深基坑施工过程中信息化施工的重要性研究

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【摘要】武汉某工程一办公楼为330m高的超高层，基坑最大开挖深度达18m，边坡采用一级放坡+土钉+喷锚+支护桩的支护方式；靠近汉江，地下水较丰富，降水较难；在东侧深基坑边10m左右是市内主干道，东侧深基坑边40m处是座大桥，深基坑内及其边坡的稳定性决定着主干道及大桥的安全。本文以武汉某工程深基坑现场及周边构建物监测为例，阐述深基坑施工过程中信息化施工的重要性与必要性，本工程信息化施工的实践将为今后类似工程，尤其城区紧邻周边构建物的地带施工提供有益的经验。

【关键词】深基坑，稳定性，信息化施工，安全

中图分类号： U231 文献标识码： A

随着现代经济的飞速发展及建造施工技术的逐步提高，以及人类对建筑功能的要求越来越多样化，超高层建筑所占比重越来越大，地下空间利用需求大增，随之而来的结果是深基坑越来越多，且越来越深；至今，国内有一部分项目在深基坑施工过程中均对周边构建物造成或大或小的影响，发生不少质量事故和安全隐患；因基坑工程的因素比较复杂，不确定因素很多，包括地下水、地质条件、荷载条件、设计条件、施工条件及外界其他因素等等一些，在深基坑施工过程中采用信息化施工的方式逐步得到重视。利用信息化施工，通过对基坑及周边因素进行监测，并通过监测数据预测发展趋势，及早发现施工过程中可能存在的不利因素或安全隐患，及时对施工方案进行调整，确保基坑及周边构建物安全。本文以武汉硚口金三角项目为例，解析其在深基坑施工过程如何采用信息化及分析信息化施工在深基坑施工过程中的重要性与必要性，供同类型工程借鉴。

1.工程概况

武汉硚口金三角项目位于武汉市硚口区金三角片区，项目总建筑面积为63.5万㎡，占地面积为94577㎡，由8栋住宅楼，2个商业购物中心，2个办公楼，1个幼儿园和1个整体地下室构成。地下室二层，其中建筑层数为68层，建筑高度为330m的超高层办公楼地下室部分为三层，地下室高度为12.4m；超高层结构形式为带加强层的钢框架-钢筋混凝土核心筒结构。

超高层部分地下室筏板基础厚度为3.8m，基坑最大开挖深度达18m，深基坑-7.3m处设有一道内支撑，边坡采用一级放坡+土钉+喷锚+支护桩的支护方式；因工程靠近汉江，地下水较丰富，降水较难，深基坑内设置有10个降水井及2个观测井；在东侧深基坑边10m左右是市内主干道，东侧深基坑边40m处是一座大桥，周边民房较为密集，深基坑内及其边坡的稳定性决定着主干道，大桥及周边民房的安全；在汉江汛期来临前，地下室必须出±0，工期特别紧张，如何确保工程施工进度，同时又要确保深基坑及周边构建物的安全，给硚口金三角项目全体管理人员及分包单位提出了严峻挑战。

2.方案选择

在基坑开挖及地下结构施工过程中，地下室降水，基坑外主干道动荷载对基坑及内支撑的影响，边坡及支护桩稳定性，地质条件及结构施工的不确定性，都给基坑及周边构建物带来不可预测性，仅凭施工经验或理论分析无法确保判断的准确性；只有通过现场实时监测数据进行分析，包括基坑内，基坑边及基坑周边构建物的监测数据，同时对比分析之前的监测数据，有依有据合理地评价施工过程可能存在的不利因素，依此判断基坑及周边构建物下一步可能的发展趋势，判断基坑及基坑周边构建物的安全；其后作下一步计划，若无安全隐患可继续施工，有可消除的隐患则需及早消除影响安全的隐患方可施工，若有较大的安全隐患，如可能导致边坡滑坡或流砂管涌等较大危险情况的，需立即停止施工，再进一步研究讨论并确定危险因素及排除后方可施工，同时加强监测密度及频度。由此可见，信息化施工是保证基坑工程安全比不可少的一项工作，监测资料的收集，积累是判断基坑是否安全，是否可进行下一步施工必不可少的手段。

信息化施工内容主要包括基坑监测和周边构建物监测，资料的收集存档与对比分析，各相关数据之间的图表分析，及时更新监测资料。信息化施工是一个实施动态的过程，需及时更新监测数据并作对比分析，通过合理准确的施工监测信息，不仅可以进一步优化设计方案，指导施工，而且可以实时监测边坡的稳定状况，当边坡变形出现不稳定时，可以及时采取补救措施，以防止因基坑失稳等事故而带来损失。

