深基坑施工变形

深基坑施工变形（共12篇）

深基坑施工变形 篇1

深基坑支护问题是一个非常复杂的问题, 几乎涉及到所有的土力学问题, 如土压力、土的本构关系、土的工程性质、土的变形、土与结构的相互作用、土的固结及地下水的影响等。这给深基坑支护工程的设计带来了许多困难, 随着土力学理论的发展和计算技术的进步, 深基坑支护工程的研究与设计已取得了很大发展。

开挖过程模拟:关于深基坑开挖与支护过程的计算机模拟, 刘建航, 候学渊[25]、高俊合, 赵维炳, 周成[26]、李斯海, 张玉军[27]、赵永伦, 赵亮[28]、邹冰[29]、林翰[30]、Chang-Yu Ou, Dar-Chang Chiou, and Tzong-Shiann Wu[31]、H.R.Yerli, B.Temel, and E.Kiral[32]等人作了深入研究。以下是考虑分步开挖的深基坑支护桩上土压力的杆系有限元计算方法及步骤。

1 荷载见图1。

2 水平向地基弹簧系数

支护体系内侧的土体水平抗力采用水平向地基弹簧系数计算, 由于水平向地基弹簧系数对于分析计算的准确性和可靠性均十分重要, 且粘性土的水平向地基弹簧系数还可能随施工时间延长而减少, 主、被动侧土由于受力性能不同, 主动侧竖向力不变, 侧向卸荷, 被动侧竖向减压, 侧向加压, 因此主、被动侧土的水平向地基弹簧系数并不相等, 所以水平向地基弹簧系数的值及其分布一般应通过现场实验确定。

水平向地基弹簧系数在土体中沿竖向的分布目前有以下几种假设:

(1) 假设水平向地基弹簧系数为一常数。

(2) 假设水平向地基弹簧系数随深度按直线增大, 且地面处水平向地基弹簧系数为零。

(3) 假设地面处水平向地基弹簧系数为零, 且随深度按直线增加, 但达到一定深度后即保持为常数不变。

基坑工程手册[25]推荐的经验数据水平向地基弹簧系数为:

K=0～10000 (kN/m3) z=0～5 (m) ;K=10000 (kN/m3) z≥5 (m) ;

水压力将根据不同情况采用水土分算或合算来处理。

3 计算简图

为了正确计入施工因素, 必须了解挡土结构在各个施工阶段中不同的变形状态, 挡土结构的变形状态如下图2所示。

从图2中可知, 支撑在架设之前, 该处的挡土结构已经发生了较大的变形, 而支撑架设之后该点的变形量是很小的, 即挡土结构的位移多在支撑架设之前已经发生并影响挡土结构的内力。

当挡土结构用于建筑密集、管网密布地区时, 通常需要控制地层的位移, 因此在施工中往往采取支撑预加轴力的工艺控制结构变形和产生过大的弯矩, 此时计算简图应作调整, 如图3所示。

预加轴力在计算中是作为一个单独的受力阶段分析且在下一步开挖之前进行, 因此对挡土结构的变形起到一定的作用。根据经验, 预加轴力值一般可取支撑轴力的30%～60%。

4 计算分析

对挡土结构进行有限元分析时, 首先对挡土结构进行离散化。

考虑到计算精度, 挡土结构基本上以1m作为一个单元。除此之外在各阶段的开挖面, 支撑点均应作为结点处理。弹簧可任意作用在开挖面以下挡土结构的结点上。挡土结构的每一单元均取为具有三个自由度 (u、v、θ) 的“梁单元”, 而支撑则作为一个自由度的“二力杆单元”, 弹簧不作为单元, 仅在形成总刚时将相应方向的刚度充入即可。

(1) 基本平衡方程:[K]{δ}={R} (1)

式中[K]—总刚矩阵;{δ}—位移矩阵;{R}—荷载矩阵。

总刚矩阵[K]形成后, 可按照各施工阶段的计算简图将地层弹性系数K值叠加到总刚相应位置中。此时必须注意的是根据取用的K值数还必须乘以相邻两弹簧距离的平均值。由于挡土结构内力分析时, 必须计入施工各阶段、各支撑安装前后及预加轴力的影响, 必须修正式 (1) 。以上各种影响可通过对杆系的边界条件加以解决。

(2) 支撑安装前位移值:

设在支撑安装前, 支撑点处挡土结构已发生位移值δ1, 则支撑安装后开挖到下一步支撑点时的计算图如图5所示, 即应对相应支撑杆系背离挡土结构的支座处位移δ1叠加。在这种条件下的计算结果可方便地计入由于杆系受力不同而发生相对变形时对挡土结构的内力影响。如位移直接叠加在挡土结构的作用点, 则不能计入支撑杆本身的变形。在实际工程中, 支撑往往是采用对称的形式, 此时在进行有限元分析时, 计算长度L1可取支撑总长的一半。

预加支撑轴力可采用下述方法来实现。设安装支撑后于下一步开挖之前预加轴力为N/1相应计算图式如图6所示。从图6可知, N/1应加于支撑杆件的左边支座, 而由于水土压力在预加轴力之前已处于平衡状态, 此时仅考虑地层的抗力, 地层抗力系数K与前述取值的原则相同。图6中得到的位移, 内力值应与没有预加轴力之前的结果相叠加, 尤其是在N/1作用点处的位移值应与支撑安装前挡土结构先期发生的位移值相叠加, 并以叠加后的值来计算下一施工阶段的受力。从以上预加轴力的分析过程可知, 预加轴力对防止挡土结构向坑内的位移是有效的。

以下以二道支撑的挡土结构为例来说明有限元分析计算步骤。

①计算悬臂型式挡土结构内力。得到相应的位移、弯矩图 (图7) 。

②预加轴力N/1, 得相应位移、内力图 (图8) 。

③将图7与图8的位移及内力图叠加所得结果见图12。如果没有预加轴力的工况则可将预加轴力的影响不考虑或将N/1取为零值即可。

④进下一步开挖, 将开挖部分的被动侧土压力反转, 转化为结点荷载, 所得结果见图10 (预加值N/1不叠加) 。

⑤若第二道支撑处再需预加轴力N/2则计算简图、内力图如图11。

⑥将图10与图11的位移及内力叠加如图12。

⑦进入下一步开挖, 此时位移值应取图12中δ2, 而第一道支撑处的位移值为δ1, δ1值的变化较小, 位移叠加位置为支撑杆背离挡土结构支座处。

将图7、9、10、12、13中的位移值和内力值作成包络图, 即可按所得各截面的最大值来进行挡土结构的截面设计和支撑杆件的设计。

例1某基坑工程桩长15m, 采用钻孔灌注桩, 钢筋混凝土的弹性模量E=2.6×107kPa, 桩长每一米划分一个单元。桩径d=1.0m, 桩间距1.5m, 灰色淤泥质粘土土体重度γ=17.1kN/m3、C=10.7 kPa、q=20kPa、φ=6.5°、泊松比μ=0.3。基坑深6m, 考虑分步开挖, 锚杆设置在离坑顶2.0m、4.0m处, 其弹簧系数均为24000kN/m。下面为第一﹑二及三步开挖计算结果。

(其中, 系列1为有限元模型计算值, 系列2为朗肯土压力理论计算值。以下各图相同。)

以下是第一步开挖计算结果。

以下是第二步开挖计算结果。

以下是第三步开挖计算结果。

图26中系列1﹑2及3为第一﹑二及三步开挖桩身剪力。第一根锚杆第一步开挖后安装, 在第二步开挖后承受支撑轴力为8.36kN, 在第三步开挖后承受支撑轴力增加19.6kN, 在第三步开挖后共承受支撑轴力27.96kN。第二步开挖后安装第二根锚杆, 在第三步开挖后承受支撑轴力为21kN。

结论

(1) 考虑分步开挖时, 锚杆对基坑边坡的支承力与其设置的早晚有关系。

因第一层锚杆设置的最早, 随着基坑第一、二、三步的开挖, 由于应力重分布, 使该锚杆的支撑力不断增加。第二层锚杆的支撑力是由于第二、三步基坑开挖引起, 第三层锚杆的支撑力是由于第三步基坑开挖引起。所以分步开挖时、第一与第二层锚杆对基坑边坡的支撑力较大, 而第三层锚杆的支撑力较小。

(2) 支护桩的位移对主、被动土压力有较大的影响:

向基坑内的位移将使主动侧土压力减少, 被动侧土压力增加。当加预加支撑时, 向基坑外的位移将使主动侧土压力增加, 被动侧土压力减少。

参考文献

[1]金亚兵.有限线单元法用于锚杆桩支护系统的计算分析[J].工程勘察, 1997, (3) :1~6.

[2]杨雪强.深基坑支护的杆系有限元分析[J].湖北工学院学报, 2000, 15 (2) .

[3]刘国彬, 候学渊.软土的卸荷模量[J].岩土工程学报, 1996, (18) 6.

深基坑施工变形 篇2

一、基坑支护专项施工方案的主要内容

1、工程概况。

工程概述；地下室结构概述；工程地质水文地质条件（特别是不良地质反映）；周围环境情况，特别要说明需重点关注的建筑物、地下管线等的状态。

2、基坑支护设计概述。

基坑支护设计方案、降水方案、支护设计对施工提出的特殊要求。

3、编制依据。

4、基坑工程的难点、重点和关键点。

5、施工组织管理机构、人员配置及职责。

6、资源配置计划。

机械设备配置、劳动力配置、材料配置、监测仪器配置。

7、总体施工部署。

施工准备工作、总体施工顺序（各工序交叉施工顺序）、施工进度计划、施工进度计划实施的风险及预防措施分析。

8、施工方法及技术措施。

各类桩墙施工技术措施（钻孔桩、搅拌桩、旋喷桩、振动灌注桩、人工挖孔桩、预制桩、咬合桩、地下连续墙等）、土钉墙施工技术措施、压顶梁（围檩）、内支撑、锚杆施工技术措施、格构柱施工技术措施、土方开挖施工技术措施， 这是关键施工措施（特别是软粘土）。降水与排水措施（轻型井点、深井、明排等），砂性土层中是关键施工措施。传力带施工（拆除）、支撑拆除、土方回填等施工技术措施。

9、基坑支护监测。

10、危险源辨识及应急措施。

11、工程质量保证措施。

质量保证体系、关键工艺或工序质量保证措施、材料和设备保证措施。

12、安全生产、文明施工、环境保护保证措施。

13、附件

（1）基坑围护设计专家论证意见书和设计院对论证意见的回复；

（2）基坑支护专项施工方案专家论证意见书；

（3）企业相关技术标准；

（4）基坑围护设计平面图、典型剖面图及节点大样图；

（5）典型地质剖面图及土工指标一览表；

（6）基坑环境平面图；

（7）基坑降、排水平面布置图；

（8）施工平面布置图；

（9）土方开挖平面流向图、剖面图、工况图、运输组织图；

（10）进度计划网络或横道图。

二、基坑支护专项施工方案的审查要点

1、方案的审批情况

检查方案的编制、审核、审批手续是否齐全。是否经施工单位技术负责人审批签字，加盖公司一级图章，不得有代签的现象。

2、专家论证的情况

土方开挖深度超过5m（含5m），或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5米，但地质条件和周围环境及地下管线极其复杂的工程，其基坑支护设计方案必须经过专家论证。检查须经过专家论证的方案是否有书面基坑支护专项施工方案专家论证意见书，以及专家论证意见书中提出的问题是否有设计院对论证意见的回复，以及是否在方案中得到修改。

3、方案的完整性情况

方案应包含十三个方面的内容，详见本文第一部分。很多方案的内容都不完整，有的方案对许多重要的内容都没有描述。

4、方案的设计情况

基坑围护的设计单位应具有相应资质条件，其中深基坑设计方案应经专家论证取得专家意见书，设计单位再根据专家论证意见出设计变更联系单，连同设计方案一起去市建委办理备案手续。

5、周边环境的描述

许多方案对周边环境的描述很简单，有的甚至完全没有。基坑周边的建筑物、构筑物、重要管线、围墙、临时设施、塔吊位置、出土口、施工道路等都要描述清楚，越详细越好。特别是周边有河流和池塘的更应该描述清楚。

