付 微1,2
（1.同济大学；2.上海市地矿工程勘察院）
【摘 要】软土地区基坑工程施工风险较大。信息化监测可为施工提供预警，是指导施工、处理风险的重要依据。信息化监测实时掌握基坑施工过程中的支护体系变形、内力、周边建筑及管线变形、水位等变化情况，为判别基坑的安全状态提供依据，指导施工和风险处理，在基坑工程中具有重要的意义。本文将信息化监测技术应用到软土地区某基坑工程中，取得了良好的效果，保障了基坑的安全，表明信息化监测技术在软土地区基坑工程中具有良好的应用前景。
【关键词】软土地区；基坑；信息化监测；施工安全
1 引言
随着经济的高速发展，高层建筑地下室、地下车库、地铁车站、地下商场等地下空间开发和利用工程越来越广泛[1][2]，因此出现越来越多的基坑工程。在软土地区，由于基坑开挖范围内土性较差，地下水位较高，因此基坑工程安全受到严峻挑战[3][4]。监测技术是保障基坑工程安全的重要手段。随着信息技术的发展，信息化监测技术也取得了长足的进步[5][6]。本文介绍信息化监测技术在上海软土地区某基坑工程中的应用。
2 工程概况
某商业办公项目位于上海软土地区，由一栋29层塔楼及15层裙楼组成，设置2层地下室。基坑开挖面积15775m2，周长525m。场地总体地势平坦，建筑标高±0.000m相当于吴淞高程+4.900m。基坑开挖深度为10m。场地东侧及北侧为已建道路，南侧为2层商业建筑，西侧为空地。
场地位于长江三角洲冲积平原，基坑开挖深度影响范围内土层自上而下主要为：①杂填土，②褐黄～灰黄色粉质粘土，③灰色淤泥质粉质粘土，③t灰色砂质粉土，③灰色淤泥质粉质粘土，④灰色淤泥质粘土，⑤1灰色粉质粘土夹粘质粉土，⑤2灰色粉质粘土。各土层主要物理力学性质指标如表1所示。
表1 基坑开挖影响范围内土层物理力学性质指标
3 支护体系
本工程基坑开挖深度为10m，由于开挖深度较深，基坑深度范围内主要为软土，因此采用的基坑围护型式为钻孔灌注桩加两道钢筋混凝土支撑，采用三轴搅拌桩作止水帷幕。钻孔灌注桩直径为850mm，桩长23.3m。两道钢筋混凝土支撑截面尺寸均为900mm×800mm，第一道支撑围檩断面尺寸为1200mm×800mm，第二道支撑围檩断面尺寸为1400mm×850mm，三轴搅拌桩止水帷幕宽度为850mm，长度为18.0m。
4 信息化监测
为保证基坑工程安全施工，必须对基坑施工的全过程进行信息化监测，以实时掌握基坑围护结构、周边道路及建筑物的位移、内力、地下水位等变化情况，指导施工过程，预防施工风险，保障基坑工程安全、顺利的完成。
4.1 监测内容
本基坑信息化监测的主要内容包括：
（1）基坑本体监测，主要包括围护桩顶水平及垂直位移监测（23个监测点）、围护墙墙身测斜（11个监测点）、基坑外地下水位监测（11个监测点）、坑外土体深测斜（6个监测点）、支撑轴力监测（32个监测点）、立柱沉降监测。
（2）周边环境监测，主要包括坑外地表沉降监测、管线水平及垂直位移监测（66个监测点）、临近建筑物垂直与水平位移监测（21个监测点）。
4.2 监测期限、频率及预警值
本次信息化监测贯穿了基坑施工的全过程，从围护结构开始施工到基础结构施工至±0.00为止，历时370余天。本次监测工作监测频率如表2所示。表中频率为正常情况下的频率，当监测项目的日变化量较大时，适当加密，必要时进行跟踪监测。
表2 各项目监测频率及报警值
监测报警值依照上海市工程建设规范《基坑工程施工监测规程》（DJ/TJ08－2001－2006》[7]中相关规定，并参照围护设计说明确定，各项目监测报警值亦列于表2 中。
5 监测结果分析
5.1 围护桩顶垂直及水平位移
围护桩顶部垂直位移（沉降）及水平位移随时间变化曲线如图3（a）、（b）所示。由图1可见，监测点位移量较小，在开挖初期位移量增长较快，中期仍在增大但速率有所下降，后期变形平稳，从观测数据来看基坑围护桩顶、坡顶监测点累计位移基本都超过报警值。其原因是由于基坑开挖初期、基坑降水期间三轴搅拌桩止水帷幕出现渗漏情况，整个基坑均出现漏点，部分漏点出现泥土流失现象，再者由于施工现场作业面狭小，基坑周边堆载比较严重，因此开挖初期监测点数据变化较大，出现报警现象比较严重。在业主及施工方、监理方的积极努力下，基坑漏点全部堵死，材料及施工加工区域及时调整，后期变化量基本趋于平稳，未出现塌方等安全事故。
