复杂地质条件下深基坑施工与监测技术

复杂地质条件下深基坑施工与监测技术

吴升

中铁第六勘察设计院集团有限公司  天津市    300308

摘要：近年来，我国的建筑领域取得了辉煌成绩，工程建设项目的数量大幅度增加，并且建筑工程项目的建设地点也不再局限于城市，而是遍及郊区、乡村。随着城市发展速度的加快，影响工程建设安全的因素越来越多。基础施工（尤其是深基坑施工）是建筑工程项目中的难点。在基坑施工环节，建筑企业需要应用技术手段来全面监测深基坑变形。建筑企业还需要对于任何变形进行及时预警，采取相应支护措施来控制变形，组织所有人员及时撤离，保证深基坑施工的安全性，这也是建筑企业需要重点完成的任务。

关键词：复杂地质；深基坑施工；监测技术

1工程概况

某建筑工程面积为41674.09m2，地势总体平缓，局部起伏较大，场地内标高约487.550～494.950m，相对高差约7.4m，基坑开挖深度为2.5～10.0m，安全等级一级至三级，排水采用管井降水及集水明排措施，坑壁支护采用放坡网喷、悬臂式排桩及锚拉桩3种支护形式。

2基坑监测的特点

为了保证技术应用的有效性和提高监测质量，工作人员必须在熟练掌握基坑监测特点的基础上，灵活应用基坑监测技术，从而保证基坑监测技术的效果。从技术层面来看，基坑监测主要有以下几个特点。(1)实效性强。地质结构变化是一个动态的过程，在基坑作业中，地质结构任何方向的变化都是有迹可循的。因此，基坑监测技术的应用具有实效性。工作人员需要利用计算机处理技术来分析相关信息数据，并且实时监测地质结构的变化情况和预测坍塌事故发生的概率。(2)在深基坑监测过程中，工作人员需要以数据变化情况为依据，以地质结构的位移差为基坑安全评价指标来确定监测结果。应用基坑监测技术，可以有效消除各种外界因素对基坑监测产生的干扰，从而保证监测数据的精准性，进一步提高基坑的安全性。

3具体施工方案

3.1测量放线

基坑施工前，进行放线测量。首先，对水准仪、全站仪等仪器进行初步检查，以保证精度，减少误差。接着，根据坐标系建立平面控制网，保证控制网的尺寸足够精确。对支护桩进行放线并将方格网建立好，之后对控制点进行布置工作。最后，对放线进行检验，合格后进行施工。

3.2支护桩施工

支护桩施工时，首先放出桩身位置，护筒完成后进行预埋工作。倾斜度不应超过1%。护筒顶部应预留一个高300mm、宽200mm的泥浆出口，用于泥浆循环。然后，使用钻机进行钻孔和排渣。钻机的对准误差不得超过20mm。使用旋转钻作业。当钻机达到设计深度时，停止钻进，清除更多泥沙，使泥沙厚度达到设计标准。

钢筋笼制作完成后，用滑轮和三点吊法吊装钢筋笼。吊装完成后，进行混凝土浇筑工作。泵送混凝土时，始终与前后台保持接触，并控制泵送速度以防止爆炸。混凝土灌注桩后，保护桩头。

3.3天车梁施工

顶梁施工应在支护桩施工后进行。场地平整、测量放线完成后，先进行土石方开挖，采用小型机械和人工开挖。开挖过程中，机械应远离支护桩。然后安装天车梁的钢筋和模板。天车梁模板厚度为18mm，采用48×3.5钢管临时支撑。钢管纵向间距为1000mm，横向间距为500mm。水平杆设置为清扫杆。混凝土浇筑应在模板制作完成后进行，完工后应及时进行养护工作。

3.4排水施工

降水和排水施工应在准备工作完成后进行，钻机应进入现场钻孔。钻进时应控制深度，保持泥浆比例。达到标准深度后，应开始清孔工作。清孔后，泥浆比例约为1.10。然后，下放井管，在过程中保持井管稳定，完井后固定井管。然后，填充并冲洗砾石并打孔，达到规定深度后停止，停止20分钟后密封孔。活塞和空气压缩机的洗井完成后，应进行抽水试验，抽水试验应在水位恢复后进行。

抽水试验期间，要求每天记录降水井的涌水量和水位下降深度，并选择一个代表性井抽水，观察水位恢复情况。排水管采用125pe管，支管采用80钢管，排水采用暗排方式。

3.5基坑开挖

基坑降排水工作做好后，开始进行基坑开挖，土方按基坑深度分为1～5层分段开挖，施工区域按地下室后浇带分为A、B、C三个区域，开挖顺序为A→C→B。基坑开挖平面如图1所示。