6、重点难点的情况

基坑的重点难点是否描述清楚，如砂性土中的土钉墙支护，基坑降水的处理就是一个关键点。对井点降水等要有详细的叙述，要有确保降水成功的措施，还要有备用井点、备用发电机等。在软粘土中的挖土也是一个关键点，应有详细的措施，确保工程桩不歪斜、不断裂，确保支护结构的安全性等。

7、资源配置计划

资源配备要考虑基坑支护的整体，而不是只考虑挖土。有的方案只安排了挖土的劳动力和机械设备。应该把支护桩、土钉墙、内支撑、井点降水、监测等工程的劳动力和机械设备都考虑进去，统一列表。

8、总体部署的问题

有的方案很详细的写了围护桩、土钉墙、降水、挖土等施工工艺，但对总体的部署和施工流程却没有交代。基坑支护中土钉墙、降水、挖土等是交叉穿插进行的，应有总体的施工流程。还要有总体进度计划的安排，各工序开始时间、交叉时间、结束时间，总进度计划表。安排的管理力量、劳动力、机械设备能否满足总进度计划的要求等。

9、土方开挖施工流程

土方开挖是基坑支护中很重要的一道工序，应该进行详细的叙述，而有的方案只是原则性的写了土方开挖的情况，但具体如何开挖却没有叙述。围护桩支护、土钉墙支护土方开挖的流程是不同的。大型的土方工程更应该详细说明土方开挖的平面流向、分层分段的情况、出土口的布置、机械设备的配备、对工程桩及围护结构的保护措施和施工组织、进度计划等。有内支撑的基坑还应有对内支撑和格构拄的保护措施以及局部内支撑下面大型挖掘机无法工作部位的土方的开挖措施。还有深浅基坑高低跨处的`处理、出土坡道处的处理等。

10、传力带、支撑拆除和土方回填

许多方案都没有传力带、支撑拆除和土方回填的内容，应予以完善。传力带、支撑拆除时应有确保安全的措施。土方回填中应有如何保证密实的措施以及对地下室外墙防水层的保护措施等。

11、基坑监测的情况

经过专家论证的方案一般都有专门的基坑监测方案，而自行编制的方案中往往较简单。而基坑监测又是非常重要的。一个完整的监测方案应包括监控目的、监测项目、监测仪器、监控报警值、监测方法、监测点的布置、监测周期、信息反馈等。检查监测项目是否齐全，监测点的布置、监测周期是否合理。施工单位应有专人进行监测，除了专业的仪器监测外，每天专人巡回目测是更简捷而更有效的监测。每天反馈信息以及一旦超出报警值所采取的措施。

12、应急措施

应急措施是方案中极其重要的部分，方案中要有对危险源的辨识，可能发生的险情，以及针对各种险情采取的应急措施。还应有应急领导小组成员名单及分工，及应急抢险材料物资机械设备的准备要求等。

深基坑支护变形控制设计与研究 篇3

关键词：深基坑支护；变形控制；设计；

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-08-00-01

一、工程概况

国都高尔夫花园3期位于SZ市FT区新洲片区，新沙路与新沙街交汇处，楼高168米，用地面积约7464平方米，其中地下室 5层，地下室底板设计标高为-17.1米。基坑平面面积较大整体呈现 L 形，项目周围均为道路以及高层建筑为主，而且周围埋藏着水、电、气等各种管道。如果在施工的过程中稍有不慎会对周围造成严重的破坏。

二、检测目的

在地下施工过程中为了追求现场施工的安全性以及经济性，根据测定施工过程中的支护结构顶和周边相关实体的变形，对于土地以及支护结构的状态进行及时科学的分析和判断，以便随时掌握周围土地以及支柱材料的动态，为项目工程提供相应的数据，以科学合理的指导施工管理。确保施工工作合理安全的顺利进行。

三、监测技术的措施方法

（一）监测项目要求

根据施工特点以及基坑支护监测分布图，结合工程支柱结构以及土体作用确定以下监测项目。

（二）监测时间和频率

首先在基坑开挖前准备阶段就预先测定初始值，在基坑开挖初级阶段每3-4天测量一次，在急剧开挖和变速加快时每天测量2-3次，在地下室开挖阶段每周测量一次。如果碰到恶劣天气以及非正常变形时应坚持每天测量一次，出现监测项目报警时则要每天测量2次。

（三）监测项目报警值

监测项目报警意味着监测项目已经出现异常，需要密切关注。

（四）支护结构顶水平位移监测

1、首先要布置三个控制基准点，三个控制基准点要布置在施工区影响范围之外和不受旁折光的影响的地方以保证基准方向的通视良好。选择一个固定控制点作为定向及检查，剩余两点组成一个边角控制网。制作控制基准点首先在混凝土地面上钻120mm深孔，在深孔内添入直径14mm的钢筋，并浇筑混凝土墩。每个墩的设置尺寸为：300×300×1200mm。为了保护墩位不受破坏，特意在每个墩的中间增加加强钢筋和钢盖板。

2、本基坑主要采用极坐标法进行水平位移监测方法；在三分基准点上采取观测1测回、观测2测回和向法观测的观测方法。使用导线测量以及前方交会的方法对深坑基点的稳定性进行检测，并通过检测系统将监测数据通过计算和整理形成相应的变形预报图表。以便对工程的开展提供数据保障。

（五）测斜监测方法

1、对于已经完成的连续墙、围护桩和土层则主要采取钻孔测斜，首先是要围护桩上钻Φ110mm的孔而且孔深大于基坑深度，因为一般的测斜管的外径是Φ70mm，而我们所钻的孔径要稍微大于测斜管外径。并且将测斜管放入孔内，用搅拌的灰浆把钻孔与斜侧管内部的空隙填充满以保证测斜管的牢固。测斜管安放就位后，首先将斜侧槽与测量面保持垂直，将方向调正后盖上顶盖，斜侧管顶要高出地方20-50cm以便能保持管内的干净，通畅。这些工作做完后要对钻孔和测斜管之间进行第二次回填，相比上次填充这次要采取粗砂缓慢进行的方式，，在回填过程中要经常灌水为避免塞孔，同时要有周期的检车，发现填料下沉现象时要继续回填。以上这些工作要在基坑开挖之前2周完成以为确保测斜管与桩体、墙体、土体同步变形。同时在周围用砖砌成一个保护墩和清晰的标示。

2、观测分为正测和反测两种，按照顺序首先要进行正测然后再行测观测。于现在采用的探头是双测头结构，所以在谈侧重可以一次测量正交两个方向的偏斜量。将测斜仪放置测斜管低，从底往上每隔50cm测量一次，得到数据后，与基坑开挖前的初始值与现在的测量值相比较，得出的数值即是由开挖引起的每50cm的位移量。然后根据十字导槽的方向计算相应的位移的方向。

（六）基坑的水位监测

按照设计图纸的规划和要求进行水位孔埋设。对于水位监测的方法也是钻孔测水井高程方法，首先根据设置点在相应的位置上钻孔，然后通过pvc管道用水位定测仪对孔内水位进行监测，根据监测结果与初始测量值进行比较，得出结果。

四、监测数据的采集、整理及反馈

（一）数据的采集整理

通过检测得到的检测结果，都有专门的软件进行数据记录，并按照相关规定保存原始数据，同时相关人员按照要求规定进行签字、核算并将数据整理做成图记进行保存。同时针对不同的仪器的采集方法，采用不同的鉴定和检查手段，以确定采集数据的准确。

（二）数据的整理

及时处理和反馈监测数据，并根据监测数据，通过对比检验的方法对可能监测产生的系统误差等各种误差进行分析处理，对于准确的监测数据进行反分析计算，以便为工程项目及时提供基坑各个部分变形状态，以及及时预测未来可能产生的情况，以便遇到紧急状况能及时做好应对措施。

（三）信息反馈

根据整理汇总的监测数据信息，通过相应的专业计算机软件，将监测数据转化处理成各种专业图表、表格以及变形曲线，以便能更加形象客观的分析相关的基坑支护工程变形问题。根据分析时间—位移”曲线图、时间—土体侧向位移（测斜）”曲线图、时间—地下水位”曲線图、基准点及监测点平面位置示意图。一旦分析发现出现位移、变形等重大问题。要及时向有关部门通报并将提供相应的检测数据或者图示，若测量结果正常，在测量结束的24小时内提供详细的测量报表。对于检测报表要保存以便向业主提供满足要求的监测报告。

参考文献：

[1]郑文棠，程小久.核电厂边坡地震动力响应研究[A].广东省水力发电工程学会2012年获奖优秀科技论文集[C].2012

[2]李力.载体桩施工震动影响及隔震的研究[A].第三届全国建筑结构技术交流会论文集[C].2011

深基坑施工变形 篇4

1 地铁车站深基坑变形监测的特点

1)时效性。因地铁车站深基坑的变形监测对时间的时效性要求较高，因此变形监测的方法和设备在采集数据时要能适应各种严酷的天气条件和夜晚操作等全天候的操作环境。

2)要求精度高。在进行基坑变形监测时，要使用一些精度较高的高精密仪器，从而才能在监测中使误差限值控制在数毫米内，以达到高精度测量监测的目的，适应高精度的监测要求。

3)等精度。地铁车站深基坑工程中的观测通常只需要测得相对变化值，而不需要测出绝对值。比如，一般测量需要把建筑物在地面定位，得到一个绝对量坐标及高程的测量，但是在基坑边壁变形观测里，只需要测定边壁相对于原来基准位置的移动就完成了，但边壁原来的位置就完全不用知道。由于这个特殊的地方，使得深基坑施工监测有其自身规律。

2 地铁车站深基坑变形监测的作用和基本要求

1)基坑变形监测的作用。对于相对复杂的地铁车站深基坑工程来说，只凭借以往的工程施工经验，难以准确的预测和判定基坑变形情况，这时就需要依赖施工现场的变形监测来定量评价基坑的变形情况。基坑变形监测的作用主要表现在以下3点:a．动态的报告基坑变形信息。受到施工现场各种环境的综合影响，基坑开挖时周围的设施和建筑物始终处于不稳定状态，其出现的变形和变化没有合理的规律可循，此时就需要依据现场变形监测的数据来综合评定基坑的变形情况，为施工单位制定合理的施工方案提供参考。b．明确变形的大小。依据基坑变形监测所获得的数据，可以定量的评定基坑开挖对周围设施和建筑物的影响、基坑变形量的大小，以便施工单位能够依据变形量合理的安全施工进度。c．及时发现安全隐患。通过对以往基坑安全生产事故的分析可知，基本上所有的安全生产事故都是由于施工单位忽视了基坑监测数据的重要性，忽视变形量大小的检测，进而导致生产事故的发生。通过对变形监测数据的分析，能够初步判定变形发展的走势，及早的发现安全隐患，为制定安全补救措施和改进施工方案提供依据。

2)基坑变形监测的基本要求。a．在进行基坑变形监测前，要编制监测计划，并严格按照有关的技术文件(如监测任务书)执行。这类技术文件的内容，至少应该包括监测方法和使用的仪器、监测精度、测点的布置、观测周期等等。计划性是观测数据完整性的保证。b．在进行监测时，要采用高精度的监测仪器，加强仪器的日常维护保养和检查，加强对观测人员的培训，确保人员技术能力和水平达到要求，从而确保监测数据的可靠性。c．鉴于基础工程施工的特殊特点，基坑开挖是一个动态的施工过程，因此，在施工时，要及时进行变形监测，及时发现存在的隐患并采取措施予以消除，确保施工安全。d．在进行基坑的变形监测前，要根据工程的特点和实际情况预先设定包括变形值、内力值及其变化速率等值在内的预警值。当观测发现超过预警值的异常情况，要考虑采取应急补救措施。e．对于基坑的变形监测，应该有完整的观测记录，现象的图表、曲线和观测报告。在对地铁车站深基坑进行变形监测的过程中，要使用专门的表格来记录各种数据，以保存原始的资料，便于日后的复核与计算。要将各项原始数据整理保存为正式记录，按照原理不同的仪器以及采取方法的不同，要选择相适应的鉴定与检查手段，包括定期维护和检查检测系统和严格遵守监测操作规范。对于每次监测活动所获得的原始数据，要及时进行反馈和处理，对于监测所反映出的偶然和系统误差等各项问题进行统计检验和对比检验及其他方法进行解决。根据已有的各项监测所得信息来进行反分析测算，按照现有的周围建筑物和基坑支护工程的变形问题和状态，预测分析该工程未来可能发生的变形问题及其变化情况，以便可以提前选择和采取相适应的手段和措施，验证施工方法及设计参数。

