基于施工工況的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析研判基坑安全方法

毛曉康

鐵四院（湖北）工程監(jiān)理咨詢有限公司 湖北 武漢 430063

1 引言

近年來，隨著社會高速發(fā)展，強基建工程不斷推進，對地下空間開發(fā)利用也在不斷擴張，深基坑工程越來越多。深基坑屬于危險性較大的分部、分項工程，根據(jù)規(guī)范[1]要求深基坑應(yīng)實施基坑工程監(jiān)測。雖然經(jīng)過二三十年的發(fā)展，基坑工程監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理和預(yù)警預(yù)報技術(shù)已經(jīng)非常成熟[2-4]，但基坑安全事故率依然較高?；颖O(jiān)測雖能反應(yīng)出基坑的變形，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)處理分析，能進行預(yù)測和預(yù)警，但建設(shè)管理更關(guān)心的是基坑是否安全？是否可以繼續(xù)施工？應(yīng)該采取什么有效措施確?；影踩啃枳鞒稣_的決策。很多基坑的監(jiān)測數(shù)據(jù)雖然預(yù)警了，但現(xiàn)場基坑安全，可以繼續(xù)施工，到施工結(jié)束都未發(fā)生異?！，F(xiàn)場僅僅根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)和預(yù)警預(yù)報信息，分析研判基坑不安全，需要停工，采取措施，往往效果不好，浪費人力物力和資源，影響建設(shè)工期。由于巖土工程問題的復(fù)雜性和基坑工程問題的特殊性，需要根據(jù)基坑施工過程的工況變化和監(jiān)測信息，實行動態(tài)信息化施工[5]。因而，研究結(jié)合基坑的施工工況，對監(jiān)測數(shù)據(jù)分析研判基坑安全會很有幫助。

2 基本方法

第一步，根據(jù)審批的施工監(jiān)測方案相關(guān)要求，對深基坑開展監(jiān)測。埋設(shè)監(jiān)測點并對其進行數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)計算每個監(jiān)測點的累計變量和變化速率。根據(jù)監(jiān)測方案中的寫明的累計變化量和變化速率控制值和預(yù)警要求，將監(jiān)測數(shù)據(jù)處理分析的結(jié)果分為正常、預(yù)警和突變?nèi)N狀態(tài)。正常指所有數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)，預(yù)警指監(jiān)測點數(shù)據(jù)達到監(jiān)測方案中預(yù)警的要求，突變指變化速率大于控制值的2倍或累計變化量超控制值的3倍。

第二步，應(yīng)由專業(yè)工程師完成對深基坑、周邊環(huán)境、施工狀態(tài)和地層等施工工況進行巡視檢查，確保能真實的了解現(xiàn)場施工工況，并對其進行綜合判斷。基坑工程巡視檢查包括以下內(nèi)容：（1）支護結(jié)構(gòu)。支護結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量；支撐安裝架設(shè)是否及時；冠梁、圍模、支撐有無裂縫出現(xiàn)；支撐、立柱有無較大變形；止水帷幕有無開裂、滲漏；墻后土體有無裂縫、沉陷及滑移；基坑有無涌土、流沙、管涌等其他異常情況。（2）施工情況。開挖后暴露的土質(zhì)情況與巖土勘察報告有無差異；基坑開挖分段長度、分層厚度是否與設(shè)計要求一致；場地地表水、地下水排放狀況是否正常，基坑降水設(shè)施是否運轉(zhuǎn)正常；基坑周邊地面有無超載等其他異常情況。（3）周邊環(huán)境。周邊管道有無破損、泄漏情況；周邊建筑有無新增裂縫出現(xiàn)；周邊道路(地面)有無裂縫、沉陷；鄰近基坑及建筑的施工變化情況；鄰近基坑否有裂縫產(chǎn)生等其他異常情況。（4）基坑降水。巡視檢查坑內(nèi)外水位是否正常；降水設(shè)施是否運轉(zhuǎn)正常；減壓井降水效率是否滿足要求等其他異常情況。

將巡視檢查的施工工況分為正常、異常和突變?nèi)N狀態(tài)。正常指一切都在合理范圍內(nèi)，在可控范圍內(nèi)；異常指當(dāng)存在監(jiān)測點預(yù)警時，需對該預(yù)警監(jiān)測點附近區(qū)域進行重點施工工況巡視檢查。

第三步，根據(jù)第一步監(jiān)測數(shù)據(jù)的三種狀態(tài)和第二步施工工況的三種狀態(tài)，按照下表表1對基坑的安全性進行研判，得出基坑的安全狀態(tài)，建設(shè)管理者作出正確的判斷和決策。

表1 基于施工工況的監(jiān)測數(shù)據(jù)研判基坑安全表

表1中的基坑安全狀態(tài)分了四個等級，即Ⅰ級安全、Ⅱ級安全、Ⅰ級不安全和Ⅱ級不安全。每種安全狀態(tài)解釋如下：

（1）Ⅰ級安全：基坑處于安全狀態(tài)，可以繼續(xù)施工，不需采取措施進行處理。

（2）Ⅱ級安全：基坑處于安全狀態(tài)，可以繼續(xù)施工，可不采取措施處理，但需要持續(xù)關(guān)注施工工況和監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化，若有異常需對基坑的安全性按本文方法重新作出研判。

（3）Ⅰ級不安全；基坑處于不安全狀態(tài)，可以繼續(xù)施工，但是要采取措施解決異常工況現(xiàn)象，繼續(xù)關(guān)注施工工況和監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化。

