关键词：建筑施工；深基坑；支护；施工技术
一、工程概况
本项目位于广州市荔湾区环市西路和东风西路交汇处东侧，设两层地下室，拟采用天然地基筏式基础（局部一层采用条形基础），基坑呈长方形，周长约250m。项目总建筑面积约12580平方米，其中：地上8380平方米，地下4200平方米，最大单跨跨度35米，设计为7层高，地上33.3米，地下8.1米。包括学术报告厅、普通教室、综合电教室、综合实践活动室、备课室、实验室及学生宿舍等，并配建地下停车库。本工程设计标高±0.00 相当于广州市高程[11.50m]。项目基坑顶现地面标高按-0.5m（绝对标高11.00m）,负二层底板相对标高-8.30m，筏形基础厚1000mm，垫层厚100m，基坑底相对标高-9.40m,基坑大开挖深度8.9m。 基坑支护方案：基坑挖深范围内自上而下主要揭露为杂填土，硬塑~坚硬粉质粘土和全风化岩，基坑底主要位于强风化岩中，局部全风化岩，地下水贫乏，地质条件较好，但是周边环境较复杂。根据基坑所处的环境、工程地质、水文地质及基坑开挖深度，经工程类比及计算分析，本项目基坑采用φ700@1000灌注桩+一道钢筋混泥土支撑进行支护，桩间挂网喷砼防护，并在桩间设φ600双管旋喷桩止水。坑中坑按1:1放坡支护，出土口设置在基坑北侧，出土口位置可根据现场情况微调，宽度约10m。
二、深基坑支护的重要性
在开展高层建筑施工的时候，能够看出，深基坑开挖工作和开挖支护基坑边坡都比较容易产生失稳的情况，其中主要的因素有（1）在一部分施工地区，地表水比较丰富，并且地下水水位较高，要是在开挖基坑的时候没有先降水或者是进行排水，就会收到影响，土体会被湿化，内聚力会显著降低，这样就比较容易产生边坡失稳的问题。（2）因为基坑深度比较深，不过因为没有充分掌握地质情况和土层的特点，没有按照规范来进行放坡，进而出现边坡失稳的情况。（3）深基坑边坡支护设计存在问题，支护力度难以满足施工的需求。（4）无论是在基坑坡顶还是在坡顶的附近都有着不少的堆载，要是存在这种情况下，就会增加坡体内部的内剪切应力，如此会给土方造成一定的影响。在这种情况下，要是出现这些问题，就会造成基坑失稳的情况，甚至会产生塌陷或者是滑塌的情况，不仅会降低地基承载能力，而且会影响到施工的安全。所以需要正确开展深基坑支护工作，设计合理的支护方案，按照实际情况来选择支护方法，防止产生安全问题，这样不仅会保障施工质量，而且可以使得施工更加安全。
二、深基坑支护施工中存在问题
1.空间结构不完善
岩土工程深基坑的形状主要是中间大，周边小，需要对其稳定性进行较好的把握，这在较大程度上对高深基坑的稳定性会产生较大的不利影响。此外，传统深基坑的空间结构在一定程度上不完善，无法适应现代化建筑对空间结构的要求，并且在此基础上没有考虑到空间效应问题，大大增加了深基坑支护结构的不稳定性。
2.规范要求与边坡修理不一致
深基坑开挖首先需要采用机械开挖，再实施人工对边缘进行修整，但是由于在管理不到位，导致机械开挖过程出现一定的问题，比如边坡表面不规则。在进行人工边缘修整过程中，只对表面进行了有效的修整，没有达到质量要求，并且检验过程也没有统一的标准，致使挖掘不合理等问题的发生。
三、深基监测实施方案
3.1基坑顶部水平位移监测
根据监测技术服务合同及设计资料，本工程水平位移监测项目为基坑顶部水平位移(点号为WY1～WY27)。
1）水平位移基准点、工作基点的布设与保护
水平位移基准点一般布设在3倍基坑开挖深度以外、受基坑施工影响较小且相对稳定的区域，在要保证布设精度的前提下与布设的工作基点间有良好的通视条件。本项目拟布设3个水平位移基准点（JZ1～JZ3），用以检核工作基点的稳定性。
为保证水平位移监测工作易于实施，工作基点布设在基坑的转角处，便于对基坑两条边上的水平位移监测点进行观测。在监测工作中，为保证监测工作的简单易行且提高观测精度的要求、消除测站的对中误差，根据现场情况，水平位移工作基点采用强制对中墩。