3 监测系统的设置原则

施工变形监测工作是一项系统工程，监测工作的成败与监测方法的选取及测点的布设直接相关。

1)在进行变形监测系统的设计时，必须要做到有效、可靠，并做到以下两点:第一，系统需采取可靠的设备。一般而言，机械式测试仪器的可靠性高于电子测试式仪器，所以如果使用电测仪器，则通常要求具有目标系统或与其他机械式仪器互相校核;第二，应在监测期间内保护好测点。

2)根据监测对象的特点，在监测方法、监测仪器以及监测点的设置上，要按照多层次监测原则进行。要做到仪器监测为主、巡检为辅;机测式仪器为主、电测式仪器为辅;上位移为主、其他物理量为辅;并分别在地表、基坑土体内部及邻近受影响建筑物与设施处布点以形成具有一定测点覆盖率的监测网。

3)重点监测关键区原则。即将易出问题而且一旦出问题就将带来很大损失的部位，列为关键区进行重点监测，并尽早实施。

4)方便实用原则。为了减少监测与施工之间的相互干扰，监测系统的安装和测读应尽量做到方便实用。

5)经济合理原则。即在监测系统时应尽量考虑实用而低价的仪器，不必过分追求仪器的“先进性”，以降低监测费用。

4 地铁车站深基坑变形监测的内容及方法

1)坑底土体隆起变形监测。由于土方的开挖，造成在垂直方向上的土体的荷载发生改变，坑底的土体的原始应力的平衡被破坏，造成坑底土体的隆起。在基坑开挖初期，垂直方向上的隆起较为明显，随着开挖的不断深入以及土体注浆加固等工程的实施，坑体中部的隆起会得到有效控制，但坑体四周围护墙会随着土体的回弹而被抬高。坑底土体的隆起会随着基坑开挖工程的结束和土体加固工程的实施而很快停止，同时，在基坑开挖较浅时，坑底土体隆起不会对围护墙的内向移动造成影响，但开挖到一定深度时，就要观测围护墙的内移动情况。

坑底隆起造成的变形一般采用精密水准仪、木质钢瓦标尺，按一等或二等沉降观测精度要求，采用闭合水准线路进行施测。同时，要在不同的时间，对设置的同一观测点进行多个测回的观测，计算观测点的高程变化值，通过数据处理分析，计算实际沉降值。

2)围护墙体变形监测。围护墙体的变形一般分为水平方向和垂直方向两种。围护墙体水平方向上的变形是由于基坑开挖深度的增加，使得围护墙体内侧土体对围护墙外土体的支撑和作用力化解，外侧土体向内的主动压力全部作用在围护墙上，造成墙体的向内位移和倾斜，同时，这种向内的压力是不均匀分布的，靠近坑体底部位置的主动压力小，所以墙体的变形也较小，而靠近坑体上部的压力则较大。而这种压力也是引起周围地层移动的重要原因。因此，要密切观测围护墙的水平方向上的位移量，做好围护墙的加固和稳定工作。保证基坑自身开挖安全的同时，保证周围建筑物基础的稳定性。

围护墙体水平和垂直方向上的沉降一般采用基准线法、小角度、极坐标法、前方交汇法或是导线法进行测量，一般在围护墙上均匀的选择一定数量的观测点，对观测点进行周期性的观测，对数据进行分析和比对，准确把握围护墙的整体变形特征。

3)墙后土体沉降监测。由于地铁车站一般位置较深，土体的地质条件复杂，基坑开挖到一定深度时，由于土体的塑性流动也较大，土体从基坑外围向坑内和坑底流动，造成围护墙体后产生地表沉降。围护墙体后地表沉降主要分为三角形地表沉降、凹槽形地表沉降两种，地表沉降的范围取决于地层的性质、基坑开挖深度、墙体入土深度、下卧软弱土层深度、基坑开挖深度以及开挖支撑施工方法等。

墙后土体沉降监测的方法与坑底沉降观测的方法类似，同样是采用精密水准仪、木质钢瓦标尺等工具，对围护墙体外围区域设置的均匀的监测点进行一、二等周期性水准测量，对数据进行分析和比对，准确把握围护墙的整体变形特征。

4)不同监测项目监测频率研究。为保证监测成果的真实可靠性以及地铁车站深基坑施工的安全，对不同的监测项目，在监测的精度和监测的频率上必须严格规定，以保证随时发现问题，及时处理问题。在基坑的开挖过程中，必须随时对基坑的坑底隆起、围护墙的位移做目视观察;对围护墙顶部水平位移的观测开挖及回筑过程中一天一次，确保位移的控制值和报警值在规定范围内;围护墙外侧土体侧向变形，围护结构施工及基坑开挖期间每5天一次，主体结构施工期间每2天一次;基坑周围地表沉降观测在围护结构施工及基坑开挖期间每2天一次，主体结构施工期间每周两次。

5 结语

由于地铁车站深基坑工程施工环境太复杂，各类施工问题经常发生，现场的突发问题也是难以预料。因此，在深基坑施工过程中，必须制定专项的监测方案，采取多种措施，提高监测精度和监测水平，采取必要的措施从而确保深基坑的安全施工。

摘要：介绍了地铁车站深基坑变形监测的特点、作用及基本要求,对监测系统的设置原则及变形监测的内容和方法进行了详细的论述,提出在深基坑施工过程中,应提高监测精度和监测水平,从而确保深基坑的安全施工。

关键词：地铁车站,深基坑,变形监测

参考文献

[1]夏才初,潘国荣.土木工程监测技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.

[2]刘彬,张长福.试析深基坑开挖监测分析[J].经营管理者,2010(10):37-38.

[3]周兆华.某深基坑开挖监测分析[J].科技经济市场,2009(3):61-62.

[4]唐孟雄,陈如桂,陈伟.深基坑工程变形控制[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.

深基坑工程施工论文 篇5

危险源识别，是指在危险发生之前，对项目中客观存在的、潜在的各类危险因素进行科学的分析、推断、归纳，对风险的类型及危险形成的原因，可能造成的后果等做出定性的分析与经验判断。施工危险源，是指在基坑开挖、支护、降水的过程中，因人为操作不当、现场地质条件发生变化、现场组织混乱等不确定因素，而引发基坑发生事故的可能性，主要包括：

(1)土方开挖过快过多。土方开挖，是施工阶段中最重要的工序，也最容易发生事故的环节，由于在开挖过程中，一般是“边支护边开挖”，若开挖土方过快，支护赶不上进度，则极易因土体不稳定而造成基坑坍塌;同时，如若土方开挖过多，造成超挖，支护结构不能完全支撑土体，也会引发严重的后果。

(2)支护结构施工不规范。在实际施工中，按照规范操作，部分施工过程可能难度较大，不易施工。与此同时，由于基坑施工中大部分都是隐蔽工程，这就给施工单位“偷工减料”带来了机会，给基坑安全埋下了重大的隐患。

(3)降排水不到位不及时。因为地下水的存在，在开挖过程中，如果不能及时降低现场地下水位，排空基坑内积水，一方面会影响施工进度，同时影响土体稳定，也会对基坑的安全产生严重的隐患。

2深基坑工程施工危险源的风险评价

深基坑支护施工处理分析 篇6

在总结了高层建筑深基坑支护体系及受力特点的基础上，对某沿海城市的一幢大厦的基坑支护体系进行分析，并对其失效事故及补救处理措施进行讨论，提出基坑支护设计、施工、管理等方面普遍存在的問题及改善基坑支护工程现状的建议。

城市高层建筑建设中，其规模、造价都有扩大的趋势，基坑开挖深度已达十多米，甚至二十多米者也不少见。高层建筑的兴建和地下空间的开发利用，使深基坑的支护摆到了十分重要的地位，尤其是在软土地区中进行深基坑的开挖所暴露的问题日益增多，出现的事故也屡见不鲜。要成功地进行深基坑的施工，除了要精心的基础设计以及符合实际的支护体系设计外，要有一支精干的施工队伍和良好的施工组织管理，现就沿海城市某26 层大厦基坑支护失效及随后所采取的处理方案进行讨论。

1．深基坑支护系统

城市建设中，由于建筑物鳞次栉比，在深基坑开挖中，没有余地可供边坡放坡之用，因此常依赖于支护手段来保证基础工程的正常施工。支护结构大致有以下几种：高压喷射或深层搅拌形成的水泥土墙。此种支护适于开挖深度不超过6m 的情况，施工无噪声，具有抗渗能力，可以提高人工降水效果；钢筋砼支护桩，此种支护应用很广泛，在加设锚杆情况下可适用于较深的基坑护坡；拱圈式整体结构，此方法利用了拱式结构合理受力特点，可适于开挖深度10m 左右；沉井结构和地下连续墙，此结构水平刚度较大，对周围环境影响小，对土层条件适应性强，适用于各种深度的基坑开挖，并可兼做主体结构。此外，还有土钉墙、纤维织物袋装土迭垒方法。应该指出，支护结构的选择应根据基坑开挖深度、周边环境、工程地质与水文地质条件等因素综合确定。水平土压力是作用在支护结构上的主要荷载，土压力大小的确定目前仍沿用传统的土压力理论，由于理论的假设条件与工程实际存在一定的出入，主动土压力和被动土压力的实现都与支挡物的位移有关，且其大小对土工试验参数也是较敏感的，因此，精确地确定支护结构上土压力十分困难。

2．工程概况

某大厦位于沿海城市，地下2 层，地上28 层，开挖面积为61.5m×92.2m，开挖深11m，基础采用桩筏式。拟建建筑物的北侧及东侧是两栋已建的6 层砖混住宅，其基础为砂垫层上的浅基础，基坑边缘距住宅最近距离只有5m。场地各层土的物理力学指标见表1，地下水位在地面下1m 处。该工程年初破土动工，由于基坑开挖产生的施工技术、管理方面诸多问题，持续5 个月没有进行基础施工。

场地土层自上而下为：⑴人工填土，厚度为0.7~1.8 m，全场分布；

⑵淤泥，0.9~1.3m,粉土，厚度0.4~2.2m，局部分布；

⑶中砂，厚度1.6~3.9 m，局部分布；

⑷粘土，厚度6.3～8.8 m，局部分布；

⑸中砂，厚度0～2.2m，局部分布,粉砂，10m；

⑹粉质粘土，厚度18.2～20.6 m.

