深基坑支护安全监测及施工技术

深基坑支护安全监测及施工技术

作者：侯永涛

来源：《科技经济市场》2017年第05期

摘要：改革开放后，我国经济建设取得了飞速发展，其中建筑工程的发展更是突飞猛进。尤其是近年来，随着大城市的高层建筑、地下建筑以及隧道桥梁等工程的不断增加，使深基坑工程施工也迅速增多起来。文章在介绍深基坑施工工程的主要特点基础上，先从水平位移监测技术、深基坑沉降观测技术、支护桩的侧向水平变形监测技术和地下水位监测技术等四个方面出发，对深基坑支护安全监测的有关情况做了简要探讨，随后又结合近年来深基坑支护的实际施工情况，探讨了深基坑支护施工技术在施工实践中的具体应用。 关键词：深基坑；支护安全；监测技术；施工技术

所谓“深基坑支护”，主要指的是为了保证建筑工程施工过程中地下结构施工及基坑周边环境的安全，对施工中深基坑侧壁及周边环境所采用的支挡、加固等保护措施。由于深基坑支护不仅涉及到了土力学强度问题和变形问题，还涉及到了土体与支护结构的相互作用问题，因此在深基坑支护过程中，必须要对施工工程进行严格的监测，并采取必要的加固措施对工程周围的建筑物及其地下构筑物等实施保护。近年来在我国房地产市场过热的助推下，城市建筑的密度也在不断加大，软弱地基上施工的工程量逐年增多，地基及地质情况越来越复杂，再加之建筑行业的高层化发展趋势，必然会有力地促进深基坑工程的持续发展，但同时也必然会对深基坑的施工技术提出更高的要求。 1深基坑施工工程的主要特点 1.1基坑深度不断增加

一般来讲，当工程的开挖深度超过5m（含5m）的基坑的土方开挖、支护、降水工程或工程开挖的深度虽未超过5m，但工程的地质条件、周围环境和地下管线复杂已经影响到了毗邻建筑（构筑）物安全的基坑，都可以视为深基坑。在现代深基坑施工过程中，为了减少土地占用，提高土地利用率，房屋建筑正向复杂化、高层化的方向发展，这就使建筑地基所要承受的载荷也在持续增加，因此建筑基坑的深度也要不断加大，以满足建筑施工规范与安全防范的要求。毫无疑问，基坑深度的增加，使得支护安全的难度也在加大。 1.2深基坑周边施工环境较为复杂

以现代城市建筑为例，现代城市是高层建筑集中的区域，尤其是其中的一些繁华区域，高层建筑结构复杂，因此深基坑施工时需要考虑的因素也较多，要尽量避免施工过程中对周围环境的影响。比如，高层建筑的地下管线较为复杂，这就增加了深基坑的施工工作难度，所以在施工过程中就要予以充分考虑，以保证施工人员和工程的安全。

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1.3施工风险较高

深基坑施工项目的周期较长，而且在整个施工过程中会经常受到自然天气、气候等因素的影响，尤其是当遭遇雨雪等各种不可预料因素时，施工项目需要处理的风险因素就会更多，给施工项目的安全带来了较大的威胁。而同时深基坑工程又是典型的临时项目，施工技术较为复杂，存在多个交叉工种，所以，这些综合因素的存在都加大了深基坑工程项目的建设风险。 2深基坑支护安全监测技术 2.1水平位移监测技术

在施工过程中，可以使用精确度较高的全站仪设备，通常要求其测角精度为0.5″、测距精度控制在0.6mm±1ppm，使用极坐标方法对设置在支护结构中的水平测量位置标志进行观测，将每一次测量得到的监测点坐标与基坑开挖的初始观测值进行对比，这样得到的坐标差值就是该监测点在该观测周期中的累积位移。在观测过程中，监测点和控制点都必须使用专门制作的观测标志，并在标志上设置强制对中标志与专门的反射片，以确保任何一次观测点都在同一个位置上。

2.2深基坑沉降观测技术

对于沉降观测，可以使用高精度的自动安平电子水准仪器，按照环形闭合水准路线进行监测。之所以要使用这种类型的水准观测路线，主要是因为闭合环形水准路线通常采取多余观测的方法，有利于排除外业观测过程中存在的粗差、错误，从而保证外业观测获得数据质量的可靠，保证观测结果的精确度。

