论文部分内容阅读
摘要：本文就主要支护结构的深基坑工程监测工作的监测方法和不同特点进行论述，将基桩不同施工阶段的风险分析、安全评估与信息化施工相结合。为岩土工程设计、基坑工程施工、土方开挖、基坑工程监测提出可供参考的工程实践经济与理论研究成果。
关键词：深基坑；支护工程；监测；岩土工程设计
1、引言
深基坑工程具有造价高、施工周期长、施工技术复杂、不可遇见因素多、基坑开挖施工对周边环境影响大等特点，是一项高风险建设工程。因此，建设部将深基坑工程作为危险性较大的分部分项工程并多次发文要求严格监管，建设部还组织编制并颁发了国标《建筑工程基桩监测技术规范》GB50497-2007。
2、排桩加混凝土内支撑挡土结构的监测
此类结构是目前我国深基坑支护工程采用最广泛的结构形式。
它以排桩围护体作为挡土的竖向结构，在坑内布设内支撑体系作为水平受力结构，形成受力明确、整体性好、刚度大、变形控制好的围护体系。要采用顺作法施工，根据工程场地的土层结构、基桩挖深、周边环境特别和变形控制要求，灵活调整围护桩的直径、纵向受力钢筋的配筋、砼标号、桩间距、桩长，常采用大直径灌注桩型式，以达到围护桩有满足设计要求的竖向刚度。在地下水控制设计上，常在桩外侧迎土面设置隔水帷幕（亦称止水帷幕），以阻隔地下水和保护桩间土。水平支撑常有角撑、对撑、边划架等分离式构件组合形式，也有圆形、椭圆形支撑等空间受力结构形式。
○2支撑结构内力监测：基坑外侧的侧向水土压力由围护桩（墙）及支撑体系共同承担。当实际支撑轴力与支撑在结构体系平衡状态和弹性受力状态下所能承受的轴力（设计计算轴力）不一致时，则可能发生支护结构体系的失稳。支撑轴力监测点布置原则是：宜布置在支撑内力较大或在整个支撑体系中起控制作用的杆体上。如矩形基坑上边中部的对撑划架；方形基坑角撑划架的最长边上；监测的截面宜选择在两支点间1/3部位，并避开节点位置；环形支撑重点是内环受压构件；多层支撑结构体系的监测每层支撑的内力监测点不应少于3个且各层支撑的监测点宜上下对齐竖向在同一剖面上。
3 地下水控制设计与水位监测
基坑工程的地下水控制是基坑岩土工程设计的关键，许多基坑出现危险性均与基坑止降水设计、施工监测有关。基桩开挖范围涉及到揭露了坑周的孔隙水浅水含水层，地下水会向坑内侧渗透流入，因此需进行坑周的隔水设计。基坑底部在许多地区存在深部承压水含水层，其水头压力往往高出坑底数十米，而坑内开挖卸土至坑底后，自坑底承压水含水层顶板残面的土体厚度变厚，上覆土层的自重体积力在不足以压住下伏承压水含水层的水头扬压力时，基坑底就会产生突涌而淹没基坑，因此需要采用坑内减压降低承压水含水层的减压井布设。另外创造坑内无地下水干燥的施工环境以便于基坑上方开挖，在地下水开挖设计方向只要有地下水，均设计坑内降水井。此类降水井分两类，一类是有止水帷幕形成周边隔水条件下坑内在无侧向补给入渗时的坑内静止XXX地下水的疏干降水。另一类是承压水含水层厚度大、埋藏深，因经济和施工难度等因素隔水帷幕无法将承压水含水层截断封闭止水时，止水帷幕形成悬挂式半封闭止水帷幕，此时地下水采用的是所谓“止降结合”的综合措施。通过坑内降水，降低了坑内承压水水头压力，使基坑突涌稳定性处于安全状态，在降水过程，坑外地下水通过坑底来隔断的承压水含水层，沿止水帷幕绕流进入基坑或从坑底上涌进入坑内。对不用含水层结构和不同地下水控制措施条件，基坑地下水位监测应有不同的有针对性监控措施。