支撑拆除对支撑区域围护结构顶部测点的水平位移有一定的影响。基坑东南角、西南角、西北角以及东侧中部支撑拆除时，周边围护结构顶部测点水平位移日变量有所增加但均未达到日报警值，随后便趋于稳定。
监测数据有效的反应了基坑的变形情况，对基坑施工和应急处理起了指导作用。
（b）水平位移
图1 围护桩顶部垂直位移及水平位移变化曲线（部分监测点）
5.2 立柱沉降
基坑施工过程中部分监测点测得的立柱沉降如图2所示。由图2可知，基坑开挖初始阶段，立柱沉降增加速率较大。后期沉降值趋于平稳。沉降值最大为16.9mm，没有达到报警值。
图2基坑施工过程中立柱沉降（部分监测点）
5.3 支撑轴力
基坑施工过程中对各支撑轴力进行了监测。随着基坑的开挖，支撑内力值呈明显上升趋势且速率相对较大，在开挖后的20天内内力值迅速上升，基坑开挖完毕内力值基本保持稳定。总体来看，在整个监测周期中所有支撑内力值均未超过支撑内力的设计值，支撑区域基坑和路面未出现明显塌陷、开裂等现象。
5.4 周边建筑物沉降
基坑施工过程中周边建筑物沉降曲线如图3所示。在压桩施工过程中临近的建筑物测点都出现了明显的上浮，靠近施工区域一侧的测点上浮较大，远离施工区域一侧的测点上浮较小。压桩施工结束后各建筑物测点开始呈现缓慢下沉趋势，并逐渐趋于稳定。
基坑开挖后，临近建筑物垂直位移测点均表现为下沉，各测点呈现的沉降趋势与其所处位置及该处是否有水土流失点及流失点大小密切相关。如基坑止水帷幕出现渗漏，会导致漏点附近的建筑物沉降值增大，甚至超过报警值。
图3 周边建筑物沉降变化曲线（部分监测点）
5.5 坑外地下水位
基坑外地下水位变化曲线如图4所示。由图可知，在基坑开挖和基础结构施工过程中，各水位观测点监测数据表现出较大波动。实际上，基坑施工过程中出现多处漏点，其中十余处的漏点较大，泥土流失较为严重。S4号孔变化最大值出现在2013年10月26日，累计值为2960mm，同一天S1水位累计变化为1760mm、S9为2320mm，均超出报警值。由于漏点较多，封堵周期较长，水位报警持续时间较长，因此对基坑及周边变形影响较大，其中S5号孔由于水土流失严重导致水位孔被破坏，S5号孔最后一次监测日期为2013年10月26日，累计值达到1640mm。所有水位孔平均累计值超过报警值800mm为10天，其中S4号孔累计报警出现36天，其余各孔累计报警均有8到10天。
总体来看，由于止水帷幕前期施工较为粗糙，漏点较多，导致基坑开挖后，水位下降较快，封堵周期较长，一些未开挖区域漏点未能及时发现，导致长期降水引起基坑及周边环境变形。后期施工单位及时修定计划，增加堵漏人员、材料，及时发现及时堵漏，后期水位变化基本趋于稳定，日报警现象基本消除。
图4 坑外地下水位变化曲线（部分监测点）
6 结语
本项目位于上海软土地区，基坑开挖深度较深，开挖影响范围内土质较差，基坑施工会导致周围土体及建筑物产生变形。本项目运用信息化监测手段，对支护体系的变形、支撑轴力、周边建筑物沉降、水位等进行了实时监测，真实的反应了基坑施工引起的土体及周围建筑物的变形，有力地指导了基坑施工。对基坑开挖过程出现的水土渗漏等事故进行了良好的预警，指导施工单位采取合理的处置措施，并对处置措施的效果进行了检验。因此，在基坑监测过程中，监测数据对施工起到了指导和建议作用，达到了信息化施工的目的，取得了较好的经济效益。同时，本工程完整而全面的监测数据对今后类似工程具有重要的参考意义，提高基坑的设计及施工水平。
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[7]上海市工程建设规范《基坑工程施工监测规程》（DGTJ08-2001-2006）[S].上海，2006
论文作者:付微1,2
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年8月供稿
论文发表时间:2015/12/7
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