黃銀洲

目前我國(guó)的城市化進(jìn)程正處于高速發(fā)展階段,地面道路縱橫交織、建筑密度和高度不斷加大,地下空間(或洞室)星羅棋布、管線密如蛛網(wǎng),隨之出現(xiàn)了越來(lái)越多的深基坑工程。深基坑的開挖容易引起周邊土體變形,影響基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和地下施工環(huán)境,嚴(yán)重時(shí)將影響結(jié)構(gòu)的正常使用,甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)本身或周邊環(huán)境發(fā)生破壞,進(jìn)而造成基坑施工安全事故。深基坑的安全問題已經(jīng)成為工程界關(guān)注的焦點(diǎn)之一。另外,由于深基坑工程本身的復(fù)雜性和當(dāng)前設(shè)計(jì)理論的不成熟導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)基坑開挖引起周圍土體、建筑物和埋設(shè)物的變形。因此,作為一種新的施工管理技術(shù)——信息化監(jiān)測(cè)不僅可以利用深基坑開挖前期監(jiān)測(cè)成果指導(dǎo)后續(xù)施工,而且成為深基坑開挖現(xiàn)場(chǎng)安全管理的重要手段。

1 深基坑工程安全影響因素分析

1)基坑所在位置土體強(qiáng)度及地質(zhì)條件勘察資料的精確性和全面性。2)基坑邊坡及支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計(jì)。這主要取決于基坑開挖深度、土體的土質(zhì)條件及力學(xué)性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、周圍環(huán)境、支護(hù)結(jié)構(gòu)受力特征、設(shè)計(jì)控制變形要求、工期和造價(jià)等因素的影響。3)基坑開挖工藝流程設(shè)計(jì)、開挖進(jìn)度控制以及圍護(hù)和支撐結(jié)構(gòu)的建造質(zhì)量。4)氣候條件的不利影響,如降雨、氣溫的變化等。據(jù)統(tǒng)計(jì),80%以上的基坑工程安全事故都是由于降水造成的[1]。5)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)短缺或不全面,數(shù)據(jù)分析不夠,報(bào)警不及時(shí)、不準(zhǔn)確。

2 信息化監(jiān)測(cè)必要性分析

正是由于深基坑工程施工過(guò)程中存在的安全影響因素多,勘察工作的局限性,設(shè)計(jì)和計(jì)算所依據(jù)的參數(shù)不盡合理,圍護(hù)結(jié)構(gòu)所受荷載常常受到突發(fā)和一些偶然因素的影響,以及有關(guān)計(jì)算和設(shè)計(jì)理論不成熟等現(xiàn)象,使實(shí)際施工狀況與原有設(shè)計(jì)并不相符。在這種情況下,為了達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理和安全作業(yè)的目的,就需要通過(guò)科學(xué)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)來(lái)判斷前一步施工是否符合預(yù)期要求,并確定和優(yōu)化下一步的施工參數(shù),以實(shí)現(xiàn)深基坑工程信息化監(jiān)測(cè)。信息化監(jiān)測(cè)不僅將施工和設(shè)計(jì)連接成為一個(gè)交互系統(tǒng),而且為指導(dǎo)深基坑工程的安全管理提供了技術(shù)支撐。

3 信息化監(jiān)測(cè)與深基坑工程安全管理

傳統(tǒng)的檢查方式已不能滿足當(dāng)前深基坑工程安全管理的需要。因此,只有運(yùn)用信息化監(jiān)測(cè)技術(shù)建立快速反應(yīng)機(jī)制,實(shí)時(shí)監(jiān)控,動(dòng)態(tài)管理,才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患,及時(shí)采取相應(yīng)措施將其消除,最大限度地阻止安全事故的發(fā)生。

信息化監(jiān)測(cè)作為深基坑工程信息化施工的基礎(chǔ),是在深基坑開挖施工處理中,用科學(xué)儀器設(shè)備與手段對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境(如土體、建筑物、道路、地下設(shè)施等)的位移、變形、傾斜、沉降、應(yīng)力、開裂、基底隆起、地下水位動(dòng)態(tài)變化、土層孔隙水壓力變化等進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)。它是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)正確性和發(fā)展巖土工程理論的重要手段,又是及時(shí)指導(dǎo)正確施工、避免發(fā)生安全事故的必要措施。其核心在于隨時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況和監(jiān)測(cè)成果對(duì)設(shè)計(jì)和施工方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化。

