地下工程和深基坑安全監(jiān)測技術(shù)

梁志揚(yáng)

【摘 要】地下工程和基坑施工中坍塌事故頻繁，在施工過程中加強(qiáng)監(jiān)測是至關(guān)重要的，是確保周邊居民和整個(gè)工程施工安全的保障，本人在工程實(shí)踐中總結(jié)一些做法，僅供同行參考。

【關(guān)鍵詞】基坑；監(jiān)測；安全

近幾年在地下工程和深基坑施工中，不斷出現(xiàn)坍塌事故的調(diào)查情況表明，地下工程和深基坑發(fā)生重大事故前或多或少都有預(yù)兆，如果能夠在基坑開挖的過程中切實(shí)做好監(jiān)測工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故預(yù)兆并采取適當(dāng)?shù)拇胧瑧?yīng)該是可以避免重大基坑事故的發(fā)生或減少基坑事故所帶來的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。

安全監(jiān)測是施工組織的一部分，屬動(dòng)態(tài)管理范疇，是指在整個(gè)土建施工過程中對(duì)地下水動(dòng)態(tài)、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形及內(nèi)力、土層的穩(wěn)定以及施工對(duì)周圍建筑物和設(shè)施的影響進(jìn)行觀察、監(jiān)控和量測。通過對(duì)量測數(shù)據(jù)的分析處理，來判斷地層、結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性，判斷施工對(duì)周圍環(huán)境的影響程度，進(jìn)而指導(dǎo)施工。現(xiàn)就工程實(shí)例談?wù)劕F(xiàn)場監(jiān)測在明挖結(jié)構(gòu)的基坑開挖施工中的具體應(yīng)用。

0.工程概況

肇慶恒裕海灣地下工程，南側(cè)靠近舊式民居，基坑總長為155.6m，標(biāo)寬18.8m，開挖深度深（平均挖深為18.6m），主體結(jié)構(gòu)建筑面積26327.5m2。采用明挖順做法施工，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔樁加鋼管內(nèi)支撐支護(hù)。主體基坑施工于2010年11月開始，2011年7月完成，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐密集眾多，跨度大是本工程施工的重點(diǎn)、難點(diǎn)之一，為確?；邮┕さ陌踩樌?，必須加強(qiáng)對(duì)周圍建筑物、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場監(jiān)測。

1.水文地質(zhì)

結(jié)構(gòu)主要位于〈5Z-1、5Z-2〉可∽硬塑狀砂質(zhì)粘性土，承載力較大，壓縮性較小，工程性質(zhì)及整體均勻性均較好。按地下水含水層介質(zhì)的不同，該段主要含水導(dǎo)層為海陸交互沉積砂層，〈2-3〉空隙含水層及中風(fēng)混合巖帶〈8Z〉裂隙含水層，其余土層全風(fēng)化巖含水微弱，可視為相對(duì)隔水層。

2.現(xiàn)場監(jiān)測的實(shí)施

2.1監(jiān)測項(xiàng)目及測點(diǎn)位置的確定

監(jiān)測項(xiàng)目的選擇和主次項(xiàng)目的確定，即關(guān)系到基坑施工過程中的安全，也關(guān)系到工程費(fèi)用的大小，隨意增減監(jiān)測項(xiàng)目都會(huì)造成不必要的損失。本工程在結(jié)合工程現(xiàn)狀及監(jiān)測技術(shù)水平的情況下，確定了以下的監(jiān)測項(xiàng)目及各測點(diǎn)位置：

2.2測點(diǎn)數(shù)量及布置要求

（1）圍護(hù)樁水平位移：25個(gè)測點(diǎn)，測點(diǎn)平均間距15m。

（2）土體側(cè)向變形：布置在三個(gè)斷面上，同一孔測點(diǎn)間距0.5m。

（3）支撐軸力：三個(gè)斷面，布置在支撐靠近端頭處。

（4）地下水位：6個(gè)測孔，布置在三個(gè)斷面上。

（5）側(cè)向土壓力：40個(gè)測點(diǎn)，同一孔測點(diǎn)間距2-3m。（土壓力盒須安裝在迎土側(cè)的護(hù)壁外側(cè)。

（6）鋼筋應(yīng)力：選擇三個(gè)斷面上的樁監(jiān)測。每根樁的主筋上焊接5根鋼筋計(jì)，迎土側(cè)主筋上3根（頂板、中板、基底）；基坑側(cè)2根（第一道和第二道支撐中間位置、第二道支撐和基底中間）。