表1 各层土的物理力学指标

3.支护体系及其失效特征

基坑周边重新开挖支护地段，需挖除原有支护结构，而不需要重新开挖的地段，则利用原有支护结构体系。其中，西北角、东南角为有限放坡结合土钉墙进行支护；西侧边坡上段2 m 作1：1 放坡，短土钉挂网抹面，下段以φ300 mm树根桩结合注浆土钉进行支护；东南面拐角处以φ 300 mm树根桩结合注浆土钉进行加固，以利于载重车通过；其余需支护段均为垂直开挖土钉墙支护。

工程采用桩筏式基础，开挖之前做工程桩，直径800mm，之后做围护桩，直径1000mm，间距1200mm，桩长26m，从基坑底入土15m。在开挖前沿基坑周围做井点降水，并随开挖进展在坑内排水，为了防止降水引起地面沉降而诱发东、北两侧相邻住宅的倾斜、开裂，在围护桩外围增设了直径600mm 的素混凝土阻水桩。这些措施在设计上无疑是合理有效的，但在开挖过程中，却出现了坑壁大量渗水，多处出现管涌现象，大量砂、土流入坑内，基坑附近地表多处下沉、开裂，最大裂缝宽度达3.5mm，支护桩向坑内产生较大水平位移，并引发原有住宅发生沉降及倾斜，最大沉降量达50mm，居民们惶恐不安。发生险情之后围绕抢险加固开展了大量工作，工期延长4 个月。

4. 失效原因及处理方案分析

4.1 不设支护情况稳定性验算

在不考虑支护条件下，采用毕肖普(Bishop)的圆弧滑动面法计算土坡的稳定安全系数K。不降水情况K=0.028，降水情况K=0.388，由计算可见，基坑开挖时必须采取支护措施。

4.2 设支护情况稳定性验算

在设置钢筋混凝土桩支护后，用朗肯土压力理论计算主动、被动土压力，且考虑地下水的影响。不降水,水、土压力合算，抗倾覆安全系数K=1.095；不降水，水、土压力分算，抗倾覆安全系数K=0.536；降水，水、土压力分算，抗倾覆安全系数K=1.346；降水，水、土压力合算，且考虑降水后，强度指标提高12%，抗倾覆安全系数K=1.568。由以上计算结果可见，本基坑在不降水的条件下，围护桩满足安全是比较困难的，降水后，仍处于临界状态，而实际施工过程中，由于施工管理等多方面原因，降水工作不利，所以出现事故当属必然。

4.3 降水影响

本次开挖采用井点降水与局部回灌方法相结合的降水措施，降水深度至地面以下13m~15m，经计算降水影响半径在265m~430m 之间，降水后，形成降水漏斗曲线，距边坡不同距离水位下降值如表2 所示。

表2 距边坡不同距离水位下降值

由表2 可见，基坑降水所产生的影响半径内水位下降是明显的，因而，由此引起的地面沉降是不容忽视的，而两栋已建住宅距基坑较近，而且在降水影响范围内，所以对建筑物的局部倾斜相当不利。

4.4 补救措施

出现险情后，相继采取了四项措施：

第一，做锚杆，即在地面以下4m 处设置锚杆；

第二，在地面做钢筋地锚；

第三，做钢管内支撑，一端支于围护桩与锚杆连接处，另一端支于工程桩桩顶；第四，在支护桩桩间渗水处用水泥砂浆涂抹。

四项措施中，前两项措施较为有利，但锚杆的施工速度较慢，使支护桩的水平位移、周围建筑物的沉降及倾斜长时间发展，没有得到有效地控制。第四项措施很不理想，水泥砂浆抹面以后，渗流仍然很严重，坑内大量积水。

4.5 施工质量

在支护桩顶设锁口梁，该梁多处间断，不封闭，对加强支护桩的整体刚度起的作用甚小。同时，支护桩和阻水桩质量较差，混凝土不密实，局部缩颈，箍筋间距大，且没有全部与主筋焊接，使桩的刚度削弱。另外，阻水桩做的不理想，没有达到密闭状态，致使第三层土中砂不断地随水流流向坑内。

5.结束语：

深基坑施工变形 篇7

在深基坑的施工过程中, 涉及到的建筑物和管线非常复杂。基坑开挖不可避免地要对这些构造物产生影响甚至是破坏, 一不小心就会造成变形、渗漏和坍塌。在破坏达到极限状态下, 深基坑的支护结构如果遭到毁灭性的破坏, 基坑的所有部位都会发生连锁性的变形, 导致支护机构彻底位移, 引起周边环境的倾斜、断裂, 引发更严重的塌方等事故。因此, 加强监测变形工作, 采取应急措施, 可以最大程度地避免发生事故而造成破坏。通过变形监测可以随时检查支护结构的设计是否合理, 开挖工作是否处于技术手段控制范围内, 施工现场的应力是否在设计范围内, 施工中产生的质量问题需不需要及时纠正等。变形监测工作要考虑到设计、施工、土方压力、施工结构、开挖和支护环节的工艺等很多问题, 对监测和检测人员的工程经验、设计水平、技术水平有很大的考验。

2 深基坑变形监测内容

以某地铁站为例, 该车站位于城市公园附近, 采用明、暗结合的施工方案, 明挖部分为地下4层, 暗挖部分为双洞中隔墙联拱形式。车站总长度为90 m, 明挖长度为55 m, 暗挖长度为35 m, 标准宽度为平均19 m。

2.1 沉降监测

基坑的外侧受力不均时可能会产生沉降, 沉降区域在车站基坑四周, 因此, 在这个基坑周边各设置一组测点, 根据这些测点来检测断面的变形程度。设置高度范围在30 m以内, 水平范围在2 m以内[1]。

2.2 墙体监测

随着深基坑开挖的进程不断加深, 对基坑内墙的土体要进行迁移。这个过程会导致墙体在外侧土体压力下, 向内侧发生位移, 在开挖过程中连续的位移会导致墙体发生纵向变形, 应及时控制并反馈位置的变化, 采取针对性措施, 确保基坑和周围建筑物以及管线的安全。该车站在墙体内设置了5个检测点, 每个检测点在断面上设置了测斜管, 通过这些测斜管的传导的信息来判断位移的程度是否超出了合理的范围。

2.3 支撑轴力监测

轴力监测采用的设备是应力计, 采用应力计埋入钢筋混凝土中的办法, 布置数个监测点。每个监测点上再根据钢结构的数量设置数个测点, 将应力计焊接在钢支撑结构上以防松动。

2.4 立柱监测

立柱监测点位于立柱的顶部, 在顶部光滑的凸球面埋入钢制测定, 固定好, 不允许有松动, 埋设立柱监测点的目的是通过测点的位移来检测支撑立柱的沉降情况。监测层面一般设置为3个, 每个层面布置1个测点。

2.5 地下水位监测

在车站围护结构2 m范围内设置地下水位监测点。本车站供设置了3个监测孔, 采用地质钻机钻孔, 孔深按照设计要求来施工。

2.6 土体位移监测

土体侧向位移是变形产生的预兆。需要设置土体位移观测点, 监测点采用顶端划十字的钢筋埋入的方法, 将钢筋埋入土压力监测点内, 在该地铁站施工中设置了9个监测点[2]。

2.7 土体隆起变形监测

对土方的荷载进行监测, 如果土体的平衡遭到破坏而形成隆起, 就要采取土体注浆的方式进行加固。随着护墙的抬高, 隆起应该很快停止, 但是如果土体隆起的程度越来越大, 就要在开挖到一定深度的时候, 监测围墙的移动情况, 用到的仪器有精密水准仪、钢标尺等。

对围墙后的土体沉降要等到土体的流动从基坑外围向坑内或者坑底进行时, 如果产生了地表沉降, 根据沉降的形状来进行基坑的加固施工, 三角形地表沉降和凹槽形地表沉降取决于地层的性质、开挖深度和入土深度等。墙后土体沉降监测与坑底沉降监测的方法相同, 也是采用精密水准仪等仪器, 对监测点进行水准测量, 根据数据来判断变形情况。

2.8 护墙变形监测

护墙变形一般是呈现垂直或者水平两个方向。水平变形是随着基坑深度的加大, 逐渐失去了土体的支撑来形成的。外侧土体向内的作用在护墙上, 容易造成护墙的位移变形, 这种压力的位置往往是不均匀的。靠近坑底的部分压力小, 靠近坑体上部的压力大, 因此才会对周边的环境造成很大的影响。监测工作要围绕着护墙的位移方向, 进行加固和支撑工作。既要保证基坑开挖的有序进行, 又要保证周围建筑的稳定以及人们的生活工作秩序不受干扰。

3 深基坑变形监测特点

1) 因为地铁车站深基坑的变形监测必须在设计施工阶段开始后进行, 因此具有时效性特点。采集数据必须在任何时间、任何地点都要做到立即实施, 尤其是在恶劣气候或者环境较差的情况下, 要加大监测频率和力度。

2) 基坑变形监测使用的都是高精度高密度值仪器, 要求在检测中将误差限制在几毫米之内, 因此, 变形监测的数值都应符合精度密度值非常准确的要求。

3) 地铁车站深基坑工程的监测需要有相对变化值, 不能只测算出绝对值。在定位好监测地点后, 要进行测量施工, 包括对基坑变比的变形观测、基准位置的移动情况以及边壁位置的情况, 按照深基坑施工的规律来完成监测工作。

4 深基坑变形监测应用 (以地铁站施工为例)

4.1 沉降规律

当深基坑挖到一定深度会出现地表沉降, 深度再进行下探时沉降就开始变得剧烈, 最终形成沉降槽。沉降槽度的分布曲线如图1所示。

4.2 墙体侧向变形

在深基坑开挖过程中产生的测斜孔中布设的监测点显示了曲线规律, 表明在开挖进行到一定深度时变形较小, 当开挖深度继续下探后, 变形开始加剧, 当深度达到一定数值时, 变形达到最大峰值。由于测斜管的封口没有封好, 导致本次测量的精准度不是特别准确, 而且监测深度也没有下探到最大值, 显示如图2。

4.3 支撑轴力监测

当支撑轴力监测点布置在混凝土层中时, 正处于施工进行到最大值, 基坑有增大的趋势, 施工主体和车站暗挖的支撑轴力在明显减弱, 尽管在开挖过程中曾经有过支撑轴力增大的情况, 但随着施工期间钢支撑的卸载, 支撑轴力逐渐趋于平缓。

4.4 水位监测

在施工期间, 施工基坑和竖井的开挖时, 周围的水位变化比较剧烈, 但在主体施工后, 随着暗挖隧道掘进的进度不断深入, 水位变化趋缓。机械风井的变化一直不大, 保持了平缓。

5 深基坑变形监测原则

1) 变形监测的准确程度与监测点的布置有直接的关系。因此, 在进行变形监测系统设计时, 首先要准备高精度仪器, 最好是使用机械测量仪器, 因为经过实践证明, 机械类监测仪器的可靠性要远远大于电子仪器, 使用仪器进行检测时间, 要求仪器具备目标系统[3]。

2) 根据监测位置的不同, 在监测方法、仪器使用和监测地点的设置上, 要采用多种形式的监测方法进行。如仪器监测和巡视监测相辅相成, 地表监测和土体监测相辅相成, 地铁内部监测和外部建筑及设施监测相辅相成, 形成一个全面覆盖多层次的监测网络系统。

3) 重点监测与非重点监测交错进行。主要对易出现变形区域进行监测, 发现情况及时处理, 对非重点监测也要进行定期巡视。

4) 减少监测工作对施工的干扰, 监测点的布点和安置工作要以不影响施工技术和施工环节为原则。

5) 进行监测布点工作时要考虑成本, 使用成本低且耐用的仪器, 不过分追求高精尖的设备, 降低监测费用。

6 结束语

综上所述, 对地铁深基坑变形监测进行全面的监测非常必要。深基坑工程变形监测技术需要全面的设计、高科技的监测手段和分析方法, 信息化施工流程, 还要结合现场的施工进展来分析监测数据资料, 发现事故隐患要及时采取控制措施。只有做到这些, 才能对深基坑的变形控制得当, 为地铁施工的安全进行提供有力保障。

摘要：地铁车站深坑基在施工中发生的变形不容小觑, 在地铁施工事故中所占比例较大。导致深基坑变形的原因很多, 如支撑结构出现变形、支撑轴力发生变化、立柱变形、地下水位不合理等, 都会对深基坑变形产生影响。因此, 应根据深基坑变形的特点进行监测, 根据监测结果来调整施工参数, 找出最优设计方案和解决对策, 确保工程的安全进行和顺利完工。

关键词：地铁,深基坑,变形,检测方法,应用

参考文献

[1]翟天琦, 陈曌, 吕世充, 等.基于动态监测的地铁深基坑变形机理分析[J].地理空间信息, 2014, 12 (6) :11-13.

[2]成云.地铁深基坑施工过程中变形控制技术[J].建筑·建材·装饰, 2016, 28 (5) :76, 78.