4、地下连续墙两墙合一结构的监测
现浇地下连续墙是采用原位连续墙浇筑砼而形成的深基坑钢筋混凝土围护墙。它具有整体性好、墙体刚度大、基坑开挖过程中变形小、基坑安全性高，墙身具有很好的抗渗能力，坑内降水对坑外影响小，可作为地下室外墙（两墙合一），可配合连作法施工等优点。地下连续墙围护结构往往用于深大环境复杂、地下水丰富的基坑工程。在邻近地铁、重要建构筑物、场地狭小、基坑挖深超过30m时，更体现其优点，许多城市地铁x站、超深基坑、普通止水帷幕难以达到全封闭止水的大基坑常采用此结构。
地连续墙的墙身变形监测的重点是在较厚的墙体内要能精确地测定墙体正截面受弯、斜截面受剪、迎坑面和迎土面受压和受张力不同形式的变形和挠曲。因此，每一测点深层位移测斜管应在地连续墙二测纵向钢筋附近各布置二根，才能测出变形特征。目前各设计监测单位往往只在墙厚度中心线外布置一根测斜管，这反映不出墙体受力特点。
5、水泥搅拌桩重力式围护墙的监测
水泥重力式围护墙是以水泥等材料为固化剂，通过搅拌机械通过喷浆将水泥与搅拌切割松散的土体进行强制搅拌，形成连续搭接或夸接的水泥土柱状加固体，该加固体所形成的挡土墙有同于传统挡土墙的设计原理，故称为基坑支护重力式挡土墙，以区别于边坡重力挡土结构。
对水泥土重力式挡土墙基坑的监测重点是在软土区大基坑长边的中点往往是挡土围护墙变形最大的突破点，须作为重点监控部位。因水泥搅拌桩在淤泥质软土固结周期长，强度提高极缓慢，监测工作需强调土方开挖必须达到施工竣工后28天方可进行施工。此外，重力式挡土墙自身重量大，在软土区当下卧层均为软弱土层时，墙体会发生下沉和外倾同时发生情况，即地基稳定性和边坡稳定性均有问题时，除支护结构变形可达到数十厘米处，墙底地面会发生挖深二倍范围内大面积沉降，此范围内的道路、地下管网、建构筑物均会发生变形破坏，须进行重点监测，及时报警，必要时采取抢险应急措施甚至回填基坑进行加固补强。
6 结论
通过对深基坑工程大直径钻孔灌注桩排桩挡土结构地下连续墙两墙合一挡土止水结构的变形监测重点的论述，可得出以下结论：
（1）监测工作是全过程三维空间的力度物理——力子物的变化监控，对基坑而言，要注意长边效应、软土变形的时间效应、支撑加折撑的应力施加和释荷效应、桩土共同作用的空间效应等综合因素在不同工程条件下变形效应的表征。要具体分析结构受力转点和力传递途径与围护结构变形的关系，对每一期监测资料要进行数据分析，给出正确的判释，以指导信息化施工。
（2） 地下水位的监控要根据基坑在减水处地址结构形式的地质成因、含水层与隔水层空间分布，地下水升、排条件及隔水帷幕设计和施工质量对渗漏进行预测，对降水疏干效果进行控制，最重要的是监测安全与承压水减压降水在悬挂式半封闭止水帷幕条件下安全水头的控制，切实做到科学降水合理降压，按需降水，避免降水造成周边环境的沉降变形。
（3）对水泥搅拌桩重力式挡等结构等柔性支护结构的变形监测要针对其置身于软土地基中地基土的压缩变形，测体得转动变形，重力式墙体的倾倒变形引起墙体较大范围的地面沉降变形和坑内软土隆起变形的综合效应，要防止该类结构的整体失稳破坏。
综上所述，基坑工程师一项复杂的**工程，基坑安全监测是把握好基坑施工中完整准确贯彻岩土工程师的设计意图，以科学数据监督施工单位防范各种搅拌变形失稳和地下水水患和降水引起的次生灾害，使*高危险性基坑顺利施工至地下室封顶回填，是化险为夷的监督者。监测者要熟知岩土工程、结构工程、水文地质工程等多了解在此领域的交叉——环境岩土工程，使监测工作真正为信息时代做到信息化施工发挥重要作用。
