許俊杰

（福建省地質測繪院，福建 福州 350011）

隨著建設進程的深化和對地下空間的需求增加，新建項目都涉及地下空間的開發(fā)利用。為了充分利用建筑用地，深基坑逐漸增多，施工作業(yè)場地相對緊湊，對于復雜的地質環(huán)境和周邊已有建筑的情況，基坑施工的安全穩(wěn)定需要被重點關注，對深基坑作業(yè)的要求也越來越高[1]。為了順利完成深基坑施工作業(yè)，一方面應該合理選擇開挖方式和支護體系，另一方面需要通過監(jiān)測技術實時掌控基坑變形情況，通過監(jiān)測數(shù)據的分析，預測基坑施工的穩(wěn)定性傾向，在出現(xiàn)失穩(wěn)隱患或安全隱患時做出預警[2]。本文以福州市某電力公司運營大樓為例，對深基坑施工作業(yè)進行分析研究，討論在施工場地受限的情況下，符合項目實際情況的作業(yè)方式，然后確定深基坑監(jiān)測方案，以保證施工過程中的穩(wěn)定性和安全性。

1 項目概況

福州市某電力公司運營大樓，位于福州市區(qū)西北部，總用地面積14 348 m2，容積率2.50，其中地下建筑面積為10 350 m2，建筑總高度為67.5 m，建筑東西軸線長度為68 m，南北軸線長度為78 m。工程所在地為侵蝕崗坡地貌，基坑整體開挖深度為7.2 m，屬于深基坑施工。待施工基坑周邊存在5 棟已有建筑，且基坑的東北角有一棟3 層磚混式樓房，距離基坑邊線最近直線距離僅為9 m，基坑施工過程中，需要重點關注該建筑的沉降。經勘察分析，施工場地的土質層次結構見表1。

表1 施工場地的土質層次結構

2 深基坑支護分析

2.1 盆式挖土作業(yè)

由于該電力公司運營大樓位于市區(qū)，周邊已有部分建筑，施工場地較為緊張，基坑不能采用常見的放坡開挖施工方式。盆式挖土作業(yè)先挖掘基坑中間部分的土方，四周預留反壓力土坡，其作用與放坡開挖方式的邊坡類似，可以實現(xiàn)內支撐[3]。中間部分的土方挖掘完成后，先進行底板施工，待底板完成后再開挖周邊土坡。

2.2 預應力支護

隨著基坑持續(xù)開挖，四周的水土壓力會持續(xù)增大，僅依靠四周預留反壓力土坡難以實現(xiàn)基坑邊坡穩(wěn)定，為此必須加以支撐[4]。工程采用預應力支護體系，該支護體系耐久性良好，經濟性良好，施工方便，施工速度較快，主體型材可以回收循環(huán)利用，具有良好的環(huán)保性能。

3 深基坑監(jiān)測技術應用

3.1 監(jiān)測方案

深基坑施工是一項綜合性的工程，監(jiān)測技術的應用主要是為了保障施工過程中的穩(wěn)定性和安全性[5]。由于電力公司運營大樓周邊已存在5 棟建筑，且基坑的東北角近距離已有建筑，其中一棟3 層磚混式樓房距離基坑邊線最近直線距離僅為9 m，需要對基坑施工進行全程監(jiān)測。深基坑監(jiān)測內容主要包括對基坑周邊環(huán)境的監(jiān)測和對支護結構的監(jiān)測。

3.1.1 對基坑周邊環(huán)境的監(jiān)測

對基坑周邊環(huán)境的監(jiān)測主要針對周圍建筑物的豎直沉降量?？紤]最不利情況，應選擇距離基坑最近的點或者建筑物的角點[6]。為此，將A1～A4 監(jiān)測點設置在基坑四邊中點對應的建筑物處，將A5、A6 監(jiān)測點設置在基坑東北角兩處建筑物的角點處，這兩處距離基坑邊線最近，分別為11 m 和9 m，屬于需要重點監(jiān)測的位置。基坑開挖施工前期，每天監(jiān)測一次，至支護完成后，每兩天監(jiān)測一次。

3.1.2 對支護結構的監(jiān)測

深基坑的支護結構是鋼板樁，應對支護結構變形進行監(jiān)測，主要內容是支護結構的水平位移和鋼支撐結構的軸力[7-8]。監(jiān)測點設在受力最大的部位，共設置8 處監(jiān)測點，其中B1～B3、B4～B6 分別均布于基坑的兩個長邊，B7、B8 則設置在基坑的兩個短邊的中點位置，同時在上述4 個基坑邊沿的中點位置設置立柱的豎向位移監(jiān)測點C1～C4。鋼支撐結構軸力監(jiān)測點設置在基坑4 個邊線的中點，且位于最上層支撐處，分別編號D1～D4。自支護結構完成后開始監(jiān)測，每天監(jiān)測一次。監(jiān)測點的布置見圖1。

圖1 監(jiān)測點布置圖

基坑監(jiān)測的控制標準見表2。

表2 基坑監(jiān)測控制標準

3.2 周邊建筑物沉降監(jiān)測

根據上述基坑監(jiān)測方案，自5 月10 日基坑開始施工之日起對周邊建筑物的沉降量進行監(jiān)測，將連續(xù)30 次的監(jiān)測記錄繪制成沉降量累積曲線，見圖2。

