2018深基坑信息化施工(监测)技术
摘要:文章以镇江新区金融大厦工程为案例，具体论述深基坑信息化施工、监测技术，根据工程和水文地质条件，采用钻孔灌注桩＋钢筋混凝土支撑的支护形式，以三轴水泥搅拌桩作为止水帷幕，基坑内设两道钢筋砼水平环形支撑的支护结构体系。通过对深层土体位移、竖向位移、支撑轴力和周边环境的监测，达到设计要求，确保工程质量。http://
关键词：深基坑；围护支护体系；监测
1.工程概况
1.1. 概况
镇江新区金融大厦，位于镇江港南路南侧、银山南路西侧。金融大厦地上塔楼共24层（裙楼共3层），地下2层（局部3层）为大底板不设缝。地下室开挖深度约为-11.50～-13.00米（相对±0.00）。地下室承台外侧外扩1.0m为基坑支护边线，支护周长约395.91m，南北长108.60m、东西宽94.60m，总开挖面积约11000m2，土方开挖土方量14.5万m3。基坑施工平面如下图1示。
图1镇江新区金融大厦基坑平面示意图
1.2. 工程地质条件
根据地质报告，基坑开挖影响范围内的土层分布依次为：
①层素填土：灰黄色、灰褐色，局部灰色、黄褐色，松散，局部稍密，大部分场地以粉质粘土夹植根等少量杂质为主，堆填时间约为3-5年。该层在整个场地内均有分布，厚度变化不大为0.40-0.90米。
②层粉质粘土：灰黄色，可塑，局部软塑，含有铁锰质斑，系次生成因。该层在场地内均有分布，层厚变化不大，为0.90-2.30米。
③层粉质粘土：灰褐色，灰色，软塑-可塑，含灰白色条带，局部夹淤泥质粉质粘土薄层。该层在场地内局部缺失，层厚变化很大，为0.00-23.00米。
③-1层淤泥质粉质粘土夹泥炭质土:灰色、灰黑色，局部棕灰色，流塑，夹有腐植质及泥炭质土。该层在场地内局部有，厚度为3.10-9.20米。
④层粉质粘土:黄褐色，褐黄色，可塑，含有黑褐色铁锰质斑及灰白色高岭土呈条带状、团块状分布。该层在场地东侧和西侧有分布，层厚为0.00-6.30米。
⑤层粉质粘土:灰黄色，可塑，局部软塑，含有少量黑褐色铁锰质斑，土质一般较纯。该层在场地内局部缺失，层厚为0.00-16.10米。
⑥层粉质粘土：黄褐色、褐黄色，可塑，局部硬塑，含有黑褐色铁锰质斑、结核及灰白色高岭土条带、团块。该层在场地内大部分有揭露，层厚变化较大，为0.00-9.70米。
⑦层粉质粘土:青灰色、灰色，局部灰黄色、灰绿色，软塑-可塑，局部夹流塑，夹较多粉土薄层，夹少量腐植质。该层在场地内均有分布，层厚变化较大，为4.20-9.10米。
1.3. 水文地质条件
场地地下水主要为潜水、裂隙水，潜水主要含水层为①、②、③、④和⑤层土，裂隙水分布在⑩层强风化花岗岩中，水量微小。地下水稳定水位埋深位于现地面以下0.32-1.84米（地势高处）左右。地下水主要接受大气降水、渗流补给，地下水排泄方式以自然蒸发和径流为主，水位四季有一定变化，近3-5年最高地下水位与现地面最低处（11.48米）齐平，最低地下水位埋深为1.0-2.5米左右，地下水位变化幅度在1.0米左右。
2. 支护方案
基坑支护由宁波冶金勘察设计研究股份有限公司设计，工程地下室为2层，开挖深度为-11.50～-13.00m，基坑支撑体系设计采用钻孔灌注桩＋钢筋混凝土支撑的支护形式。平面环形网状，支撑中间半径为44.50m的空圆。钢筋砼支撑共上下2道支撑，基坑支护设计采用单排Φ800@1000，桩长21~26m钻孔灌注桩；外设Φ850@600桩长为14m，三轴水泥搅拌桩作为止水帷幕，坑中坑采用双排Φ850@600桩长为6m高压旋喷桩作为重力式挡墙，基坑内设两道钢筋砼水平环形支撑的支护结构体系。第一道支撑面标高设在距自然地面以下2.00m处（相对标高-4.30m处，支撑梁高0.7m），第二道支撑面设在距压顶梁面以下3.50m处（相对标高-7.80m处，支撑梁高0.8m）；东南角局部设置钢管支撑，相对标高-10.50m。
3. 基坑监测
基坑施工对周围环境均会产生不同程度的影响，为全面掌握,了解基坑在施工过程中，全面准确地反映工程的各种变化，掌握基坑的实际变形情况，对坑周地层位移和附近建筑物、地下管线等保护对象进行监测，在整个施工过程中（土方开挖和地下室施工期间）实行动态管理，全过程监测控制和信息化施工。
3.1. 监测内容
⑴深层土体位移监测：及时了解深层土体的位移情况。
⑵环梁顶水平位移监测：环梁顶水平位移监测用全站仪进行监测；具体位置另行确定
⑶周边环境的监测：（沉降监测）设点对施工期间基坑外围道路和地面沉降的监测。
⑷、支撑轴力监测：严格监测支撑轴力，控制在设计的最大承力范围内。
3.2. 监测警戒值
基坑监测报警值如下：
监测项目 累计值 变化速率
土体深层水平位移 40mm ≥5mm/d
冠梁水平位移 40mm ≥3mm/d
立柱竖向位移 30mm ≥3mm/d
周边道路竖向位移 25mm ≥3mm/d
