深基坑工程施工监测与成果分析

深基坑工程施工监测与成果分析
摘要：本文介绍了某深基坑工程的支护施工及监测，并对支护结构的主要监测结果进行了分析。

结果表明，在深基坑工程施工中，时空效应显著，施工时应严格按设计和施工方案要求，尽量减小无支撑暴露时间。

关键词：深基坑变形监测时空效应
0 引言
随着城市建设规模的不断发展，基坑工程呈现出了开挖面积大、开挖深度深、形状复杂、支护结构型式多样和周边环境保护要求严格等特点，但是由于城市建设用地的局限性，周边环境的严峻性以及深基坑在开挖过程中所涉及场地地质条件的复杂性和不确定性，深基坑工程仍然是一项极具挑战性、高风险性、高难度的岩土工程技术热点课题[1，2]。

本文结合上海市某深基坑工程，介绍了深基坑工程的支护设计和监测方案，并对支护体系在基坑开挖和底板施工完成后一个月内的主要内力和变形监测成果进行了分析。

1 工程概况
本工程±0.000相当于绝对标高3.960，自然地坪相对标高
-0.7m，基坑设计时取自然地面绝对标高为3.660m。

根据勘探时现场土层鉴别、原位测试和土工试验成果综合分析，本场地地基土在80m深度范围内的地层主要有粘性土、粉性土和砂土组成。

场地承压含水层为第⑦1层，层顶最浅埋深35.2m，勘察期间水位埋深稳定在5.1~6.1m。

由于本工程基坑开挖为15.4m左右，按最不利承压水埋深考虑（即承压水头埋深3m），故基坑开挖15.4m时，场地内第⑦层中的承压水不会对本工程基坑产生不利影响。

局部深坑开挖前在深坑区域旁设置一定数量的降压井，并进一步探明承压水情况，必要时采取降低承压水。

本基坑工程南侧紧邻轨道交通10号线隧道，其埋深
10.4m~13.4m，距地墙最近处约6.2m，基坑东、西、北三侧均为2~3层保护建筑，其中东北角民房距地墙最近处约8.0m。

场地下原有473根钻孔灌注桩，原有老桩桩长40m，桩径800mm，基坑开挖过程中需对影响施工的原有老桩进行处理。

本工程基坑采用地下连续墙加钢筋砼支撑作为支护结构体系，采用明挖顺作法施工，深坑开挖深度为15.7m，浅坑开挖深度为12.4m。

深坑4道钢筋砼支撑，分五层土体开挖；浅坑3道钢筋砼支撑，分四层土体开挖。

开挖及支撑施工遵循：分层、分块、留土护壁、对称、限时开挖支撑的原则。

基坑平面形状及支护结构测点布置如图1所示。

表1 基坑支护结构监测内容
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2 支护体系监测内容及技术要求
2.1 监测内容
根据《基坑工程施工监测规程》（dg/tj08—2001—2006）及《基
坑监测规范（gb50497—2009），结合本工程自身特点、周边环境的实际情况和已有的工程经验，设计确定的本基坑监测项目内容、布点原则、控制指标及监测频率，本基坑工程支护体系的监测内容如表1所示。

2.2 监测技术要求
根据相关规范、规程要求，结合本工程的具体情况，制定如下技术要求：①基准点在施工前埋设，经观测确定其稳定后方可投入使用，基准点埋设3个，并设置在施工影响范围外，监测期间定期联测以检测其稳定性，确保在整个施工期间正常使用。

②各类传感器在埋设安装前进行重复标定。

③各类测量仪器需满足设计要求外，每年由国家法定计量单位进行校验、校正并出具合格证。

④监测工作由固定监测人员和仪器设备进行，采用相应的观测方法和观测路线在基本相同的情况下施测。

⑤各测点埋设完毕且达到稳定后，初始值测试不少于3次，取平均值作为原始基准数据。

⑥加强测点保护力度，发现测点破坏及时采取补救措施，并确保监测数据的连续性和有效性。

3 支护体系监测成果分析
本工程深基坑于2011年7月21日开始开挖，底板于2011年11月23日浇筑施工完成，本文主要对2011年12月23日之前的支护体系相关监测成果进行分析。