深基坑施工变形 篇8

深基坑支护结构施工早期考虑的仅是深基坑本身施工的安全，也就是它在施工过程中的设计安全度控制;随着基坑范围和深度的扩大，深基坑对周边环境的影响越来越明显，周边建(构)筑物、管线、道路沉降、断裂造成的损失也越来越大，保护周边环境设施的变形控制越来越重要，深基坑的特殊性和事故突发性，使得设计和施工过程均需从不同角度进行支护结构的安全度控制和变形控制。

1 深基坑支护结构在施工过程中的控制要求

基坑支护结构应满足的功能要求是:1)保证基坑周边建(构)筑物、地下管线、道路的安全和正常使用。2)保证主体地下结构的施工空间。基坑支护结构工作的极限状态有两种:一种是超过承载能力(包括抗剪切、抗倾覆、抗滑移、抗弯矩能力)极限状态的破坏状态;另一种是超过正常使用极限状态的失效状态。分别对应安全度控制和变形控制。在深基坑工程中，支护结构变形超过一定程度，即超过规定的正常使用极限状态，安全度控制是防止超过承载能力极限状态的基坑支护结构断裂、倾覆、滑移、垮塌失稳;变形控制是防止超过正常使用极限状态时导致基坑周边建(构)筑物的不均匀沉降、地下管线断裂、道路塌陷等，一般情况，超过承载能力极限状态所造成的后果比超过正常使用极限状态更严重。在土质较好时，保护周边环境的允许变形较大，使得正常使用极限取值可以较大，深基坑支护结构以安全度控制为主，而在软土地区变形要求往往占主导地位，正常使用极限取值较小，设计和施工过程中不但要分清基坑支护结构控制的关键因素，对支护结构及周围环境的变形关系作出准确预测，而且有必要建立设计安全度控制与设计变形控制之间的关系，以便更好的进行施工过程的安全度控制和变形控制。

设计方案的安全度控制是设计计算的承载能力极限状态，即支护结构的抗剪切破坏、抗倾覆破坏、抗滑移破坏、抗弯破坏的极限状态值乘以一定的安全系数，使支护结构有一定的安全储备而达到安全的目的。而在施工过程中如何确保设计要求的安全度，满足设计要求、开挖支护时确保设计工况和根据实际基坑开挖后的状况同设计进行设计方案的循环改进，也就是协同设计实现动态设计，实现对设计安全度的验证、反馈和修改，使设计方案更加安全、经济合理、方便施工，是施工过程安全度控制的主要内容。支护结构的施工过程安全度控制和设计过程安全度控制从不同角度对支护结构安全可靠性进行了控制，施工过程安全度控制是以设计过程安全度控制为基础的，反映了设计的要求和工况，满足了设计循环改进需求，施工过程安全度控制使得设计过程安全度更加符合实际，更好的满足地下主体部分的施工、保护周边环境和降低基坑事故率。

设计和施工过程安全度控制的主要目的均是防止支护结构失稳，保证主体地下结构的施工有安全的空间，施工过程安全度控制可分为两个部分:一部分是支护结构强度控制，也就是支护结构本身施工质量控制，防止因其强度、刚度达不到设计要求而折断;另一部分是支护结构稳定性控制，主要控制周围环境地质、水文条件以及周边环境条件变化对支护结构稳定度的影响，涉及支护结构的平衡问题，以排除事故隐患，防止支护结构倾覆和滑移造成的失稳为控制目标。基坑的安全等级越高，如确定为一级时，就越需要更严格的控制。

早期的深基坑设计方案是以安全度为目的进行控制的，但由于城市内的深基坑周边紧邻建(构)筑物、市政管线、道路等，对周边环境影响越来越大，支护结构还没有产生失稳前，周边环境设施已因超过允许变形而损坏，造成了很大的损失;周边环境设施的损坏反过来造成了支护结构的更大变形或失稳，如周边上水、排水、污水管线的破裂;因而现在的设计方案更注重保护周边环境设施，施工过程同样需要重视周边环境设施的保护。

施工过程的变形控制主要以保证基坑周边建(构)筑物、地下管线、道路的安全和正常使用为主要目的，可分为两个部分:一部分是深基坑支护结构的变形控制，当然这个变形必须是在支护结构允许的变形范围内;另一部分是周围环境的变形控制，如周围建筑物、地下管线、道路等的允许变形控制，在施工过程中突出对周围环境变形的主动控制，减少单独对支护结构的变形进行被动控制的压力。这两部分变形量控制是一个相互影响的过程，一般情况下，设计确定的基坑安全等级越高时，周围建筑物、地下管线、道路等允许最低变形量越小，支护结构的变形量控制范围也越小，反之则较大;有时为了减小支护结构的变形控制难度，即增大支护结构的变形量控制范围，常采用隔离和加固的方法提高周围建筑物、地下管线、道路等允许的最低变形量范围。施工过程中根据现场实际对周边环境进行主动变形控制是减少深基坑风险和事故损失，较为经济实用的一种控制途径。

2 深基坑支护结构的安全度控制

2.1 支护结构强度控制

1)支护结构强度和刚度在设计方案中已初步确定，施工过程中支护结构的强度控制主要是进行支护结构的施工质量控制，防止因支护结构(包括桩、墙、支撑、锚固系统等)的强度、刚度不足引起支护结构破坏而造成基坑倒塌。

2)支护结构虽是临时设施，但其施工质量很重要，特别是关键部位的强度和刚度，是安全度和变形控制的基础。在动态设计中，设计方案最初确定的支护结构安全度一般较小，如果支护结构本身存在质量问题，控制过程的难度会加大，后期补救所需费用会成倍增加，即使在设计工况下严格控制开挖过程也将难以保证支护结构的安全度和变形要求，一旦因支护结构本身出现质量事故，不仅损失很大，事后纠正和补救比较困难;因而在施工过程中要重视支护结构本身的施工质量，确保支护结构施工质量也是深基坑施工过程预防控制措施的重要部分。

施工过程应按批准的专项施工方案进行施工，必须要有相应的地下连续墙、钻孔灌注桩、水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、喷锚支护、桩锚支护、土钉墙等专项施工方案和相应的质量控制程序，确保按设计方案要求进行施工过程控制，施工质量的控制以支护结构施工过程中的质量通病为关键点进行控制，以减少质量通病，确保施工质量。

2.2 支护结构稳定性控制

支护结构稳定性控制指的是在实际工程地质、水文地质在基坑开挖产生变化的条件下支护结构的安全有效性控制，不仅与支护结构本身强度有关，还与支护结构外围工程地质、水文地质情况及其在施工过程中的变化有关，如因基坑土体的强度不足、地下水渗流作用而造成基坑失稳，包括基坑内外侧土体的整体滑动失稳;基坑底土因承载力不足而隆起;地层因承压水作用、管涌、渗漏等，导致基坑工程失稳破坏。因而支护结构稳定性控制是施工过程控制的重中之重。

目前，深基坑支护结构的设计的强度计算仍基于极限平衡理论，但支护结构的实际受力并不那么简单。工程实践证明，有的支护结构按极限平衡理论设计计算的安全系数，从理论上讲是绝对安全的，但有时却发生破坏;有的支护结构安全系数虽然比较小，甚至达不到规范的要求，但在实际工程中却满足要求。这与周围环境的影响是分不开的，这实际是基坑的稳定性控制问题没有处理好，不仅设计过程中要考虑支护结构的稳定性，施工过程中更要在获得实际开挖地质数据后协同设计考虑和处理好支护结构的稳定性，如果设计过程中没有处理好支护结构稳定性控制问题，存在的问题延续至施工过程中，就增加了在施工过程中进行稳定性控制的责任，对设计方案的动态设计需要认真配合，慎重对待。

虽然设计方案对支护结构的倾覆和滑移进行了充分考虑和验算，但在深基坑实际开挖过程中，实际的地质条件可能与原设计假定的地质条件有出入，开挖过程中改变了土体和周围地下水的状况，坑边堆载、动载的影响、外部雨水的影响，使基坑周边环境存在时空效应，基坑支护结构处于不断的动态平衡过程中，由于现场监测过程的滞后和不能获得反映实际状况较为全面的监测数值，在施工过程中不仅仅是按图施工，还必须强调和坚持程序施工、有针对性的预测预防、信息施工，根据开挖情况及时进行稳定性预测、实时监测，及时合理调整施工步骤，及时向设计反馈开挖实际状况，发现实际情况与原设计假设条件不一致、出现新的问题时，要及时与设计共同研究处理方案，较大的方案变化还要提交专家组讨论审查通过，以确保实际支护结构的安全有效性，即支护结构稳定性控制要确保支护结构体系不能留有后期难以补救的重大隐患和相应的防范措施不能缺失，对于在后期能及时补救和所需费用相对较小的实际问题，可以共同商定留置观察控制处理。在施工过程中尽量通过实际监测数据和施工观察经验的反馈为基坑支护的动态设计提供充分的依据，从而能优化设计，使支护结构设计达到安全、经济合理、施工便利的目的。

3 深基坑的变形控制

基坑开挖势必引起周围地基中地下水的变化和压力场的改变，导致周围地基土体的变形，对相邻建筑物、构筑物及地下管线产生影响，严重时危及到安全和使用，与此同时，大量土方运输、周边堆载、雨水浸入也会产生较大影响，深基坑变形控制的目的虽能保证基坑周边建(构)筑物、地下管线、道路的安全和正常使用，但在目前情况下，考虑经济原因，一般主要是控制基坑支护结构的变形控制，只有在周边环境变形处理能较节省费用或相关设施重要程度较高时，才考虑对周边环境设施进行隔离或加固处理。

一般情况下，深基坑的允许变形控制量是根据基坑的深度和周围建(构)筑物、地下管线、道路等承受变形能力的情况，由设计确定深基坑的安全等级和支护结构的变形量;而在施工过程中不仅需要按设计要求控制支护结构的变形量，而且要同设计确定周围建(构)筑物、地下管线、道路的允许变形量并随时监控。施工前不但要对围护墙体及周围环境的变形作出准确预测，而且有必要建立支护结构变形控制与周边环境变形控制之间的关系，通过提前预测和及时监控，进行积极主动的控制。

一般情况下，变形控制是在支护结构安全度控制的基础上进行的变形量控制，如果周边环境预测的允许最低变形量大于支护结构的实际变形量，可在对周边环境进行一定程度的监控情况下，实施深基坑的安全度控制即可。如果基坑较深或开挖面积较大，周边环境允许最低变形量较小，支护结构变形量难以满足要求时，或支护结构变形控制较难时，则需要对周边环境内的最低允许变形量的建(构)筑物或地下管线或道路采取加固、隔离措施，提高周边环境内的最低允许变形量，以降低深基坑变形控制的难度。

在深基坑开挖过程中，土体的含水率、内摩擦角和粘聚力三个参数是可变值，需要采用原位测试手段进行现场测试，如现场十字板剪切试验，协同设计共同确定现场的实际土体参数，进行支护结构参数的反分析计算，如发现问题应及时进行修正，以防止因支护设计方案问题使支护结构产生较大的变形。

一般深基坑周围环境复杂，场地条件差，随着基坑深度和面积不断加大，深基坑的变形控制越来越难。实际上开挖后的土体是一种动态平衡状态，也是一个土体逐渐松弛的过程，随着时间的增长，土体强度逐渐下降，并产生一定的变形，水的影响使深基坑的变形控制更加复杂。变形控制过程需要特别注重减轻水的危害性，把水的问题处理好，特别是高地下水位、砂质土地基，由于止水、截水、降水、排水不当或失效，造成周围地面、建筑物、管网等沉陷、变形、开裂等，处理好水的问题是变形控制的重中之重。

加强施工过程的监测控制，减少施工的盲目性，及时发现施工过程中的异常并预警，预测基坑及结构的稳定性和安全性及变形趋势，提出工序施工的调整意见及应采取的安全措施，保证整个工程安全、可靠推进。施工过程中变形监测的重点是:支护结构的测斜位移、邻近建筑物的沉降、倾斜和裂缝及发生时间和发展过程的监测;邻近构筑物、道路、地下管网设施的沉降和变形监测;基坑开挖后的基底隆起观测;地下水位监测;裂缝观测。目前的基坑监测还不能满足现场要求，可靠性低，要注意采用多项监测手段，利用发生事故前支护结构位移、受力、周边环境沉降、裂缝等都有变化的特点，使其监测结果能互相验证。同时需要有经验的工程师每天进行肉眼巡视，主要对地圈梁(帽梁)、邻近建筑物及邻近地面的裂缝、沉降和支护结构工作位移、流土、渗漏或局部管涌等不良现象的发生和发展进行检查、记录和分析，形成有效的监测系统，使工程设计和施工设计紧密结合，以达到保证工程和周围环境安全和及时调整优化设计及施工的目的。

