基坑开挖监测预警及处理措施浅析

基坑开挖监测预警及处理措施浅析

盛宪文

西安铁一院工程咨询监理有限责任公司 陕西西安 710061

摘要 结合基坑开挖工程实例,对易出现的监测预警进行分析,探究造成基坑支护结构监测项目变化速率及累计值增大的主要因素，利用监测结果指导施工，为优化设计及后期工程建设积累经验，并有针对性地提出预防或处理措施,以保证基坑开挖的安全稳定性。

关键词 基坑 监测 预警 措施

1工程简介

某地铁车站主体为地下三层，左右线错层车站（错层高差7.65m），单柱双跨地下明挖箱形结构。长220m，标准段宽25.55m。基坑平均深度标准段约25.41m，小里程端头段26.39m，大里程端头段26.82m。主体围护结构为地下连续墙+内支撑体系，第一道、第二道、第三道均为混凝土支撑，同时第四道盾构段也为混凝土支撑，仅第四道标准段为钢支撑。本基坑开挖采用明挖顺作法施工，车站南北两端均为盾构始发井。

车站开挖范围内从上至下主要土体为：杂填土、淤泥、淤泥质土、淤泥质粉细砂、淤泥质中粗砂、粉细砂、中粗砂、砾砂、粉质粘土、硬塑～坚硬粉质黏土、全风化泥质粉砂岩、强风化含砾粗砂岩。

周边建筑物主要有：220KV变电站，距离结构边线6.5m，采用桩基础形式；东南侧居民小区距离结构边线35m，采用桩基础形式，桩长20~40m，桩径0.55m；西南侧居民小区距结构边线30m，采用桩基础形式，桩长12~20m，桩径0.4~0.5m。

2工程监测范围、监测等级及监测项目

监测范围：根据《城市轨道交通工程监测技术规范》(GB50911-2013)，本基坑监测范围适用于主要影响区和次要影响。基坑监测范围为4倍基坑深度。

工程监测等级：本站工程自身风险等级评价为一级、周边环境风险等级确定为一级、地质条件等级为复杂。综合确定工程监测等级为一级。

监控量测项目主要分为:①墙顶部水平位移、②支护墙体水平位移、③土体侧向位移、④支撑内力、⑤地下水位、⑥立柱沉降、⑦建(构)筑物沉降、倾斜、裂缝、⑧坑外地表沉降、⑨电塔沉降、倾斜。

3基坑开挖监测预警情况及原因分析

（1）基坑工程的风险性随着开挖深度的增加和环境条件的日益复杂而增大。在基坑工程施工过程中，施工对地层产生了扰动，基坑内外地基土应力的重分布，有可能引起支护结构、地表及附近土层的变形或沉陷，危及基坑结构的稳定和附近建(构)筑物的安全。因此，在基坑围护和结构施工过程中的基坑监测是一项保证基坑安全不可缺少的必要工作。

5月18日，该站监测发现，墙体深层水平位移C2最大变化速率为1.89mm/d(12米处)，最大累计值为20.85mm (13米处) ; C3最大变化速率为1.11mm/d (12米处) ,最大累计值为23.23mm (12. 5米处)，均已接近预警值24mm。支撑轴力ZCL2-4本日数据为8126.70KN，已接近预警值9422KN。

（2）在随后组织的专题会上，经分析发现，开挖位置处于<3-3>冲洪积砾砂，第三层支撑下方地质为<5n-2>硬塑黏土、粉质黏土，基底为<6>碎屑岩类全风化带，属于软岩，遇水易崩解软化，易导致墙体位移变化。

除去地质因素外，未采取有效措施，按监测反馈信息组织指导施工，也是监测预警的主要原因。

①基坑降排水系统不完善，排水不通畅，开挖面被水浸泡。

②支撑架设不及时，未做到先撑后挖。

③土方开挖过程中，未按照明挖法三要素分层分段开挖，出土速度偏快，支撑施工与开挖速度不匹配，工筹不合理，未进行有效管控。

④基底暴露时间长，未及时封底，施工组织不合理，进度缓慢。

⑤基坑地连墙壁后注浆堵漏，措施执行不当。

4基坑开挖后续施工措施

后续施工中，按照施工规范及设计要求操作，在开挖过程中掌握好“分层、分段、对称、平衡、限时”五个要点，遵循“竖向分层、纵向分区分段、先支后挖”的施工原则。并严格遵守开挖32字方针：开挖评估，缺陷修复；精准测量，科学降水；预先封缝，及时支撑；均足回灌，快速结构。具体措施如下：