2.3支护桩的侧向水平变形监测技术

监测过程中可以使用测斜仪器设备，并通过使用摆锤的重力作用来测量探头的轴线与铅垂线间的倾角，从而获得垂直位置与各点之间的水平位移距离。当灌注桩出现位移时，测斜管也随之而发生倾斜、变化。这时，将探头从测斜管内部从下向上以0.5m的间距逐段进行滑动、测量，就可以获得每个测量段内的倾斜角度与水平位移增量，能够获得基坑任意深度下的侧向水平位移值。

2.4地下水位监测技术

深基坑地下水位监测可以使用钢尺水位计测量获得水位液面与管顶之间的间距，并与开挖之前地下水位的高度进行对比，这就可以得到开挖过程中深基坑周围地下水位的变化情况和地下水位的动态变化趋势。

3深基坑支护施工技术的具体应用

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3.1土钉支护施工

在开展土钉施工过程中，主要是应用土体与土钉之间的作用力，对基坑的边坡进行加固处理，从而提高深基坑土体结构的整体稳固性。在完成施工结构之后，因为受到牵引力的作用，土体结构中会出现对应的变形，因此在设定土钉强度的过程中，必须严格按照施工标准，根据建筑工程的实际特点，制定完善的施工计划，并在施工之前按照相关的标准进行相应的拉拔力测试，保证投入使用之后能够满足要求。 3.2土层锚杆施工

在使用土层锚杆钻机对土层进行钻孔时，一定要达到预先设定的深度，并在孔内注入泥浆，保护孔壁的强度，以保证施工工艺的顺利进行。在整个施工过程中，要对锚杆进行精确的定位，在保证无误之后再开始钻孔作业工作，工作中一旦遇到障碍物，必须停止施工，分析原因，予以及时处理，解决障碍物问题。 3.3重力式结构

使用重力式结构能够保证结构满足深基坑对抗滑移与抗倾覆的相关要求，而且能够在基坑的侧壁形成一个厚度相当、刚性足够的实体结构，达到抵抗深基坑侧壁土体压力的目的。并且，使用水泥搅拌桩，还可以让桩体间相互搭接成整体，提高重力结构的稳固性。 3.4放坡施工处理

放坡就是将深基坑挖掘处理成为具有对应坡度的人工边坡，对于深度较大的基坑，通常还需要使用分级放坡的方式，以保证边坡结构自身坡度的稳定性。若坡体存在地下水，则还需要在坡面设置排水孔，以减少流水对边坡的侵蚀作用。在完成放坡施工之后，基坑开挖的截面范围将会增加，因此这种施工技术通常会对场地提出一些更高的要求。 3.5护坡桩施工技术

目前，护坡桩施工技术的工作效率比较高，适合于地质复杂的建筑环境。施工中可以采用将螺旋钻机下达到预先计划的深度，以地下水或者塌孔位置作为界限，将浆液压入到孔中，在满足设计要求的标准之后取出钻杆，并放人钢筋笼和骨料。 3.6排桩内支撑支护

深基坑的排桩一般采用冲、钻孔灌注桩，部分工程还会使用预应力管桩、地下连续墙等替代。其内部支撑系统需要根据平面的具体形状进行设计，通过采取角撑式、角撑对撑式、水平拱圈式等不同的布置方式进行设置。其中，水平拱圈方式能够充分发挥混凝土结构的抗压能力，不但能够给结构提供较大的施工空间，而且能够保证结构的稳定性。而竖向则多使用钢梁或者混凝土梁进行内支撑，这种方式尤其适合深度较大的基坑工程施工。

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3.7混凝土浇灌施工

混凝土灌装是保证整个地基结构稳固性的重要施工环节，在具体的施工过程中可以使用振动打桩的方法，将提前准备好的具有钢筋混凝土桩靴的钢套管沉入土体中，之后采用浇灌混凝土、振动、拔管的方式进行施工。振动打桩施工方法劳动强度较大，要注意施工安全，一般情况下不宜在黏性土质、淤泥等环境下使用，更不宜在密实度较大的中粗砂中使用。