（7）樁身變形：選擇三個(gè)斷面上的樁監(jiān)測。測斜管須在樁心處預(yù)埋，底部達(dá)到樁底底面，頂部預(yù)留出樁頂冠梁的高度。灌注混凝土?xí)r需注意對(duì)傾斜管的保護(hù)，并保證起鉛垂向下。

（8）樁身砼應(yīng)變：與鋼筋應(yīng)力同樁監(jiān)測，每根樁上布置5個(gè)測點(diǎn)，迎土側(cè)2個(gè)（第一道和第二道支撐中間位置、第二道支撐和基底中間）；背土側(cè)3個(gè)（頂板、中板、基底）。

2.3報(bào)警值及監(jiān)測周期的設(shè)定

該工程的基坑變形報(bào)警值根據(jù)監(jiān)測內(nèi)容，選用圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移及鋼支撐軸力作為施工安全判別標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)警值，其設(shè)定如下：

（1）平位移報(bào)警值（F）：

F=F實(shí)/F容

F實(shí)：水平位移實(shí)測值；

F容：水平位移允許值（第二部開挖：15mm；第三部開挖：20mm；第四部開挖：30mm）。

當(dāng)F>1：危險(xiǎn)；1>F>0.8：注意；F<0.8：安全。

（2）支撐軸力報(bào)警值（N）。

當(dāng)實(shí)測的支撐軸力在容許值3000KN范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)判斷為安全。

（3）監(jiān)測工作的監(jiān)測周期應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)程確定，在開挖卸載急劇階段，間隔時(shí)間不超過3天，其余情況可延至5-10天；當(dāng)變形發(fā)展速率較大、場地條件變化較大或支護(hù)結(jié)構(gòu)開裂、安全性（F、N值）為注意時(shí)，應(yīng)1天監(jiān)測1次；當(dāng)變形急劇發(fā)展、安全性為危險(xiǎn)或出現(xiàn)事故征兆時(shí)，則要對(duì)變形連續(xù)監(jiān)測，及時(shí)掌握變形發(fā)展趨勢和準(zhǔn)確判斷基坑安全狀況。

2.4監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析與預(yù)測

每次監(jiān)測工作結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)整理監(jiān)測數(shù)據(jù)，以便發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有誤時(shí)可及時(shí)改正補(bǔ)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)觀測值有明顯異常時(shí)，能及時(shí)采取相應(yīng)措施。同時(shí)還應(yīng)分階段、分工序?qū)α繙y的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和分析：

（1）數(shù)據(jù)的處理：將原始數(shù)據(jù)用頻率分布的形式把數(shù)據(jù)分布情況顯示出來，進(jìn)行數(shù)據(jù)的數(shù)值特征值計(jì)算，舍掉離群數(shù)據(jù)。

（2）曲線擬合：用函數(shù)表達(dá)式進(jìn)行曲線擬合，以便對(duì)下一階段的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測。

3.結(jié)束語

由于影響基坑施工安全的不確定因素很多，其最不安全狀態(tài)有可能出現(xiàn)在任何一個(gè)施工階段，因此施現(xiàn)場有效的監(jiān)測是非常必要和重要。通過監(jiān)測結(jié)果的信息反饋，可以了解土體在施工過程中的動(dòng)態(tài)變化，明確工程施工對(duì)原始地層的影響程度和可能造成失穩(wěn)的薄弱環(huán)節(jié)；了解施工對(duì)周圍地下水位的影響程度；了解支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力和變位情況，對(duì)其安全及穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)；及時(shí)修正設(shè)計(jì)參數(shù)，優(yōu)化施工工藝，改進(jìn)施工方法。為加強(qiáng)了地下工程和深基坑的安全監(jiān)測，確保工程安全施工，最近廣州市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)在網(wǎng)上公開征求《廣州市地下工程及深基坑安全監(jiān)測信息管理系統(tǒng)使用規(guī)定》（征求意見稿）意見，明確要求地下工程及深基坑現(xiàn)場施工必須實(shí)施安全監(jiān)測，保證周邊和施工現(xiàn)場的施工安全。