（1）基坑降排水措施

①加密降水井。在基坑南部补打直径30cm的降水井9口，保证降水井抽水功能正常，同时对降水井水位进行测量和分析，做好基坑内水源辨识工作，确保水位在开挖面以下0.5m。

②完善截排水沟。在开挖面坡脚中间设置集水井及排水沟，坡顶设置截水沟，两侧侧墙底施作盲沟连通排水沟，安排专人管理，保证明排水顺畅，基面无积水，土体干爽，坡面及时进行彩条布覆盖。

③关注天气情况。土方开挖施工中，如遇强降雨，将导致基坑底泡水无法及时进行施工，影响基坑的封底时间，针对此类情况，要及时掌握天气预报，调整工序，尽量避开雨期，做到早封底。

（2）增加临时存土场

为确保土方开挖连续，一是新设两处存土场。开挖前全部清空存土场内土方，以保证开挖过程中出土不受外因影响；二是增加4台渣土车长期在现场，白天将土方倒运至存土场，夜间参与外运。

（3）钢支撑架设

①开挖前严格按照设计要求检查第四道支撑体系，确保支撑与围檩、围檩与地连墙密贴，形成闭合体系。

②第五道支撑作为应急措施。提前预拼好钢支撑，监测数据异常应立即架设，主动抑制墙体变形。架设高度为第四道钢支撑向下2m。施加预应力稳定后，方可继续向下开挖，清理基底，并快速封底，防止暴露时间过长。

（4）土方开挖方法

车站基坑开挖必须严格按照“时空效应”理论，分层、分段、随挖随撑，减少暴露时间。

①工作面分2台阶进行开挖，第一层开挖深度为3.13m，第二层开挖深度为3.0m，每台阶开挖长度为3-6.0m，综合坡度为1:3。每段底板开挖完成后及时施工垫层、防水、钢筋安装及混凝土浇筑，做到早封底。严禁在一个工况条件下一次开挖到底。

②施工过程中，若发生工序时间超过计划时间，墙体深层水平位移速率变化接近预测值时（5mm/天），应加密监测，同时减少分段长度，由原分段18-22m减少至9-12m。若数据大于5mm/天，分段长度减少至6-9m。

③增加板撑厚度。根据分段情况，每次开挖见底6m，及时施工综合接地、浇筑垫层，垫层为50cm厚C35早强混凝土。施作两次垫层后开始施工底板，底板施作长度划分为12m一段。

④吨袋反压。现场准备60个装满土的吨袋，若监测数据变化过大，立即采用吨袋土反压，然后加密第五道钢支撑，再进行底板施工。

（5）堵漏

开挖过程中地连墙缝发生漏水时，应立即采取措施进行堵漏处理。

①当渗漏为清水时，在渗漏点插入引流管，然后用双快水泥封堵缺陷处，待双快水泥形成一定强度后，及时关闭引流管。

②当大量水土流失时，基坑内回填土封堵水流，基坑外打孔灌注聚氨酯或者双液浆进行封堵。

③基坑支护结构变形大，发生“踢脚”变形时，采用增加内支撑或被动区堆放砂袋等措施。

4结论

总之，基坑开挖时，要根据地质条件和监测情况，制定科学可行的方案，对作业人员进行具体的安全技术交底，合理组织，有序施工，避免盲目施工。并加强动态监督，风险评估，及时进行监测预警，排除险情，保证基坑施工安全，保证周边建(构)筑物安全。

参考文献

[1] 刘国彬，王卫东.基坑工程手册(第二版) [M] .北京:中国建筑工业出版社，2009.

[2]《建筑施工手册》 (第五版) 编写组.建筑施工手册(第五版) [M] .北京:中国建筑工业出版社，2013.