4 工程實(shí)例

4.1 工程概況

某工程位于泉州市某小區(qū)北渠的西南側(cè),北渠支流排洪渠(渠深1.00 m～2.00 m左右)東側(cè),場(chǎng)地大部分位于水稻田中,局部已回填,建筑±0.00相當(dāng)于黃海高程+8.70 m。經(jīng)填土現(xiàn)地面為相對(duì)建筑標(biāo)高-0.80 m。本工程設(shè)置一層地下室,地下室面積約10 000 m2,基坑周長(zhǎng)約410 m,開挖深度約5.6 m。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告,基坑范圍內(nèi)主要土層自上而下有:①新填土,松散～稍密,濕～飽和,厚度約為1.3 m;②粉質(zhì)黏土,軟塑～可塑,局部硬塑,飽和,厚度為0.50 m～8.10 m;③淤泥,飽和,流塑為主,含水量高,厚度為1.00 m～14.20 m;④泥質(zhì)中砂,灰黃色,飽和,稍密～中密,局部呈密實(shí)狀態(tài),厚度不均。

4.2 監(jiān)測(cè)方案

本工程在充分了解周邊環(huán)境和工程施工實(shí)際條件的基礎(chǔ)上,采用滑動(dòng)式測(cè)斜儀結(jié)合數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)基坑深層土體側(cè)向位移、坡頂沉降、坑外地下水位、基坑支護(hù)體系和坡頂土體隨基坑開挖的變形以及坑外地下水位的動(dòng)態(tài)變化等情況進(jìn)行監(jiān)測(cè),為基坑開挖施工提供安全保障。

4.3 實(shí)施效果與評(píng)價(jià)

根據(jù)該工程地質(zhì)條件及周邊工程條件,本基坑側(cè)壁安全等級(jí)為二級(jí),采用土釘支護(hù)方式,局部采用水泥土墻擋水。針對(duì)本工程的實(shí)際施工和監(jiān)測(cè)特點(diǎn),選取5號(hào),12號(hào)兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)作為監(jiān)測(cè)樣本點(diǎn)。兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的深層土體側(cè)向位移監(jiān)測(cè)主要指標(biāo)匯總見表1。

表1 深層土體側(cè)向位移監(jiān)測(cè)主要指標(biāo)匯總表

在整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中,5號(hào)和12號(hào)觀測(cè)點(diǎn)的側(cè)向位移在土方開挖初期較為平緩,而在基坑開挖至坑底、錨桿施工和承臺(tái)土方開挖的過(guò)程中,側(cè)向位移變化劇烈,如圖1,圖2所示。5號(hào)觀測(cè)點(diǎn)最大側(cè)向位移出現(xiàn)在4.0 m以下,累計(jì)側(cè)移量為69.76 mm,最大側(cè)移速率出現(xiàn)在11月5日。由于支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用,其周圍的土體未出現(xiàn)明顯的裂縫,在承臺(tái)施工完成后,位移逐漸趨于平緩,直至土方回填。12號(hào)觀測(cè)點(diǎn)最大側(cè)向位移在坡頂以下6.0 m位置,累計(jì)側(cè)移量為138.76 mm,最大側(cè)移速率出現(xiàn)在10月24日。通過(guò)理正巖土軟件驗(yàn)算,12號(hào)觀測(cè)點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部穩(wěn)定計(jì)算不滿足要求,其實(shí)際支護(hù)施工不能滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定要求,同時(shí)其周圍土體出現(xiàn)裂縫。經(jīng)各方討論研究,施工單位采取緊急措施,對(duì)堆放在坡頂?shù)匿摻钸M(jìn)行清除,然后對(duì)開挖坑頂后3 m范圍內(nèi)的土方進(jìn)行卸荷施工,深度約為1.5 m,并在坑底加打一排木樁。在采取緊急措施后,基坑變形逐漸趨于穩(wěn)定和安全狀態(tài),有效地排除了安全風(fēng)險(xiǎn),保證了現(xiàn)場(chǎng)的施工安全。

5 結(jié)語(yǔ)

研究實(shí)踐證明信息化監(jiān)測(cè)在深基坑工程施工管理過(guò)程中的應(yīng)用,突顯了施工過(guò)程中安全管理的重要性,較好地貫徹了“安全第一,預(yù)防為主”的施工項(xiàng)目安全控制方針,降低了工程安全管理風(fēng)險(xiǎn),保證了深基坑工程質(zhì)量。但是,目前深基坑工程施工安全管理仍存在許多問題,而且信息化監(jiān)測(cè)技術(shù)還只是處于直接事務(wù)處理的淺層次階段,離深層次推理系統(tǒng)應(yīng)用階段有很大一段距離。因此,無(wú)論深基坑安全管理還是信息化監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展和推廣,仍需廣大工程管理技術(shù)人員的不懈努力使其不斷趨于完善。

[1] 唐業(yè)清,李啟民.深基坑事故分析及處理[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999.

[2] 陳肇元,徐有鄰,錢稼茹.土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性[J].建筑技術(shù),2002,33(4):248-253.

[3] 趙 民,焦 力.淺談深基坑工程的安全管理[J].工業(yè)建筑,2009(39):1020-1023.

[4] 侯建增.基坑工程安全控制探討[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2009,5(5):181-183.

[5] 王 浩,覃衛(wèi)民,湯 華.關(guān)于深基坑施工期監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀的一些探討[J].巖土工程學(xué)報(bào),2006(28):1789-1793.