（4）Ⅱ級不安全：基坑處于不安全狀態(tài)，應(yīng)暫停該部位施工，采取措施消除突變影響后，重新按照本文所提的方法對基坑安全進行研判，根據(jù)研判的結(jié)果做下一步?jīng)Q策。

3 案例分析

3.1 工程實例一

某地鐵A深基坑采用地下連續(xù)墻加鋼支撐的支護結(jié)構(gòu)，在開挖過程中，地下連續(xù)墻接縫處出現(xiàn)小滲漏，由于此處附近的坑外水位監(jiān)測數(shù)據(jù)未達到預(yù)警，施工單位未及時采取堵漏措施。然而該滲漏點所處的地層是較厚的粉細砂層，滲漏很快發(fā)育成為涌水涌沙，最終釀成基坑搶險。雖未造成人員傷亡，但基坑周圍路面（城市道路）下陷50cm，造成不好的社會影響，同時花費大量的人力物力搶險，影響基坑開挖進度。

若按照本文提出的方法對基坑進行安全性研判，墻縫出現(xiàn)滲漏，并且滲漏點處在不利的地層位置，很容易導(dǎo)致涌水涌沙事故，施工工況應(yīng)該判斷為異常，不論監(jiān)測數(shù)據(jù)是否預(yù)警，基坑應(yīng)該為Ⅰ級不安全，應(yīng)該采取措施及時堵漏，就不會發(fā)展出涌水涌沙基坑事故了。

分析此處事故中主要有三點：

（1）雖沒有監(jiān)測點監(jiān)測預(yù)警，但基坑也可能處于不安全狀態(tài)，需要采取措施；（2）巡視到小滲漏未達到巡視預(yù)警，但施工工況巡視檢查了解到該處小滲漏點在最不利的地層處，基坑是處于不安全狀態(tài)，需要及時堵漏;（3）未及時發(fā)現(xiàn)小滲漏點處在最不利的地層處粉細砂層，主要原因巡視施工工況的人員專業(yè)知識和經(jīng)驗不足，因而施工工況巡視檢查應(yīng)該有專業(yè)經(jīng)驗豐富的人員來完成，否則無法作出正確的施工工況判斷。

3.2 工程實例二

同樣是A深基坑在另一處的水位監(jiān)測點數(shù)據(jù)連續(xù)兩天下降，監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)警，開始檢查基坑施工工況，墻縫未發(fā)現(xiàn)滲漏點，并且坑內(nèi)沒有降水，看似現(xiàn)場施工工況正常。但是繼續(xù)排查到周邊環(huán)境工況，發(fā)現(xiàn)與A深基坑隔一條道路的B工地基坑在降水，并且降水的水位與預(yù)警監(jiān)測點的水位信息相吻合，結(jié)合該區(qū)域的地層分析得出施工工況異常，監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)警，根據(jù)本文提出的方法可判斷為Ⅰ級不安全，可以繼續(xù)施工，但是要及時采取措施。要求B工地停止降水，對路面下的地層進行密實性探測，結(jié)果表明地下存在脫空不密實區(qū)域，及時采取注漿加固的措施，最終未發(fā)生道路塌陷的安全事故。

此處事件中，能發(fā)現(xiàn)A深基坑旁的B工地敞開降水的施工工況，是判斷基坑安全性和采取正確措施的關(guān)鍵。

3.3 工程實例三

B深基坑采用與A深基坑一樣的支護結(jié)構(gòu)，坑外水位監(jiān)測點隨基坑開挖，水位不斷的下降，累計變化量超過控制值，達到預(yù)警條件，經(jīng)對現(xiàn)場工況的認真的巡視檢查，施工工況一切正常，無任何異常情況。

根據(jù)本文提出的方法可判斷為Ⅱ級安全，基坑處于安全狀態(tài)，可以繼續(xù)施工，但需要持續(xù)關(guān)注施工工況和監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化，不用采取措施。最終B深基坑從開挖到完成封頂全過程，未發(fā)生任何安全事故。用本文方法研判該深基坑安全，結(jié)果是正確的。

3.4 工程實例四

C深基坑采用地下連續(xù)墻+混凝土支撐+鋼支撐的支護結(jié)構(gòu)，第一道混凝土支撐軸力監(jiān)測點數(shù)據(jù)突變，地下連續(xù)墻測斜監(jiān)測點數(shù)據(jù)預(yù)警，對現(xiàn)場工況進行仔細檢查，施工工況正常，無任何異常。

根據(jù)本文提出的方法可判斷為Ⅰ級不安全，可以繼續(xù)施工，但需繼續(xù)關(guān)注施工工況和監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化，如發(fā)現(xiàn)施工工況異常時，要及時采取措施?，F(xiàn)場僅僅采取了增加2根鋼支撐，增加基坑安全性，正常施工，未發(fā)生施工工況異常情況。最終C深基坑從開挖到封頂，未發(fā)生安全事故。

4 結(jié)論

（1）深基坑工程不確定因素較多，在深基坑施工過程中，建設(shè)管理者需要通過監(jiān)測數(shù)據(jù)和施工工況信息，對基坑的安全性進行研判，正確的決策對避免基坑安全事故的發(fā)生，順利完成深基坑工程具有重要。

（2）用本文提出的方法，對多個深基坑工程案例進行分析可知，該方法能為建設(shè)管理者提供一個新的方法作出正確的決策。

（3）本文所提的方法，最重要的是要真實的摸清現(xiàn)場的施工工況是關(guān)鍵。施工工況的檢查綜合判斷需要非常有經(jīng)驗和專業(yè)性較強的人來完成，否則很難真實的了解現(xiàn)場的具體工況，影響最終決策的正確性。