解决好基坑周边堆载的问题，施工过程中基坑周边可利用的空间较小，迫不得已在基坑周边堆载，但设计方案没有考虑这些荷载，使得周边堆载常常不符合设计要求的工况，特别是有较大的动荷载时，更容易造成基坑支护结构的变形过大。解决这个问题需要将施工方案和设计方案相结合，或在设计方案阶段考虑施工过程中的实际堆载，或施工方案中控制周边堆载，满足设计要求和工况，总之设计和施工要紧密配合，及时在设计方案或施工方案确定前解决此类问题，不留隐患。

4 结语

深基坑支护结构安全度和变形控制是一个系统工程，施工过程的控制是实施、验证、修改设计方案，并优化设计的过程，也是判断施工方案是否合理、施工过程能否按设计工况实施、改进循环的过程，提前预测、预防、动态设计、信息施工是深基坑支护结构安全度和变形控制经济实用的方法，并且实施过程需要通过不断的循环改进才能降低深基坑风险，确保最终的施工质量。

摘要：主要就支护结构在施工过程中的安全度和变形控制作了具体分析,就如何在施工过程中进行设计安全度和变形控制,进行了相应的探讨,并阐述了相应措施及施工要求,以期确保深基坑施工安全和质量。

深基坑施工变形 篇9

随着城市建设的快速发展, 大中城市轨道交通项目也纷纷上马, 城市中心地铁线路的建设带动了沿线商业、住宅的聚集开发。很多高层商业楼盘紧临或结合地铁车站开发建设, 对高层建筑深基坑地下室的施工提出了很高的变形控制要求, 我公司所监理的新梅太古城工程就是其中之一。

新梅太古城工程位于上海市闸北区, 是1幢地下3层、地上11层、总建筑面积约64 622 m2的商业建筑, 采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构。地基基础采用Φ 850 mm钻孔灌注桩加筏板的基础形式, 底板厚1.5 m, 基坑开挖深度为14.85 m。该工程场地南侧为拟建地铁12号线曲阜路车站, 西侧为在建地铁8号线曲阜路车站, 车站部分设备用房与新梅太古城地下室合建, 同时该基坑将利用8号线曲阜路车站东侧部分地下连续墙作为围护结构。新梅太古城基坑总占地面积约6 368 m2, 围护结构总周长325 m, 基本上呈方形。为了能按时交付8号线曲阜路车站设备用房, 基坑分为东西两坑施工, 先施工有地铁车站设备用房的西坑, 待西坑浇注完地面层结构后开挖东坑。工程总平面布置图见图1。

由于该工程深基坑地下室紧临地铁8号线曲阜路车站开挖施工, 同时还需利用曲阜路车站东侧部分地下连续墙作为围护结构, 因此, 对该深基坑地下室施工的变形控制以及对8号线车站的附加变形控制和保护是整个工程的重点。

1 设计方面采取的措施

1.1 围护结构

根据该基坑工程的面积、开挖深度和周边地铁、建筑物及地下管线布置情况, 基坑采用明挖顺作法施工方案。根据基坑抗倾覆与抗隆起稳定性、抗管涌稳定性、基坑变形以及造价经济合理的要求, 确定基坑围护结构采用地下连续墙, 此围护地下墙同时作为永久结构的地下室外墙。

1.1.1 基坑围护结构的布置

在西坑开封路及曲阜路侧, 采用800 mm厚地下连续墙、深度为30 m (基坑开挖深度14.85 m) , 墙趾位于第⑤1～2层灰色粉质黏土层中。在北侧靠近地铁8号线区间隧道边的地下墙两侧, 采用Φ 650@450 mm三轴搅拌桩加固糟壁, 在基坑开挖时还能增强止水效果, 保护地铁区间隧道的安全。局部深坑边地下连续墙深度加深至34 m。地铁8号线曲阜路站侧利用该站东侧已建的部分地下连续墙, 地铁端头井墙厚800 mm、墙深34 m, 地铁标准段墙厚600 mm、墙深29 m, 墙趾分别位于第⑤3层灰色粉质黏土夹黏质粉土层中及第⑤1～2层灰色粉质黏土层中。西坑南侧由于地下墙边为地铁出入口, 竖向跨度较大, 应主体设计单位的要求, 西坑南侧地下墙做成T形槽以增加侧向刚度。

东坑开封路、文安路及曲阜路侧, 采用800 mm厚地下连续墙、深度为30 m (基坑开挖深度14.85 m) , 墙趾位于第⑤1～2层灰色粉质黏土层中。局部深坑边地下连续墙深度加深至34 m。

东西坑间采用800 mm厚地下连续墙作为中隔墙, 考虑因凿除的需要中隔墙两边垫层厚度加厚1 m, 因此, 中隔墙深度为33 m, 墙趾位于第⑤3层灰色粉质黏土夹黏质粉土层中。

该基坑须在地铁12号线曲阜路站施工前完成地面层以下结构工程, 同时还要满足8号线曲阜路站设备用房完工节点的要求。

1.1.2 支撑体系及立柱

基坑支撑体系采用竖向3道钢筋混凝土支撑, 由于西坑呈长条形, 支撑形式采用沿长边对撑、角部斜撑边布置;东坑大体呈方形, 支撑形式采用中间对撑、角部斜撑布置, 受力明确、整体性好, 钢筋混凝土支撑抗压强度高、变形小、刚度大, 对控制基坑侧向变形、保护周边地铁、建筑、管线及围护结构的整体稳定具有重要作用。基坑中部的对撑区域可加强为施工栈桥, 结合4块较大的出土空间方便施工挖土及向外运输, 以提高施工效率, 同时也可降低施工造价。

钢筋混凝土支撑的具体布置情况如下:

第1道支撑中心标高为-2.25 m, 主撑截面为800 mm×800 mm, 大主撑截面为1 000 mm×800 mm, 连梁截面600 mm×600 mm, 顶圈梁截面1 000 mm×900 mm (曲阜路站侧地下墙顶圈梁截面为1 000 mm×1 000 mm) 。

第2道支撑中心标高为-7.75 m, 主撑截面为900 mm×900 mm, 大主撑截面为1 000 mm×900 mm, 连梁截面700 mm×700 mm, 围檀截面为1 200 mm×1 000 mm。

第3道支撑中心标高为-11.65 m, 主撑截面为900 mm×900 mm, 大主撑截面为1 000 mm×900 mm, 连梁截面700 mm×700 mm, 围檀截面为1 200 mm×1 000 mm。

为控制基坑变形, 保护周边设施, 垫层作为底撑用, 垫层厚度为300 mm, 采用C 30早强混凝土浇注。

支撑立柱采用4L 140 mm×14 mm型钢格构柱加Φ 850 mm钻孔灌注桩, 柱截面尺寸为508 mm×508 mm, 插入钻孔桩3 m, 间距一般≯12 m。支撑立柱桩设计时结合主体结构工程桩, 桩位布置尽量利用工程桩作为立柱桩, 以节省围护工程费用, 降低工程造价。

1.1.3 抗内土体加固

该工程西侧紧邻地铁8号线曲阜路站, 为控制车站的侧向变形, 在西坑坑底以下5 m范围内进行高压旋喷满堂加固, 同时沿曲阜路站一侧在第2道支撑底至坑底范围内进行高压旋喷抽条加固, 宽度为4 m, 长度为10 m, 间距为4 m, 以有效地控制结构变形和土体扰动, 保护8号线曲阜路站的安全。

为控制东坑基坑围护结构侧向变形, 同时考虑到围护边较长, 因此, 沿坑边进行坑底以下4 m范围高压旋喷裙边加固, 宽度为6 m。

在电梯基坑和集水坑等局部深坑处, 采用高压旋喷加固。

高压旋喷加固后, 固体的28 d无侧限抗压强度必须>1.2 MPa。

1.2 地下室底板结构连接的处理

由于东西坑间采用地下连续墙作为中隔墙, 东西坑底板的连接至关重要, 既要考虑西坑施工变形控制的有效性, 又要兼顾新梅太古城地下室的整体性。节点图设计如图2所示。

2 施工技术方面采取的措施

(1) 在新梅太古城地下墙与地铁8号线地下墙连接处, 因原地铁8号线地下墙未留接口及地下墙鼓包680 mm而使该接口未闭合, 对该连接处采取钻孔灌注桩结合高压旋喷桩加固处理, 以起到抑制地下墙侧向变形和接缝渗漏水的作用。

(2) 经与业主商定, 地下室底板下垫层混凝土强度等级提高至C 35并掺加早强剂, 设置单层双向Φ 12@250 mm钢筋代替支撑, 以减少基坑土体变形, 并且便于第3道支撑提早拆除, 争取工程进度。

(3) 由于地下室外墙为二墙合一做法, 且东坑开挖时西坑主体结构已完成, 考虑到东坑支撑受力及外墙节点处理, 特对西坑支撑进行适当调整 (见图3) 。

(4) 为解决东坑地下室结构梁板施工时换撑对西坑已建好的结构的影响, 并有利于围护中隔墙的拆除, 经与设计院沟通, 地下1～2层横穿中隔墙的梁在西坑施工时, 在合适位置梁钢筋预留钢筋连接器, 在东坑梁板混凝土浇注时一起浇注, 相连的楼板不浇注。

3 施工组织方面采取的措施

在新梅太古城深基坑地下室施工时, 结合现场的实际情况, 主要采取了以下几项措施, 确保了对基坑变形的控制。

(1) 严格按围护设计要求对坑内土体进行加固。

(2) 该工程基坑内的土层属饱和软土, 含水量高, 良好的降水措施有利于土方开挖, 也有利于控制基坑的变形。基坑土方开挖前, 采用真空深井泵结合轻型井点降水, 真空深井泵每150～200 m2左右设一眼井, 待底板浇注完毕且达到设计强度后拆除;轻型井点每层土体按需布置。

(3) 增加土方开挖设备及运输车辆, 提供临时堆土场, 采用二次驳运, 24 h不间断地由基坑北面向南面挖土;在支撑混凝土中掺加早强剂;按满足基坑土方开挖的“时空效应”原理, 增加劳动力, 加快混凝土支撑的施工进度, 严格实行分块限时开挖, 满足开挖及支撑的要求。

(4) 在西坑最后一层土方开挖时, 设计要求分4块依次进行, 并且底板也分4块施工。考虑到施工组织时准备增加挖土设备和施工人员, 而且基坑狭长, 经与各方协商, 采取一次挖土到位、底板整体施工。

(5) 基坑开挖委托第三方检测机构实施全过程的信息化施工监测, 严格监控邻近地铁和重要管线侧围护结构的变形情况和渗漏情况, 如发现围护结构变形超过控制值, 及时采取控制基坑变形的措施。

(6) 支撑拆除时, 采取分段割断吊出基坑外由人工破碎, 以加快地下室结构的施工进度, 减少基坑变形。

4 施工效果分析

根据设计和规范的规定, 该地下室基坑施工的主要监测项目及报警警戒值见表1。

西坑基坑土方于2006年10月12日开挖, 11月7日最后一层开挖, 11月19日基坑土方开挖全部完成, 11月30西坑底板混凝土浇注结束。

西坑基坑2006年11月9日的施工监测报表显示, 墙体测斜数据的7个监测点中有两个点超过报警值, 最大值分别为21.96 mm和21.40 mm。施工、监理单位接到通知后立即启动应急预案, 基坑周边禁止重物堆载, 挖出的土方及时清运, 加快支撑的施工进度, 在混凝土中掺加早强剂, 同时加强施工监测, 严格信息化施工管理。在各单位的密切配合下, 西坑底板于11月30日顺利浇注完毕。西坑基坑12月3日的施工监测数据见表2。