强制对中墩布设方法：用冲击钻开孔，在孔内植入3条长1000mm的Φ25钢筋，并在中部加箍筋，再套上直径250mm、长1300mm的PVC管做外模，浇筑混凝土至管顶，墩顶部埋设强制对中螺栓和仪器整平钢板，每个墩加装一个盖板，管身间隔张贴反光胶带，并悬挂保护警示牌，确保在施工期间不受破坏。
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图3-1.1：强制对中观测墩做法图 图3-1.2：强制对中观测墩实景图
2）监测点埋设
基坑顶部水平位移监测点其作用是保证在基坑施工期间能顺利进行监测，正确反映被测对象的水平位移情况。
基坑顶部水平位移监测点采用Φ10mm标芯，植入水平位移测量标志，然后用水泥做保护墩。布设位置要避开安全防护栏且与工作 基点间有良好的通视条件，位移测量标志上安装反光片，反光片的反射面方向必须朝向设定好的工作基点观测墩方向,现场做好警示保护标志。（如图3.1-3所示）。
3）基准点、监测点保护
基准点应按规范要求埋设于基坑影响范围之外，稳定可靠的地方，并设立明显标志；监测点的布设须避开基坑护栏、防水矮墙等存在监测障碍的地方，埋设完成后应做水泥保护墩予以保护，并设立明显标志。
4）水平位移监测仪器与方法
本项目基坑顶部水平位移监测使用拓普康（标称精度：测角2″，测距2+2ppm），采用极坐标法或虚拟断面法进行观测（如图4.1-4、4.1-5所示）。
（1）极坐标法测量原理：
如下图所示，A、B为已知点，A点坐标为、B点坐标为，p为待定点。
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图3-4极坐标测量法示意图
通过测定AB边与Ap边的夹角β，Ap边的垂直角ν以及Ap边的斜距S，计算出AB边的坐标方位角 和Ap边的平距D，求得p点的坐标。计算式为：
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通过各点的坐标，求出垂直于基坑边的坐标分量，即为位移量。本次测得的坐标与前次坐标、初次坐标较差即为测点的本次位移量及累计位移量。该位移量可通过相关计算公式转化为该监测点垂直于基坑边方向的位移量。
（2）基坑水平位移虚拟断面计算法.png)
① 假定
图3-5虚拟断面测量法示意图
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② 计算段面划分
基坑各直线段中所设监测点应划分为同一段面，比如A、B为DM1-DM2段面范围，C、D、E为DM2-DM3段面范围。（监测项目设定时录入）
DM1-DM2断面可用以下直线方程表示：
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其余各边类似定向。
③ 点到虚拟断面的距离计算
A（XA,YA）为DM1-DM2断面上的点，则A至定线距离为：
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④ 距离正负号约定
虚拟段面定义要沿着基坑顺时针或者逆时针排顺序，如DM1-DM2, DM2-DM3….。
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方位角:
同理可得。
若虚拟段面沿基坑逆时针方向设置，则距离正负号判定如下：
，表示A点在基坑范围（虚拟断面）内，距离值为正。
，表示A点在基坑范围（虚拟断面）外，距离值为负。
若虚拟段面沿基坑顺时针方向设置，则距离正负号判定如下：
，表示A点在基坑范围（虚拟段面）内，距离值为正。
，表示A点在基坑范围（虚拟段面）外，距离值为负。
通过比较A、A1的位移，可以得出本次的位移变化量。结果为正值表示向基坑内位移，结果负值表示向基坑外位移。
3.2沉降监测
