有效解決。優(yōu)化施工設(shè)計(jì)水平，降低施工造價(jià)，提高施工工程成本控制管理。