表2的数据表明, 该工程西坑基坑的施工变形控制基本在合理的范围内。

深基坑变形监测方法 篇10

某地铁车站2号风道位于车站的东北角,基本呈南北向布置。风道分两段:标准段长16.7m、宽11.4m,扩大段长12.45m、宽15.15m,开挖深度均为16.8m。采用钻孔灌注桩支护明挖顺做法施工。

2号风道施工场地所处地貌单元类型属第四系浑河新扇,地形平坦,地面标高介于41.21~41.70m左右,地表主要为8层住宅楼、4层以下的厂房,旧楼房及拆迁区。

2号风道场区有一层地下水,主要为松散岩类孔隙潜水,地下水埋深7.4~8.9m。地下水的补给主要是大气降水、地表人工河渠垂向滲透补给及浑河侧向渗透补给,水位季节性变幅在0.5~2.0m,地下水的排泄主要为地下水向下游径流排泄和地下水人工开采。

2 深基坑变形监测项目及特点

2.1 时效性

普通工程测量一般没有明显的时间效应。基坑监测通常是配合降水和开挖过程,有鲜明的时间性。测量结果是动态变化的,一天以前(甚至几小时以前)的测量结果都会失去直接的意义,因此深基坑施工中监测需随时进行,通常是1次/d,在测量对象变化快的关键时期,可能每天需进行数次。

深基坑监测的时效性要求对应的方法和设备具有采集数据快、全天候工作的能力,甚至适应夜晚或大雾天气等严酷的环境条件。

2.2 高精度

普通工程测量中误差限值通常在数毫米,例如60m以下建筑物在测站上测定的高差中误差限值为2.5mm,而正常情况下基坑施工中的环境变形速率可能在0.1mm/d以下,要测到这样的变形精度,普通测量方法和仪器部不能胜任,因此基坑施工中的测量通常采用一些特殊的高精度仪器。

2.3 等精度

基坑施工中的监测通常只要求测得相对变化值,而不要求测量绝对值。例如,普通测量要求将建筑物在地面定位,这是一个绝对量坐标及高程的测量,而在基坑维护桩变形测量中,只要求测定维护桩相对于原来基准位置的位移即可,而维护桩原来的位置(坐标及高程)可能完全不需要知道。

由于这个鲜明的特点,使得深基坑施工监测有其自身规律。例如,普通水准测量要求前后视距相等,以清除地球曲率、大气折光、水准仪视准轴与水准管轴不平行等项误差,但在基坑监测中,受环境条件的限制,前后视距可能根本无法相等。这样的测量结果在普通测量中是不允许的,而在基坑监测中,只要每次测量位置保持一致,即使前后视距相差悬殊,结果仍然是完全可用的。

因此,基坑监测要求尽可能做到等精度。使用相同的仪器,在相同的位置上,由同一观测者按同一方案施测。

3 深基坑监测的仪器及方法

3.1 围护桩水平位移监测

围护桩顶水平位移量测,在连续墙顶布设水平测点来监测墙顶水平位移。

测量方法:自桩顶架全站仪或经纬仪,串直线布点,定期监测点位偏移,根据偏移方向偏移量来确定墙顶的水平位移。

3.2 围护桩竖向位移监测(测斜)

测斜是本工程的一项主要量测项目,也是最能够直接反映围护安全状况的量测项目。用测斜仪由下至上测量预先埋设在钻孔桩内测斜管的变形情况,以了解基坑开挖施工过程中围护桩墙在深度方向上的水平位移的情况,用以了解、推算围护体变形。

3.2.1 测斜原理及方法

测斜仪由测斜器、电缆、显示器和测斜导管组成。国产BF515型测斜仪横截面为圆形,上下各有两对滚动轮,上下轮距500mm,量程:±53°。其工作原理是利用重力摆锤始终保持铅直方向的性质,测得仪器中轴线与摆锤垂直的倾角,倾角的变化可由电信号转换而得,从而可以知道被测构筑物的侧向位移变化值。

测定测斜仪与垂直线之间的倾角变化,即可得出不同部位的两对滚轮之间的相对水平位移,图1为测斜原理图。根据显示器读数进行计算,得出每个区段的位移量,以底部固定端值为零点,自下而上将各区段的位移量累加起来,得出水平位移曲线。

即:

3.2.2 测斜管埋设

测斜管埋设分混凝土灌注桩内测斜管埋设和土体内测斜管的埋设两种。

混凝土灌注桩内测斜管的埋设一般在钻孔桩施工时进行。将测斜管绑扎于钢筋笼上,连同钢筋笼一同下到孔底。

土体内测斜管的埋设可以在桩头开挖后进行。土体内埋设测斜管按照如下步骤进行:

1)在预定的测斜管埋设位置采用Φ108钻具钻孔。根据基坑的开挖总深度,确定测斜管孔深,即假定基底标高以下某一位置处支护结构后的土体侧向位移为零,并以此作为侧向位移的基准。

2)将测斜管底部装上底盖,逐节组装,并放入钻孔内。安装测斜管时,随时检查其内部的一对导槽,使其始终分别与坑壁走向垂直或平行。管内注入清水,沉管到孔底时,即向测斜管与孔壁之间的空隙内由下而上逐段用砂填实,固定测斜管。

3)测斜管固定完毕后,用清水将测斜管内冲洗干净,将探头模型放入测斜管内,沿导槽上下滑行一遍,以检查导槽是否畅通无阻,滚轮是否有滑出导槽的现象。由于测斜仪的探头十分昂贵,在未确认测斜管导槽畅通时,不允许放入探头。

4)测量测斜管管口坐标及高程,做出醒目标志,以利保护管口。现场测量前务必按孔位布置图编制完整的钻孔列表,以与测量结果对应。

3.3 基坑周围地表沉降监测

用水准仪和水准尺进行沉降量测,判断地层的稳定性。共布设11个断面,每个断面在垂直基坑方向2倍挖深范围内布设沉降测点。布设时远离开挖影响区,离墙体越近越密。

3.4 支撑轴力监测

支撑施加应力按设计要求设置。为掌握支撑系统的正常受力,支撑轴力测点布设从平面、立面、断面三方面综合考虑:

1)根据基坑围护结构设计方案中支撑内力计算结果,在设置同一平面(同一标高),即同一道支撑杆件中选择轴力最大者(或选择平面净跨较大者)跟踪监测。

2)在基坑竖直方向的4道支撑中,选择1道并使各道支撑的测点位于同一断面位置,以便根据轴力-时间曲线观察各道支撑设置-加力-拆除。

监测方法:采用应变计进行量测,测点布置在钢支撑的中心。通过频率仪量测结果分析钢支撑的受力情况,确定是否调整钢支撑参数。

3.5 周围建筑物沉降监测

用高程观测的方法来了解被保护建筑物的沉降,从而了解其是否发生会引起倾斜或开裂的不均匀沉降。

周围建筑物沉降主要设在基坑周围30m范围内的多层民宅上,主要设在房屋四角,距离基坑距离<15m的建筑物测点加密,受2号风道施工影响的建筑物主要集中在基坑东侧,而且离基坑较近,这些房屋需重点保护和监测。

分别在其轮廓边线转角点、与基坑平行的墙面设立沉降点,与基坑平行的墙面每20m设置一监测点,测点应安设在楼的结构体下部尽量靠近地表处,可用具有凸球形头部的钢制测钉打入结构体中而成。

3.6 周围地下管线沉降监测

对地下管线的监测主要是防止管线发生由埋设处土层位移而产生的变形,防止管线的接头部因此产生开裂泄漏的事故。基本的方法就是对管线位置采用抱箍法测量,即管线的沉降位移测量。

利用上述方法对变形体进行监测,通过对监测得到的数据进行反分析及预测,结合警戒值,判断当前基坑的安全度,预测和评价下一步施工的基坑安全度,通过修正施工参数,对已有施工方案进行优化,达到信息化施工的目的。

参考文献

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[2]张正禄.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版社,2005.

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[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.城市轨道交通工程监测技术规范[M].北京:中国建筑工业出版社,2013.

建筑深基坑支护施工技术 篇11

【关键词】建筑工程;深基坑;支护技术

1.深基坑工程施工特點

基坑工程是基础和地下工程施工中和一个传统课题,也是一个综合性的岩土工程难题,既涉及土力学典型强度问题和变形问题,又涉及到土体与支护结构的相互作用问题。深基础施工是大型和高层建筑施工中极其重要的环节，而深基坑支护结构技术无疑是保证深基础顺利施工的关键。为了设置建筑物的地下室需要开挖深基坑，所以深基坑开挖只是深开挖的一种类型。深开挖还包括为了埋设各种地下设施而必须进行的深层开挖。

目前，我国深基坑工程施工有下述特点：

基坑深度不断增加。为了使用方便、节约土地，为了符合城市管理规定及人防需要等，建筑不断向地下发展。过去建1～2层地下室，在大城市也不普遍，中等城市则更为少见。现在大城市、沿海地区尤其是特区，地下3～4层已经很平常，5～6层也很多见。因此，基坑开挖深度多在10m～16m之间，深度在20m左右的也很多。

建筑工程地质条件越来越差，基坑周围环境复杂。在某些沿海经济开发区，建筑工程所处的地质条件差的问题较为突出。城市中，高层和超高层建筑集中在人口稠密、建筑物密集的地方，并紧靠重要市政公路。而一般情况下，这些地方的原有建筑结构陈旧，地上与地下管线密布。因此，基坑开挖不仅要保证基坑本身的稳定，也要保证周围的建筑物和构筑物不受破坏。基坑支护方法多。现在，深基坑支护的方法越来越多，如混凝土灌注桩、人工挖孔桩、预制桩、深层搅拌桩、钢板桩、地下连续墙、锚钉墙等，还有各种桩、板、墙、管、撑同锚杆联合支护。

2.深基坑支护技术要求

因此，在具体的工程实践中，科学设计和处理深基坑支护结构，并采用安全合理的支护技术措施保证深基坑施工至关重要。工程深基坑支护结构的作用是在基坑挖土期间挡土又挡水，以保证基坑开挖和基础施工能安全、顺利地进行，并不对周围的建筑物、道路和地下管线等产生危害。支护结构一般是临时性结构，基础施工完毕后，也就失去作用。一些支护结构（如钢板桩、型钢支护木挡板等）可以回收重复利用。更多的支护结构就永久埋在地下，其中有部分（如特殊用途的地下连续墙）在基础施工完毕后也考虑作为永久结构物的一个组成部分。因此，支护结构既要确保基础安全、顺利地施工，又要考虑方便施工、经济合理。深基坑支护的基本要求是：

技术先进，结构简单，受力可靠，确保基坑围护体系能起到挡土作用，使基坑四周边坡保持稳定；确保基坑四周相邻建(构)筑物，地下管线、道路等的安全，在基坑土方开挖及地下工程施工期间，不因土体的变形、沉陷、坍塌或位移而受到危害；通过排水、降水、截水等措施，使基础施工在地下水位以上进行；经济上合理，保护环境，保证施工安全。

施工监测内容：地下水位、邻近建筑物和道路的水平位移、支护结构水平位移及坡顶沉降，预应力锚杆的预应力监测。在支护施工阶段，要每天监测1次，在完成坑开挖，变形趋于稳定的情况下，可适当减少监测次数，直到支护退出工作为止。在施工开挖过程中，基坑顶部的侧向位移与当时的开挖深度之此，如超过2%-5%数值时，应密切加强观察并及时对支护采取加固措施。当发现基坑顶位移超标，地面裂缝较大时，土钉墙部分应采用加密土钉或打预应力土钉的方法解决，桩锚支护部分采用补打锚杆的方法补救，严防事态扩大。