各层土方开挖及支撑施工时间段如下：
第一层土方开挖及支撑施工起止时间:2011年6月3日—2011
年7月14日，历时42天。

第二层土方开挖及支撑施工起止时间:2011年7月22日—2011年8月30日，历时40天。

第三层土方开挖及支撑施工起止时间:2011年8月29日—2011年9月19日，历时22天。

第四层土方开挖及支撑施工起止时间:2011年9月17日—2011年10月14日，历时28天。

第五层土方开挖及底板施工起止时间:2011年10月15日—2011年11月23日，历时40天。

3.1 支撑轴力
对支撑轴力，本文主要对第一、第二和第三道支撑轴力较大的测点变化情况进行分析，截止本工程底板浇筑施工完成后一个月的支撑轴力较大的测点变化情况如图2所示。

从图2中可看出，随着开挖深度的增加，支撑轴力逐渐增大，但均未达到报警值。

在各道支撑施工完成开挖下层土方时，支撑轴力增速较大，在下道支撑施工完成并形成强度后，上道支撑轴力增速较为平缓。

3.2 坑外地表沉降
坑外地表沉降部分较大测点的变化规律，如图3所示。

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图3 坑外地表沉降曲线
从图3可以看出，周边地表总体呈下沉趋势，部分测点沉降量
达到报警值。

第二层土方开挖至第四层土方开挖期间，坑外地表沉降速度较大，第四道支撑施工全部完成后，坑外地表沉降速度明显减小，底板浇筑完成后，坑外地表沉降速度进一步减小，甚至出现部分测点沉降有上台的趋势。

同时在实际监测中还发现，随着与基坑距离的增加，周边地表沉降量减小。

3.3 坑外土体测斜及围护墙体侧移
坑外土体测斜及围护地下连续墙侧移部分较大测点的变化规律如图4和图5所示。

从图4和图5可看出，坑外土体测斜和围护墙体侧移部分测点的监测值超出报警值，且二则具有基本相同的变化规律，变形曲线均呈抛物线形分布，且均向基坑内侧移，随着基坑深度的增加，变形逐渐加大，达到基坑开挖面以下约3.5m处（即地下约16m处）后，坑外土体侧移和围护地下连续墙侧移均逐渐减小，底板浇筑完成后，变形逐渐减小，整体变形趋势与理论分析基本一致。

3.4 围护墙体沉降
地下连续墙部分较大测点沉降的变化规律如图6所示（图中沉降量上升为正，下降为负）。

从图6可看出，在整个开挖和底板浇筑施工过程中，围护结构地下连续墙均呈现上升趋势，部分测点的上升值超出报警值。

底板浇筑前，上升趋势较大，底板浇筑施工完成后，出现一定程度的下沉趋势。

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图6 围护墙体沉降曲线
4 报警原因分析
从上述监测成果看，不同监测内容的部分测点出现不同程度达到报警值现象，根据本工程施工实际，出现监测值达到报警值的原因主要有以下几点：①第四层挖土深度为12.7米，随着土体开挖深度增加，坑外土体侧压力增加，挖土完成后支撑对称混凝土强度形成前，土体应力集中释放较快，土体变形量和变形速度较大。

②由于原有老桩较多，施工难度较大，一定程度上影响了基坑开挖和支撑施工速度，增加了基坑暴露时间，加大了基坑及周边房屋变形增加风险。

③为了赶工期，第四层土方开挖过程中存在不同程度的超范围开挖现象。

④由于施工场地相对狭小，行车路线重叠现象严重，重载车辆出现不同程度拥堵现象。

5 结论
通过对本工程深基坑的监测，有效保护了基坑围护结构的安全，主要得到以下几点结论：①基坑开挖会引起较大的基坑变形和土体沉降，且变形和沉降具有不可逆性，基坑开挖施工过程中应严格按设计要求及方案施工，尽量较小无支撑暴露时间。

②基坑施工引起的围护结构变形影响明显存在着三维空间效应[3]，在基坑开挖初期周边地表会产生一定的上升趋势，随着基坑开挖深度的增加，地表沉降最终将转为下沉直至稳定。

③围护结构均向坑内侧移，且随着开挖深度的增加侧移量逐渐增加，侧移最大值在基坑开挖最大深度面附近。

④支撑轴力随开挖深度的增加而逐渐增大，且下道支撑轴力大于上道支撑轴力，符合土体侧压力的基本分部规律。

参考文献：
[1]刘建航，侯学渊.基坑工程手册[m].北京:中国建筑工业出版社，1997.
[2]孙钧.城市环境土工学[m].上海:上海科学技术出版社，2005.
[3]张健全.北京某深基坑工程施工监测与成果分析[j].工程勘察，2010.2:66~70.。