圖2 周邊建筑物豎向沉降量累積曲線

周邊建筑的累積沉降量最大值為2.9 mm，發(fā)生在A6 監(jiān)測點，即基坑東北角處建筑物，距離基坑邊線最近處為9 m。通過沉降量累積曲線可以看出，該監(jiān)測點的沉降較為迅速，施工8 d 后，即達到最大沉降量，然后一直穩(wěn)定在2.9 mm。其原因可能是該建筑角點的局部地質較為特殊，建成后一直未沉降完全，受此次基坑開挖施工影響，出現(xiàn)較大幅度的沉降。但該值未超出沉降控制標準值10 mm，也未達到預警值6 mm，整體而言，安全可控，基坑開挖非常穩(wěn)定。同樣在基坑東北角，距離基坑邊線為11 m 的A5 監(jiān)測點，沉降量最大為2.2 mm，反映出距離基坑越遠，沉降量越小的規(guī)律。而且該監(jiān)測點處沉降較為緩慢，直到20 次監(jiān)測后才保持穩(wěn)定，也說明此局部區(qū)域的地質可能較為特殊。A1、A2 監(jiān)測點處的數(shù)據顯示基坑的西側和南側，沉降量非常小，累積數(shù)值穩(wěn)定在0.5 mm 左右，也反映出基坑的西側、南側地質結構較為穩(wěn)定。A3、A4兩處監(jiān)測點的沉降情況基本相同，沉降量最大值為2.3 mm，均小于預警值，也小于控制標準。

3.3 支護結構水平位移監(jiān)測

根據上述基坑監(jiān)測方案，自5 月20 日開始對基坑支護結構的水平位移進行監(jiān)測，將連續(xù)30 次的監(jiān)測記錄繪制成水平位移累積曲線，見圖3。

圖3 支護結構水平位移累積曲線

通過對監(jiān)測數(shù)據進行統(tǒng)計分析可知，支護結構的最大水平位移發(fā)生在B2 監(jiān)測點，最大值為9.1 mm；其次為B5 監(jiān)測點，最終穩(wěn)定值為8.2 mm。二者分別發(fā)生在基坑兩個長邊的中點處。而兩個短邊中點處，水平位移量相對較小，但是變化緩慢，趨于穩(wěn)定的時間較長。對于基坑的連續(xù)邊線，中點位置處變形量最大，圍護結構受力較大，需要加強支護，保證基坑穩(wěn)定。水平位移的最大值小于預警值18 mm，也小于控制標準，基坑在施工期間，支護結構處于穩(wěn)定的狀態(tài)，可保證施工安全。

3.4 支護結構豎向位移監(jiān)測

同支護結構的水平位移監(jiān)測一致，自5 月20日開始對基坑支護結構的立柱的豎向位移進行監(jiān)測，將連續(xù)30 次的監(jiān)測記錄繪制成位移累積曲線，見圖4。

圖4 支護結構立柱的豎向位移累積曲線

由圖4 可知，支護結構的立柱最大豎向位移最大值為4.4 mm，其他3 處監(jiān)測點的最終穩(wěn)定值較小。支柱豎向位移的最大值小于預警值6 mm，小于控制標準值10 mm，同樣表明，在施工期間支護結構處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.5 鋼支撐結構軸力監(jiān)測

基坑四周的土壓力最終由鋼支撐結構來承擔，若支撐構件的軸力超過允許值，會導致支撐體系失穩(wěn)，甚至引發(fā)事故，因此，對鋼支撐結構的軸力監(jiān)測至關重要。將軸力監(jiān)測數(shù)據繪制成曲線，見圖5。

由圖5 可知，鋼支撐結構的軸力隨著監(jiān)測次數(shù)的變化而變化，在支撐結構安裝完成后，有一個大致相等的初始軸力，隨后軸力不斷增大，最終趨于穩(wěn)定。鋼支撐結構的最大軸力為1 455 kN，遠小于預警值9 000 kN 和控制標準值15 000 kN。因此，鋼支撐結構體系是安全穩(wěn)定的。

4 結論

結合福州市某電力公司運營大樓的施工項目，對深基坑施工中的基坑監(jiān)測技術進行分析研究，得出如下結論。

1） 監(jiān)測技術可以保障深基坑施工過程中的穩(wěn)定性和安全性，監(jiān)測內容應包括對基坑周邊建筑的沉降監(jiān)測和對支護結構的監(jiān)測。

2） 監(jiān)測數(shù)據表明基坑周邊建筑的累積沉降量最大值為2.9 mm，小于控制標準和預警值，基坑施工作業(yè)安全穩(wěn)定，整體可控，對周邊建筑的影響較小。

3） 支護結構水平位移和豎向位移，最大值分別為9.1 mm 和4.4 mm，均小于預警值和控制標準，施工期間支護結構處于穩(wěn)定的狀態(tài)；鋼支撐結構軸力最大值為1 455 kN，遠小于安全閾值，鋼支撐結構體系安全穩(wěn)定。