混凝土支撑轴力 第一道3120KN，第二道9140KN
3.3. 基坑方案及方法
3.3.1. 仪器设备及精度
水平位移监测的仪器为经检验合格的TopconGPT-3200LN型全站仪（精度：一测回水平方向误差2?）；竖向位移监测的仪器为经检验合格的TopconAT-G2型水准仪，直读至0.1mm，估读至0.01mm；经检验合格的2.0m铟钢水准尺1把；土体深层水平位移监测采用经检验合格的CX-3C型测斜仪（精度：±2mm/30m）；支承轴力监测仪器为经检验合格的608A型频率仪（精度：0.1HZ）。
3.3.2. 监测点的布置
本工程基坑侧壁安全等级为一级。在施工过程中，应密切监测围护结构、土体的变形，根据这些变形的发展情况及时调整施工工艺，实行信息化施工。本次基坑围护及开挖施工进行以下项目的监测：
（1）深层土体位移监测：为及时了解深层土体的位移情况，本基坑设7个测斜孔，孔深22米左右，用专用的测斜仪进行监测；编号CX1-7。
（2）冠梁水平与竖向位移监测：在基坑顶设置11个水平位移监测点，用全站仪、水准仪进行监测；编号GL1-11。
（3）立柱竖向位移监测：在支撑立柱处设置6个竖向位移监测点，用水准仪进行监测；编号LZ1-6。
（4）周边道路竖向位移监测：在支撑立柱处设置2个竖向位移监测点，用水准仪进行监测；编号R1-2。
（5）支撑轴力监测：在两道圆环撑部位各设置4个支撑轴力监测点，共8个，用频率仪进行监测。编号ZC1-8，测点具体分布位置图如图2。
图2测点具体分布位置图
3.3.3. 基坑监测方法及周期
根据监测点的布设位置，在支撑结构砼施工前,提前7天通知监测单位现场负责人，如深层土体位移监测点、支撑轴力、地下水位监测等，以便监测单位能及时安排人员埋设监测仪。
对监测点派专人进行保护，对易人为损坏的监测点，可封闭保护。
1）深层土体位移监测
在基坑支护结构较薄弱和较重要部位，设置一定数量的深层土体位移观测孔。埋深20～26m，观测孔位置见基坑支护平面布置图。测斜管需在土体开挖前10天埋设完成。
测斜仪探头置于测斜管底后，探头接近管内温度时，缓慢向上提升，每隔0.5m读数，测定出各位置处测斜管与铅垂线的相对倾角，并假设土体与测斜管挠曲协调，得出不同深度部位的水平位移，每个孔每次量测进行正反两次量测，基坑开挖前一周每个孔测读两次初始值。以管底作为起算点。
水平位移
在支护结构、工程桩上设点进行水平位移观测，随时掌握监测对象的水平变位情况。水平围梁上观测点位置见基坑支护平面布置图；
按照二级变形测量要求监测，观测中误差≤1mm。根据现场作业条件，使用视准线小角法或前方交会法。角度采用四测回取初始值。
2）竖向位移
按照二级水准要求监测，每次监测水准仪的i角不大于15?，观测点测站高差中误差≤0.5mm，路线采用闭合环线。基坑开挖前一周测读两次，取平均值作为各测点的初始高程。
3）支撑轴力
在关键支撑设置钢筋应力计进行轴力监测，以掌握基坑开挖过程中支撑轴力的变化。
支撑断面上下对称、左右对称共布置四根钢筋应力计，位置在两支点间三分之一部位及四侧的中侧，采用连杆电焊连接方式连接。基坑开挖前一周使用频率仪读两次频率，取平均值作为初始值。根据钢筋与混凝土变形协调的原理计算支撑轴力。
4）周边环境监测（沉降监测）
设点对周边周边道路及土体沉降及变形进行监测。
3.3.4. 监测频率
冠梁水平位移、土体深层水平位移、混凝土支撑轴力及冠梁、立柱、周边道路竖向位移从基坑开挖至基坑底设计标高期间每2天监测一次，从基坑底设计标高至垫层施工期间每天监测一次，垫层与砖模形成后减少到每3~8天监测一次。当二层地下室底板建筑完成超过28天后，如监测数据持续稳定，监测频率降低，受到钢筋混凝土支撑拆除后可考虑终止监测。具体监测频率可根据实际进度、天气及监测数据的变化作适当调整。
当监测的累计值或变化频率超过报警值时，及时向施工单位、监理单位、项目管理公司和建设单位报警并适当加密监测次数，同时出具相应的报警通知单。当有危险事故征兆时，进行连续跟踪监测，在监测数据所反映的最危险区域处适当增加测点。当测斜曲线出现明显拐点时，做出报警处理。
4. 监测效果及其分析
镇江新区金融大厦深基坑支护，2010年12月19日，拆除第一道支撑，2011年1月19日，拆除第二道支撑，拆除前后基坑相关各项检测数据显示，水平与竖向位移；支撑轴力与斜测均达到设计要求。
5. 结语
镇江新区金融大厦深基坑工程，基坑开挖和地下室施工过程中，采用信息化施工技术，对基坑实施有效检测，各检测数据均在警戒值内，基坑施工完全处于安全的可控状态，且有效保护了周边环境。实践证明深基坑支护施工，采用信息化施工，确保基坑施工安全。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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