关键词：深基坑；支护工程；监测；岩土工程设计
1、引言
深基坑工程具有造价高、施工周期长、施工技术复杂、不可遇见因素多、基坑开挖施工对周边环境影响大等特点，是一项高风险建设工程。因此，建设部将深基坑工程作为危险性较大的分部分项工程并多次发文要求严格监管，建设部还组织编制并颁发了国标《建筑工程基桩监测技术规范》GB50497-2007。
2、排桩加混凝土内支撑挡土结构的监测
此类结构是目前我国深基坑支护工程采用最广泛的结构形式。
它以排桩围护体作为挡土的竖向结构，在坑内布设内支撑体系作为水平受力结构，形成受力明确、整体性好、刚度大、变形控制好的围护体系。要采用顺作法施工，根据工程场地的土层结构、基桩挖深、周边环境特别和变形控制要求，灵活调整围护桩的直径、纵向受力钢筋的配筋、砼标号、桩间距、桩长，常采用大直径灌注桩型式，以达到围护桩有满足设计要求的竖向刚度。在地下水控制设计上，常在桩外侧迎土面设置隔水帷幕（亦称止水帷幕），以阻隔地下水和保护桩间土。水平支撑常有角撑、对撑、边划架等分离式构件组合形式，也有圆形、椭圆形支撑等空间受力结构形式。
○2支撑结构内力监测：基坑外侧的侧向水土压力由围护桩（墙）及支撑体系共同承担。当实际支撑轴力与支撑在结构体系平衡状态和弹性受力状态下所能承受的轴力（设计计算轴力）不一致时，则可能发生支护结构体系的失稳。支撑轴力监测点布置原则是：宜布置在支撑内力较大或在整个支撑体系中起控制作用的杆体上。如矩形基坑上边中部的对撑划架；方形基坑角撑划架的最长边上；监测的截面宜选择在两支点间1/3部位，并避开节点位置；环形支撑重点是内环受压构件；多层支撑结构体系的监测每层支撑的内力监测点不应少于3个且各层支撑的监测点宜上下对齐竖向在同一剖面上。
3 地下水控制设计与水位监测
基坑工程的地下水控制是基坑岩土工程设计的关键，许多基坑出现危险性均与基坑止降水设计、施工监测有关。基桩开挖范围涉及到揭露了坑周的孔隙水浅水含水层，地下水会向坑内侧渗透流入，因此需进行坑周的隔水设计。基坑底部在许多地区存在深部承压水含水层，其水头压力往往高出坑底数十米，而坑内开挖卸土至坑底后，自坑底承压水含水层顶板残面的土体厚度变厚，上覆土层的自重体积力在不足以压住下伏承压水含水层的水头扬压力时，基坑底就会产生突涌而淹没基坑，因此需要采用坑内减压降低承压水含水层的减压井布设。另外创造坑内无地下水干燥的施工环境以便于基坑上方开挖，在地下水开挖设计方向只要有地下水，均设计坑内降水井。此类降水井分两类，一类是有止水帷幕形成周边隔水条件下坑内在无侧向补给入渗时的坑内静止XXX地下水的疏干降水。另一类是承压水含水层厚度大、埋藏深，因经济和施工难度等因素隔水帷幕无法将承压水含水层截断封闭止水时，止水帷幕形成悬挂式半封闭止水帷幕，此时地下水采用的是所谓“止降结合”的综合措施。通过坑内降水，降低了坑内承压水水头压力，使基坑突涌稳定性处于安全状态，在降水过程，坑外地下水通过坑底来隔断的承压水含水层，沿止水帷幕绕流进入基坑或从坑底上涌进入坑内。对不用含水层结构和不同地下水控制措施条件，基坑地下水位监测应有不同的有针对性监控措施。
4、地下连续墙两墙合一结构的监测