3.信息化施工实施

1）监测项目，频次及预警值设定

基坑监测包括边坡监测，支护桩及冠梁监测（沉降与水平位移），内支撑内力监测，地下水位监测，含砂率检测，结构监测，锚杆监测等；周边构建物监测包括周边主干道监测，桥梁监测（沉降与水平位移），周边民房监测等多项监测。本论文主要针对基坑监测中的支护桩及冠梁，地下水位，周边市内主干道，桥梁及周边民房监测进行论述。

基坑施工过程中的监测必须确定监测报警值，报警值需由监测项的变化速率和累计变化量共同控制，在设计明确设定报警值的情况下以设计为标准，设计未明确的以规范为标准。在监测数据的变化速率或累计变化值达到预警值时，一定要采取一定措施或暂时停止施工，以防安全隐患进一步扩大。

监测项目的预警值设定如下表所示：

监测预警值 监测项目 速率（mm/d） 累计报警值

桥梁沉降监测 1mm 50mm

桥梁监相邻桥墩沉降差 / 25mm

围护桩顶水平位移监测 ±10 ±30 mm

围护桩顶沉降监测 ±5 ±20 mm

地表点监测 ±3 ±20 mm

周边建构筑物位移 ±3 ±15 mm

地下水位高度 0.5m /

2）监测平面布置及信息化实施

动态调整与信息化施工是不可分割的整体；信息化施工的实质是以施工过程的信息为纽带，通过信息收集、分析、反馈等环节，不断地优化与动态调整施工方案，确保基坑施工安全可靠而又经济合理；因此，基坑施工过程的信息收集与分析愈发凸显其重要性。

本工程深基坑内共设置10口降水井，根据施工需要，分阶段由南向北开启使用；地下水位监测主要通过4#、7#、10#等降水井旁共4个观测井进行监测；监测地下水位高度和降水含砂率，可以通过反馈的监测数据来实时动态调整降水时间及降水量，同时了解地下水中砂土的携带量来实时调整降水，防止基坑内及周边的水土流失，避免流砂管涌现象。

深基坑内降水井的布置

深基坑四周冠梁（每隔40m左右设置一个沉降观测及水平位移监测点），边坡顶及东侧的市内主干道（每隔50m左右设置一个监测点），桥梁桥墩（6#~22#上下游桥墩均设置沉降及水平位移监测点），及工程周边民宅（共设置20个监测点）等均设置有监测点，均由第三方监测单位进行监测，确保监测数据真实，更利于用监测数据指导基坑内施工，确保结构安全。

深基坑内支护情况

收集各项监测数据，对采集数据及时进行初步整理，利用计算机绘制各种测试曲线，如桥墩上下游沉降间的关系，冠梁上监测点沉降与桥墩沉降的关系，降水与桥墩沉降的关系或冠梁沉降与开挖程度的关系等等，以便随时分析与掌握基坑内及周边构建物所处于的状态是否正常。

桥墩上下游观测点沉降对比值

（通过图表分析可知，上下游桥墩的沉降值在后期一直处于稳定状态）

3）信息化施工中需注意的问题

在信息化施工过程中，不仅仅要注意基坑内及四周的监测，同时要注意以下几点：

①监测点的保护：监测点是否保护得当决定着监测数据是否准确可靠，否则只可能导致错误的判断或决策，所以一定要保护好监测点，如采用醒目标红的方式或搭设井字栏杆来进行防护。

②日常巡视：采用信息化施工，并不表示要完全依赖监测数据，必须要保证基坑内及周边的日常巡视，通过肉眼巡查基坑边坡或主干道是否有明显的裂缝或沉陷，抽取的地下水内是否浑浊等，获取基坑施工过程中最直观的信息。

③应急物资：基坑周边必须配备沙袋，锚杆，高压旋喷机等应急物资，若一旦发生危急险情，应急物资能起到很大作用，一定程度上缓解危情。

4.结语

基坑施工过程是整个建筑施工过程中最易引发安全事故的，因其涉及到的因素特别复杂，包括地下水，支护边坡，周边构建物等等一些因素，无法套用公式等定型化工具来进行计算判断，只有通过监测基坑内及周边的构建物，根据工程施工进展情况和分析监测数据来判断基坑下一步发展趋势，及时发现问题及时查找源头及时采取有效的技术处理措施，保证基坑及周边构建物的安全，确保工程的顺利进行。

参考文献：

邹莉，大型基坑工程信息化施工中的监测技术与实例分析，东华理工学院学报，2006,29（4）

李彦明，信息化施工在基坑支护工程中的应用，华北科技学院学报，2004,1（1）