3.深基坑支护技术应用

3.1工程概况

某经济开发区分为生产区、动力区及辅助区、厂前区三个区域。各区内主要拟建物有:熔铸车间、板带车间、试验室、机修车间、制箱车间、净循环水泵站、浊循环水泵站、废水处理站、锅炉房、综合仓库、办公楼、职工倒班宿舍、职工食堂及浴室、生活污水处理装置、大门等。本次基坑围护仅针对板带车间。基础呈320m ×186m 长方形,面积约60000 h 左右。业主要求,基坑围护对象为相对标高在- 6. 50m 以下基础承台,因此整个场地分为三个小基坑。本工程±0. 00 相当于绝对标高+ 36. 00m。根据岩土工程勘察报告,拟建场地为整平后的空地,地势较平坦,自然地面绝对标高按34. 90m 考虑,即相对标高- 1. 10m。基坑承台底标高为- 7. 50m～ - 11. 50m ,承台垫层厚100mm ,按承台垫层底考虑。基坑总周长约800m 。

场地工程地质条件:根据地质报告,本区地形较平坦,浅层土为第四系全新统沉积土,主要由粉土、粘性土组成,厚度10m左右,其下为晚更新统沉积的粘性土、粉土等。

3.2支护桩的施工

3. 2.1三轴水泥土搅拌桩

⑴水泥搅拌桩采用P.042.5 级普通硅酸盐水泥,新鲜、干燥,无结块现象,水泥掺入比20 % ,水灰比1.7 ;搅拌桩28d 抗压强度不低于1.0MPa 。

⑵水泥搅拌桩搅拌头直径为850mm ,间距1200mm ,桩位误差不超过5cm ,桩头直径误差不超过1cm;垂直度偏差不超过0. 5 %。

⑶搅拌桩应连续施工,相临桩施工间隔不超过12h。

⑷搅拌桩垂直度偏差不大于1.0 %。

⑸搅拌桩提升速度不能大于1m/ min ,保证搅拌均匀。

⑹钻进时注浆量一般为额定浆量的70 - 80 % ,桩顶3m 区域应进行复搅。

⑺施工冷缝采取外包一幅。

⑻泥土搅拌桩施工后随即插H 型钢,型钢表面涂抹减摩剂。

⑼其他未尽事宜参考相关规范执行。

3.2.2加筋水泥土锚桩

⑴钻进速度严格要求在0. 3～0. 5m/ min ,回转速度20～50r/min ,防止速度过快引起旋喷搅拌不均匀,浆液过少。

⑵注浆用水、水泥及其添加剂应注意氯化物与硫酸盐的含量,以防对钢绞线的腐蚀。

⑶施工前应根据设计要求和土层条件,选择合理的施工工艺。

⑷钢绞线应除油污、除锈,严格按设计尺寸下料,每股长度误差不大于50mm。钢绞线应该按一定规律平直排列。

⑸注浆材料应根据设计要求确定。

⑹张拉前,应对张拉设备进行标定。锚固体养护时间应不少于72 小时,方可进行张拉。

张拉应按一定程序进行,锚桩张拉顺序,应考虑邻近锚桩的相互影响。

⑺施工参数:

①钻杆的钻进速度(0.3～0.5m/ min) ,退出速度(0.5～0.6m/ min) ;②钻杆(轴)的回转速度(20～50r/ min) ;③施工桩径(450mm、500mm) 、水平间距(1500～2400mm) ;④锚长(以设计长度为主) ;⑤水泥浆液配合比:水泥:水=1:0.55;⑥灰浆搅拌机内每次投入量:水泥量+水量=0.25t +0.1375 或0.25t ;⑦每根锚桩水泥浆液用量(每米水泥用量是50～75kg) 。

3.3基坑土方开挖

土方开挖由专人指挥，采取分层分段对称开挖，每层开挖长度不起过20米。下层土在上层土钉墙及喷锚网支护施工完毕一天后，才可继续开挖。并严格遵循“分层开挖、严禁超挖”及“大基坑小开挖”的原则。当挖至标高接近基础底板标高时，边抄平边配合人工清槽，防止超挖，并按围护结构要求及时修整边坡及放坡，防止土方坍塌。桩体周围300土方采用人工清理，然后用挖机带走。

4.结束语

基坑工程是岩土工程中一个新的领域,本文对20 世纪基坑工程的兴起和发展作了简要回顾,对基坑支护的现有结构类型进行了分类,重点对基坑工程中目前存在的一些主要问题作了详细的讨论。相信在将来的工程实践中,随着理论的发展和技术的进步,基坑工程技术水平将不断提高和发展,以满足现代化建设的需要。■

【参考文献】

深基坑工程的变形监测 篇12

随着城市建设的发展, 深基坑开挖工程越来越多, 由此带来基坑本身、周围环境的安全问题也越来越复杂, 深基坑开挖现场监测工作也日益受到重视。监测工作既是检验基坑设计理论正确性和发展设计理论的重要手段, 同时又是及时指导正确施工, 避免基坑工程事故发生的必要措施。因此, 必须制定合理的监测方案, 对基坑支护结构、基坑周围土体和相邻建筑物进行全面、系统的监测[1,2]。

1 深基坑监测的基本要求

(1) 监测工作必须是系统的、有计划的, 应严格按照有关技术文件执行, 这类技术文件应包括监测方法, 使用的仪器, 监测精度, 观测周期等。对于测点的布置, 应满足规范的要求, 根据现场的施工条件而定。

(2) 监测数据必须是可靠的。数据的精确性由监测仪器的精度、可靠性以及观测人员的素质来保证。在监测中要遵循“五定”原则。所谓“五定”指基准点、工作基点和监测物上的观测点, 点位要稳定;所用仪器, 设备要稳定;观测人员要稳定;观测时的环境条件基本一致;观测路线、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性, 使所测的结果具有统一的趋向性, 保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致, 使所监测的变形更真实。

2 监测方案设计[3]

2.1 控制点设计

控制点是整个监测的基准, 所以在远离基坑, 稳定、安全的地方布设, 一般在距离至少大于两倍基坑深度的地方布设。每次监测时, 均应复查控制点本身是否受环境影响或被破坏, 以确保监测结果的可靠、准确性。平面控制网的布设, 采用从整体至局部, 逐级控制的方法, 首先设置布设首级网, 其内布设次级加密网。控制点的埋设, 应以工程的地质条件为依据, 因地制宜进行, 均采用强制对中观测墩, 对于自由等边三角形所组成的规则网形, 当边长在200 m以内时, 测角网具有较好的点精度。

2.2 围护结构的监测

围护墙顶水平位移、沉降的监测。在围护墙顶设置水平位移观测点兼作沉降观测点, 测点采用钢筋桩预埋在桩顶上, 钢筋上刻上十字丝作为点位观测用。对于沉降观测采用精密水准仪, 铟钢尺, 每次测量应采用环形闭合方法或往返闭合方法进行检验和平衡误差, 闭合差应根据不同的监测要求来确定。水平位移监测主要用全站仪, 每次观测时采用正镜倒镜坐标, 取平均值。

桩体的水平位移, 通常采用测斜仪测量, 侧向位移的初始值应取基坑降水之前, 连续三次测量无明显差异之读数的平均值。将围护桩在不同深度上点的水平位移按一定的比例绘制出水平位移随深度变化的曲线。

2.3 周围土体系统的监测

监测内容为围护墙体外侧和内侧主动土压力及被动土压力, 坑外土体水平位移与沉降, 坑内土体的隆起。沿基坑的周围布置土压力监测点, 垂直于基坑的开挖面埋设土压力盒, 位置最好选在同基坑开挖深度相当的坑外土体中。土体系统的水平位移可用围护墙体的位移代替。基坑隆起的检测点则应按基坑的形状和基坑面积均匀布置。

2.4 地下水位的监测

地下水位监测, 首先必须测取水位管口标高, 从而可测得地下水位初始标高。在以后的工作进展中, 可按需要的周期和频率, 测得地下水位和地下各土层标高的每次变化量和累计变化量。对于地下水位沉降的报警值, 应由设计人员根据地质水文条件来确定。

2.5 相邻环境监测

建筑物变形监测包括沉降监测, 水平位移监测和裂缝监测等部分内容。沉降监测、水平位移监测方法同上。路面、管线沉降监测:城市地区的道路与地下管线网是城市的命脉, 其安全与人民生活和国民经济的发展紧密相连, 因此做好它们的监测是非常重要的。在绘制基坑工程环境关系图时能及时了解市政管线的走向、阀门位置等情况, 并标注在环境关系图上。周边道路的过量沉降将导致道路的破坏, 必须监测其在基坑施工过程中的沉降发展情况。

2.6 监测期限和频率

自围护结构施工开始至地下室侧壁回填土完毕, 根据工程工期进行安排, 基坑监测时间与基坑施工保持同步。各监测项目在基坑开挖前测初始值, 此初始值是计算变形量和沉降量的起始值, 观测时应特别认真仔细, 并连续观测两次, 没有发现异常的话取平均值作场地变化较大时, 应提高观测的频率, 间隔时间不超过1 d;当大暴雨或基坑荷载条件改变时应及时监测;当有危险事故征兆时, 应连续进行观测。

3 工程实践

3.1 工程概况

陕西省西安市某基坑采用“挂网喷射混凝土+土钉墙”的支护结构, 经过验算, 可以保证基坑的稳定性。基坑北边为五层住宅楼, 距基坑相当近, 最远处不超过4 m, 在基坑施工过程中, 如果基坑发生大的变形, 必然会对住宅楼产生相当大的影响, 直接影响到住户的人身和财产安全。由于基坑较深, 基坑北侧采用“护坡桩+一层预应力锚杆+一道冠梁”的支护形式, 为保证住宅楼及基坑的安全性, 在基坑施工过程中, 按照设计方案对基坑支护结构、基坑周围的土体和住宅楼进行了全面系统的监测, 尤其把对支护结构的监测作为重中之重, 变形观测点布置在冠梁上, 共设置十个观测点。基准点共设置三个, 由于受场地条件的限制, 三个基准点布置在基坑东侧高层建筑的楼顶。变形监测点和基准点的的具体布置见图1。

3.2 监测结果

开始进行变形监测时, 监测频率为1天/次, 变形基本稳定时为4天/次, 当变形发生突变时, 可适当的增加观测的频率或进行连续的观测以保证基坑的安全性。

在预应力锚杆的施工过程中, 位于基坑两边上的2号和8号两个观测点的位移经历了从平稳到突变。2号点从3月25日开始变形值开始变大, 其中3月26日变化量突增, 日变化量达9.2 mm。我们立即向有关部门进行了汇报, 从现场情况来看, 并没有产生明显的裂缝, 2号点周围的土体也没有发生明显的变形, 到4月2日, 2号点的累积变形量达到17.4mm。从实际情况来看, 2号点没有受到任何扰动, 附近也没有施工, 其变形量不应该发生突变, 后来经仔细察看, 2号观测点遭到人为破坏。由于预应力锚杆的施工和8号点基坑底钻孔灌注桩的施工, 8号点从3月26日累计变化值开始变大, 到4月8日达到5.3 mm, 从4月9日变化量突增, 日变化量达到3.1 mm, 并发现8号点附近有微小裂缝, 此后一直进行跟踪观测, 直到变形稳定, 并不断向项目经理报告监测结果, 在报表时标出不安全的警示标记, 向施工单位提出处理方案。施工单位及时采取了有效的补救措施对8号点进行了加固, 遏制了裂缝的开展和侧壁的位移, 保证了施工的正常进行。到4月18日, 预应力锚杆全部施工完毕, 各观测点的变形值均有所回弹并基本都保持稳定状态, 监测值均没达到预警值。在基坑监测期间, 基坑一直处于施工状态。

4 结 语

我国的深基坑工程的变形监测已取得了丰富的经验, 获得了丰硕的成果, 深基坑工程的变形监测技术设计在具体实施时, 应根据已有的经验和新情况及时调整, 力求获得更大的监测效果。该基坑在施工过程中除2号观测点遭到人为破坏后, 及时发现减少了不必要的经济损失和8号测点超过预警值外, 其余监测项目的监测值均未达到预警值, 基坑是安全稳定的, 该监测方案基本合理, 能解决基坑监测中的特殊问题, 能达到监测的目的。

参考文献

[1]宋建学, 郑仪, 王原嵩.基坑变形监测及预警技术[J].岩土工程学报, 2006, 11 (28) :1889-1891.

[2]郭栋.基坑安全监测与信息快速反馈[J].岩土工程界, 2000, 3 (8) :41-44.