根据现场实际情况、监测技术服务合同及设计资料，本工程沉降监测包括基坑顶部沉降监测（WY1~WY27）、周边道路沉降监测（CJ1~CJ17）、周边道路沉降监测（GX1~GX17）、立柱沉降监测（LZ1~LZ10）。
1) 基准点的设置
基准点是测定沉降监测点变化量的依据，本项目按照规范要求设置3个基准点（BM1～BM3），以保证基准点在整个观测过程中稳定、可靠，且有检核条件。
2）沉降基准点的联测与稳定性检验
将沉降基准点布设成环型闭合线路，按水准测量法与各监测点一同进行联测。联测精度为变形观测二等，仪器使用电子水准仪（标称精度0.3mm/km）。当环线闭合差（n为环线总测站数，单位mm），可对联测观测数据进行平差计算。
在外业观测数据合格的情况下，如各观测期基准点间高差较差超过限差，当期变动较大的点不能作为基准点使用，并应查明原因，采取修正措施。
3) 沉降监测点的埋设
沉降监测点是固定在拟测对象上的监测标志，埋设位置应保证基坑施工期间能顺利进行监测，并能正确反映被测对象的沉降情况。
支护结构顶部沉降与支护结构顶部水平位移监测点共点，埋设方法与水平位移监测点埋设方法相同。埋设完成后，在点位附近书写该点的编号予以标识。
周边建筑物沉降监测点(点号为JGC1～JGC25)采用Φ14mm的“L”型标芯（如图4.2-1、图4.2-2所示），采用冲击钻开孔，将监测标志植入建筑物四角或承载柱上，并用胶水固定。
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图4.2-1：周边建筑物 图4.2-2:“L”型标志 图4.2-3:地面监测标志
4) 基准点、监测点保护
基准点应按规范要求埋设于基坑影响范围之外，稳定可靠的地方，并设立明显标志；监测点的布设须避开基坑护栏、防水矮墙等存在监测障碍的地方，埋设完成后应做水泥保护墩予以保护，并设立明显标志。
5）沉降监测
将水准线路布设成环型闭合线路，使用经检定合格的拓普康DL-501精密电子水准仪，配合铟瓦条码尺（标称精度为0.3mm/km）进行水准测量。采用二等水准测量施测，水准测量环线闭合差限差（n为环线总测站数，单位mm）。
在外业观测数据合格的情况下，计算沉降变化量。
四、深层水平位移（测斜）监测
1）支护桩测斜管埋设
测斜管在支护桩内的位置应避开导管，具体安装步骤如下：
① 测管连接：将2m一节的测斜管用束节逐节连接在一起，接管时除外槽口对齐外，还要检查内槽口是否对齐。管与管连接时先在测斜管外侧涂上PVC胶水，然后将测斜管插入束节，在束节四个方向用自攻螺丝或铝铆钉紧固束节与测斜管。注意胶水不要涂得过多，以免挤入内槽口结硬后影响以后测试。自攻螺丝或铝铆钉位置要避开内槽口且不宜过长。
② 接头防水：在每个束节接头两端用防水胶布包扎，防止水泥浆从接头中渗入测斜管内。
③ 内槽检验：在测斜管接长过程中，不断将测斜管穿入制作好的地下连续墙钢筋笼内，待接管结束，测斜管就位放置后，必须检查测斜管一对内槽是否垂直于钢筋笼面，测斜管上下槽口是否扭转。只有在测斜管内槽位置满足要求后方可封住测斜管下口。
④ 测管固定：把测斜管绑扎在钢筋笼上。由于泥浆的浮力作用，测斜管的绑扎定位必须牢固可靠，以免浇筑混凝土时，发生上浮或侧向移动。
⑤ 端口保护：在测斜管上端口，外套钢管或硬质PVC管，外套管长度应满足以后浮浆混凝土凿除后管子仍插入混凝土50cm。
⑥ 吊装下笼：现在一般一幅地墙钢笼都可全笼起吊，这为测斜管的安装带来了方便。绑扎在钢笼上的测斜管随钢笼一起放入地槽内，待钢笼就位后，在测斜管内注满清水，然后封上测斜管的上口。在钢笼起吊放入地槽过程中要有专人看护，以防测斜管意外受损。如遇钢笼入槽失败，应及时检查测斜管是否破损，必要时须重新安装。
⑦ 圈梁施工：圈梁施工阶段是测斜管最容易受到损坏阶段，如果保护不当将前功尽弃。因此在地下连续墙凿除上部混凝土以及绑扎圈梁钢筋时，必须与施工单位协调好，派专人看护好测斜管，以防被破坏。同时应根据圈梁高度重新调整测斜管管口位置。一般需接长测斜管，此时除外槽对齐外，还要检查内槽是否对齐。