现浇地下连续墙是采用原位连续墙浇筑砼而形成的深基坑钢筋混凝土围护墙。它具有整体性好、墙体刚度大、基坑开挖过程中变形小、基坑安全性高，墙身具有很好的抗渗能力，坑内降水对坑外影响小，可作为地下室外墙（两墙合一），可配合连作法施工等优点。地下连续墙围护结构往往用于深大环境复杂、地下水丰富的基坑工程。在邻近地铁、重要建构筑物、场地狭小、基坑挖深超过30m时，更体现其优点，许多城市地铁x站、超深基坑、普通止水帷幕难以达到全封闭止水的大基坑常采用此结构。
地连续墙的墙身变形监测的重点是在较厚的墙体内要能精确地测定墙体正截面受弯、斜截面受剪、迎坑面和迎土面受压和受张力不同形式的变形和挠曲。因此，每一测点深层位移测斜管应在地连续墙二测纵向钢筋附近各布置二根，才能测出变形特征。目前各设计监测单位往往只在墙厚度中心线外布置一根测斜管，这反映不出墙体受力特点。
5、水泥搅拌桩重力式围护墙的监测
水泥重力式围护墙是以水泥等材料为固化剂，通过搅拌机械通过喷浆将水泥与搅拌切割松散的土体进行强制搅拌，形成连续搭接或夸接的水泥土柱状加固体，该加固体所形成的挡土墙有同于传统挡土墙的设计原理，故称为基坑支护重力式挡土墙，以区别于边坡重力挡土结构。
对水泥土重力式挡土墙基坑的监测重点是在软土区大基坑长边的中点往往是挡土围护墙变形最大的突破点，须作为重点监控部位。因水泥搅拌桩在淤泥质软土固结周期长，强度提高极缓慢，监测工作需强调土方开挖必须达到施工竣工后28天方可进行施工。此外，重力式挡土墙自身重量大，在软土区当下卧层均为软弱土层时，墙体会发生下沉和外倾同时发生情况，即地基稳定性和边坡稳定性均有问题时，除支护结构变形可达到数十厘米处，墙底地面会发生挖深二倍范围内大面积沉降，此范围内的道路、地下管网、建构筑物均会发生变形破坏，须进行重点监测，及时报警，必要时采取抢险应急措施甚至回填基坑进行加固补强。
6 结论
通过对深基坑工程大直径钻孔灌注桩排桩挡土结构地下连续墙两墙合一挡土止水结构的变形监测重点的论述，可得出以下结论：
（1）监测工作是全过程三维空间的力度物理——力子物的变化监控，对基坑而言，要注意长边效应、软土变形的时间效应、支撑加折撑的应力施加和释荷效应、桩土共同作用的空间效应等综合因素在不同工程条件下变形效应的表征。要具体分析结构受力转点和力传递途径与围护结构变形的关系，对每一期监测资料要进行数据分析，给出正确的判释，以指导信息化施工。
（2） 地下水位的监控要根据基坑在减水处地址结构形式的地质成因、含水层与隔水层空间分布，地下水升、排条件及隔水帷幕设计和施工质量对渗漏进行预测，对降水疏干效果进行控制，最重要的是监测安全与承压水减压降水在悬挂式半封闭止水帷幕条件下安全水头的控制，切实做到科学降水合理降压，按需降水，避免降水造成周边环境的沉降变形。
（3）对水泥搅拌桩重力式挡等结构等柔性支护结构的变形监测要针对其置身于软土地基中地基土的压缩变形，测体得转动变形，重力式墙体的倾倒变形引起墙体较大范围的地面沉降变形和坑内软土隆起变形的综合效应，要防止该类结构的整体失稳破坏。
综上所述，基坑工程师一项复杂的**工程，基坑安全监测是把握好基坑施工中完整准确贯彻岩土工程师的设计意图，以科学数据监督施工单位防范各种搅拌变形失稳和地下水水患和降水引起的次生灾害，使*高危险性基坑顺利施工至地下室封顶回填，是化险为夷的监督者。监测者要熟知岩土工程、结构工程、水文地质工程等多了解在此领域的交叉——环境岩土工程，使监测工作真正为信息时代做到信息化施工发挥重要作用。