摘要：近年来，随着我国科学技术不断发展，各行各业取得了巨大的进步，各种建设工程无论是在数量上，还是在规模上都已经增长到了一个前所未有的水平。下穿通道工程同其他工程相比，其具有更强的复杂性和地区性，而且当前还不具有一个健全、完整的理论体系，设计人员的设计依据也仅仅是地质勘探资料和室内土工中的数据，再结合传统的经典力学理论来对设计指标进行推算分析。基坑工程的施工环境非常复杂，在进行施工的过程中经常发生大大小小的基坑事故。本文通过对下穿通道工程基坑监测技术的简要分析，希望能够为下穿通道工程基坑监测技术做出一定的指导。
关键词：下穿通道工程；基坑监测；技术分析
引言
因工程的复杂性和地区性，基坑施工至今仍未形成一套完整有效的理论规范，设计者的依据仍然是地质勘探资料和室内土工试验参数，再结合经典力学理论来推算设计指标。由于基坑工程施工环境很复杂，各类基坑施工大小问题及事故经常发生。因此，在基坑施工期间必须请有资质的第三方进行监测，以便采取必要的措施保证基坑施工的安全。
1工程概况
太原市九院沙河道路改造光华街下穿通道工程，长度约460m，南侧为2-4层商铺以及住宅小区，北侧为现状河道。其中：K6+310～K6+400、K6+710～K6+770为浅U槽段，K6+400～K6+520、K6+630～K6+710为深U槽段，K0+520～K0+630为框架涵段。地面标高约为11.30～12.50m，浅U槽段基坑深度2.70～6.50m，深U槽段基坑深度6.50～10.50m，框架涵段基坑深度为10.50m。根据《建筑地基基坑技术规范》的有关规定本基坑侧壁安全等级为一级，重要性系数为1.1。
2优化措施分析研究
2.1深层水平位移
测点C2所监测的区段为浅U槽段，浅U槽段原设计为钢板桩支护，后来经设计变更后，实际施工中采用垂直自然放坡+局部较薄弱处施加钢板桩支。1、浅U槽段的土体侧向累计位移及变化速率均在规范允许范围之内，其中测点C2的累计位移值最大，也只有24.16mm。C2的测斜管布设于紧邻基坑的施工便道上，而施工便道上经常有土方车、货车等重型机动车行驶，造成基坑顶的活荷载较大，C2的侧向变形相应的较其它区域的位移偏大。2、从浅U槽段的土体侧向变形时程曲线图来看，总体而言，时程曲线图呈上大下小的悬臂型，一般基坑顶面的位移最大。基坑刚开挖时侧向变形的变化速率较大，随着时间的推移，变化速率逐渐变小，基坑的土体侧向变形也趋于稳定。
2.2沉降
从沉降变化时程曲线图来看，总体而言，时程曲线图刚开始比较陡，然后随着时间的推移逐渐趋于平缓。是由于基坑开挖后，基坑内外的地下水位下降，随着坑外水位下降，坑外的土体会逐渐固结，土体强度会逐渐提高，沉降速度逐渐减小，随着坑外水位的稳定，沉降最后也趋于稳定。
2.3钢支撑内力
为了简化计算，工程实际监测中数据处理时采用所求出的截面最大压应力乘上水平钢支撑截面面积的方法计算轴力值。钢支撑吊装安装就位后，会因自重产生下挠变形；另外，钢支撑由于加工不对中，在轴向力作用下，还会产生附加弯矩。为有效把握结构受力状态，探知钢支撑结构实际受到的轴向作用力，同时合理评价其它因素（弯矩、挠度、偏心受压、施工环境等）对钢支撑结构产生附加应力的影响，本次监测在钢支撑1/3跨处上下、左右位置各安装1只钢弦式应力计。本工程的基坑施工顺序为先把基坑开挖至设计基底标高后再施加水平钢支撑。从图1中可以看出，由于前期基坑开挖后土体应力未得到充分释放，所以施加水平钢支撑后，其支撑轴力也逐渐变大，当土体应力得到充分释放后，随着时间的推移，支撑轴力总体有变小的趋势，最后相对趋于稳定。从图中也可以看出，可能由于现场施工环境（基坑边乱堆载施工材料等）的影响，支撑轴力时程曲线出现波动。可能由于钢支撑加工不对中、钢支撑与冠梁的连接部位施工质量不好等的缘故，所以四支钢筋应力计的受力状态不一样，轴力值也相差较大。随着基坑两侧土压力的作用，水平支撑呈现出“上拱”的变化趋势，钢筋应力计在水平支撑的正上方处于受拉状态，则在水平支撑的正下方处于受压状态。实测最大支撑轴力为-741.44kN，为设计支撑轴力的42%。
2.4水位
下穿通道工程中的地下水位监测的主要目的是防止由于地下水位发生的不正常下降而造成的地层沉陷问题，这会对整个下穿通道工程能否顺利进行有着直接的影响。从图2可以看出，地下水位变化时程曲线图刚开始阶段比较陡，随着时间的推移逐渐趋于平缓。因为基坑刚开挖后，坑内外水位高差较大，所以，刚开始地下水位的变化速率较大，随着时间的推移，坑内外的水位趋于平衡，地下水位也趋于稳定。
2.5三维有限元数值模拟分析
由于基坑土体开挖后的卸载影响，基坑周边土体应力场发生变化及塑性流动作用，开挖阶段周边地表沉降时态曲线斜率较大，即开挖阶段地表沉降较为剧烈；基坑开挖至设计深度并完成底板封闭后，沉降时态曲线开始趋于平缓；底板封闭完成10～20d后，基坑周边土体新的力学平衡已形成，地表处于相对稳定状态。由测点沉降累计值的比较分析可知，地表沉降累计值的影响因素主要有地质条件、基坑开挖深度、地面附加荷载等，随基坑开挖深度增大，周边地表沉降累计值增大明显。②地下水位数据统计分析在基坑施工期间，地下水位上升的时间段内刚好有较大的降雨发生，地下水位的变化主要受降雨的影响。由此说明基坑施工对地下水影响小，基坑支护结构外侧止水措施得当，效果明显。
结语
深基坑的开挖具有很强的地域性，由于地质和水文条件的差异、周围环境的变化都给基坑开挖带来很大的不确定因素。因此，很难在工程的初期就从理论上对开挖工程中出现的情况做预测，所以在基坑开挖过程中实时地对基坑进行监测对保证施工的安全是十分必要的。随着各种技术的成熟，基坑监测的精度和手段都有了日新月异的变化，也更便于工程实际的应用。在基坑监测工程中总结经验，整理资料，对日后指导工程设计、施工都有十分重要的意义。
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论文作者:李现彬
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/22
标签：基坑论文; 工程论文; 应力论文; 曲线图论文; 地下水位论文; 通道论文; 位移论文; 《基层建设》2019年第24期论文;