⑧ 最后检验：在圈梁混凝土浇捣前，应对测斜管作一次检验，检验测斜管是否有滑槽和堵管现象，管长是否满足要求。如有堵管现象要做好记录，待圈梁混凝土浇好后及时进行疏通。如有滑槽现象，要判断是否在最后一次接管位置。如果是，要在圈梁混凝土浇捣前及时进行整改。
需要特别注意的是：因为围护桩钢筋笼一般需要分节吊装，因此给测斜管的安装带来不少麻烦，测斜管安装过程中，上段测斜管要有一定的自由度，可以与下段测斜管对接。接头对接时，槽口要对齐，不能使束节破损，一旦破损必须把换掉。接头处要用使用胶水，并用螺丝固定连接，胶带密封。每节钢筋笼放入时，应该在测斜管内注入清水，测斜管的内槽口，一边要垂直于围护边线，由于桩的钢筋笼是圆形的，施工时极有可能要发生旋转，使原对好的槽口发生偏转，为了保证安装质量，要与施工单位协调，尽量满足测斜管安装要求。
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图：测斜管安装照片 图4.3-1测斜管保护示意图
2）测斜管埋设
土体内测斜管采用钻孔法安装，步骤如下：
（1）钻孔:孔深大于所测围护结构的深度3～5m，孔径比所选的测斜管大5～10cm。在土质较差地层钻孔时应用泥浆护壁。
（2）接管：钻孔作业的同时，在地表将测斜管用专用束节连接好，并对接缝处进行密封处理。
（3）下管：钻孔结束后马上将测斜管沉人孔中，然后在管内充满清水，以克服浮力。下管时一定要对好槽口。
（4）封孔：测斜管沉放到位后，在测斜管与钻孔空隙内填人细砂或水泥和膨润土拌和的灰浆，其配合比取决于土层的物理力学性能和地质情况。刚埋设完几天内，孔内充填物会固结下沉因此要及时补充保持其高出孔口。
（5）埋设完成后必须与施工单位协调好，派专人看护好测斜管，以防被破坏。测斜管管口一般高出地表面20cm左右，周围砌砖予以保护，以免遭受损坏（如图4.3-1所示）。
3）测斜监测方法及精度
测斜应基坑开挖前取前三次监测值的平均值作为初始值。测试方法为，将探头导轮对准与所测位移方向一致的槽口，缓缓放至管底．探头在管底停留几分钟，待探头与管内温度基本一致、显示仪读数稳定后开始监测。按探头电缆上的刻度分划，均速提升。每隔500mm读数一次，并做好记录。待探头提升至管口处，旋转180°，再按上述方法测量一次（如图4.3-2所示）。
测试计算公式：
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式中：
－上、下导轮间距；
－探头敏感轴与重力轴夹角；
－起始测段的水平偏差量（mm）；
－测点n相对于初始位置的水平偏差量（mm）；
－为测斜管管底水平位移量（mm）。
监测仪器采用武汉基深CX-3C型测斜仪（标称精度：±0.01mm/500mm）。
在外业监测数据合格的情况下，计算监测点深层水平位移变形量。
结束语
综上所述，现代化建筑应该重视的问题也是民生安全关注的问题，为了能够给更多的人创造良好的生活环境，建筑行业应该不断优化自身技术，保证每一个环节都有相应的质量和安全保障。深基坑支护技术的应用对于建筑行业的发展十分关键，相关部门对此应该提高重视，验证支护结构设计，指导施工。结构设计中采用的设计原理与现场实测的结构受力、变形情况往往有一定的差异，施工中及时的监测信息反馈对于设计方案的完善和修正有很大的帮助。结合工程经验，提高设计、施工技术水平。地下工程施工中结构及周边环境的受力、变形资料对于设计、施工总结经验有很大的帮助。
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论文作者:严云
论文发表刊物:《城镇建设》2020年2月第4期
论文发表时间:2020/4/23
标签：基坑论文; 位移论文; 基准点论文; 水平论文; 深基坑论文; 圈梁论文; 断面论文; 《城镇建设》2020年2月第4期论文;