图1基坑开挖平面示意

A区土方在开挖第1层时先从FG段开始，沿着EF、GJ段开挖宽度为15m的工作面，挖至自然地坪下2.5m，开始基坑侧壁网喷；第2层开挖深度为1.2m，进行锚索和网喷工作；第3层开挖深度为2.3m，进行基坑侧壁网喷；第4层开挖深度为1.2m，进行下一道锚索和网喷工作；第5层开挖至基底设计标高300mm厚范围内时，开始清槽工作到设计的标高位置，同时进行网喷及护壁工作，1～5层开挖完毕后均从东部向西部开挖。

C区土方开挖第1层时先从CB段开始沿BK段开挖，AC段挖至基础持力层标高300mm厚范围内时，开始清槽到持力层；LK段挖至自然地坪下2.5m，进行基坑侧壁网喷。LK段第2层土方开挖至基坑底部设计标高300mm厚范围内时，开始清槽到设计标高，同时分层网喷和护壁。

B区土方开挖第1层时先从BA区交界处开始沿JK段开挖15m宽工作面，挖至自然地坪下2.5m，进行基坑侧壁网喷，北面CE段留一出口坡道；第2层开挖深度为1.2m，进行锚索和网喷工作；第3层开挖深度为2.3m，进行基坑侧壁网喷；第4层开挖深度为1.2m，进行下一道锚索和网喷工作；第5层开挖到基坑底部设计标高300mm范围时，开始清槽到设计标高，并网喷护壁，1～5层开挖完毕后均从南部向北部开挖。

4基坑监测技术在深基坑中的应用策略

4.1水平位移监测

水平位移监测是基坑监测中的重要内容。在基坑作业环节，水平方向的荷载比较复杂，在多种因素（如地震、地下水等因素）的作用下，很容易导致基坑出现水平位移现象。因此，在基坑监测技术的应用环节，工作人员需要做好水平位移监测工作。在基坑水平位移监测工作中，工作人员需要使用一些专业的监测设备。当前的主流监测技术包括交汇法和测绘法等，这两种方法都需要利用全站仪来收集数据。全站仪的功能比较完善，属于高精度测量设备。工作人员需要合理选择检测平面，并且在一个平面上选择三个观测点，通过准确测量，找到点位的交汇区域。在后续的测量工作中，工作人员还需要把测量数据与交汇点位进行对比，以此来判断基坑的水平位移情况。

4.2沉降监测

采用模拟点法或间接点法。模拟点的方法是在管线上开挖样洞，深度约400mm，将钢筋埋进其中，并用混凝土固定。间接点方法是在管线上将道钉镶进道路的接缝位置。进行基坑周围建筑物及构筑物监测时，监测点采取电锤在建筑物外体上面打入空洞，并进一步将膨胀螺栓打入其中或直接采用原有的沉降监测点。地表沉降监测时，监测点的设置采用道钉直接打入设计位置的方法进行。

4.3结构变形监测

在项目建设过程中，基坑施工既是基础施工的基础环节，也是工程建设的关键环节。由于建筑基础基坑深度较深，在工程施工环节，基坑会受到各种应力的影响。在这些干扰因素的作用下，如果侧壁承载力不足，就会出现不同程度的变形，这种情况非常危险，如果不能及时控制，就会导致基坑坍塌。因此，工作人员需要采用有效的结构形变监测措施，提前消除工程的安全隐患，实现对风险事故的事前控制。基坑结构形变监测具有综合性的特点，工作人员需要从多个方面入手，根据结构形变情况，使用专业的监测设备，及时发现结构变形问题，并且确定基坑侧壁承载力的上限。另外，工作人员还需要根据测量结果，选择相应的支护技术和加固手段来有效控制结构变形，在保证基坑质量的同时，全面消除基坑安全隐患，从而实现安全施工的目标。

结论

为研究复杂地质条件下深基坑施工与监测技术，以成都龙腾家园小区基坑施工为例，首先对基坑工程的重难点进行分析。根据工程存在的重难点对基坑施工方案进行了研究，包括支护桩、冠梁、基坑降水排水以及基坑开挖施工等方面，最后对基坑处于复杂地质条件且邻近建筑物的特点对基坑监测方案进行了研究，成果为类似基坑工程提供借鉴。

参考文献：

[1]赖叶琴.深基坑支护施工技术在建筑工程中的应用探究[J].建筑与预算，2021(12):74–76.

[2]杨勇波.土木工程施工中深基坑支护的施工技术分析[J].中国设备工程，2021(24):252–253.