深基坑工程動態設計與信息化施工管理

深基坑工程動態設計與信息化施工管理

吉林東煤建築基礎工程公司  徐志超  

摘  要：全文以工程實例，闡述了深基坑的施工及基坑監測，及時準確的將監測數據信息反饋給設計，及時跟進調整設計方案，確保基坑施工安全。

關鍵詞：深基坑  動態設計   信息化施工

前 言：

隨着我國城市化進程的不斷加快，城市的空間迅速縮小，科學技術的快速進步，使得越來越多的建築物把目標投向了建築地下空間的發展，深基坑開挖的工程也必然隨之而大增，深基坑的開挖均面臨着周邊建築物、構築物、管線、環境和地層複雜等原因存在很多風險，由於影響因素眾多，現有計算理論尚不能全面反映工程的各種複雜變化，基坑支護結構設計時雖然進行了儘可能詳盡的計算，但設計與施工的脱節扔不可避免。一方面由於設計理論所限，其計算工況模型還不能完全切實地反映施工時的具體狀況；另一方面設計人員往往只是就常規假設工況進行計算，而工程進行中由於情況的複雜多變，也會使實際施工工況與原設計並不相符。在這種情況下，就需要通過綜合的現場監測來判斷前一步施工是否符合預期要求，並確定和優化下一步工程的施工參數，實現動態數據與信息化施工。下面以工程實例加以闡述。

一、 工程概況

擬建工程為吉林省某醫院醫療綜合樓，本項目為醫療綜合樓一期，地上17層，地下3層，框剪結構；基坑周長約355米，擬建工程±0.00=231.92m，3層地下室淨高16.20m，開挖深度約17.40m，開挖深度內巖土層分別為雜填土、粉質粘土、粘土。

本工程周圍有市區道路、相鄰樓房（地上16層、地下1層）、地下管線，周圍情況非常複雜，工程重要性等級為一級，場地等級為二級，地基等級為二級，巖土工程勘察等級為甲級。

二、 基坑設計方案

由於擬建基坑工程邊界附近需要施工場地，並且場地狹小，基坑需要垂直開挖，採用排樁加錨杆支護結構對邊坡進行支護。

本工程的工作量統計為：排樁Φ800鑽孔灌注樁：326根，樁長19-27.7m；錨索Φ150mm,1206根，長度為：17米-26米 ，總量為20000多延米；土方量十萬方左右。

三、 動態設計與信息化施工管理

動態設計是指利用現場監測資料的相關信息，藉助反分析等研究手段，儘量真實的、動態的模擬巖土體和基坑結構的信息，並將這些信息反饋於設計和施工，以逐步調整設計參數和施工工藝，從而保證基坑的安全，降低工程造價的這一過程。動態設計通過施工信息反饋這一重要環節，將設計與施工過程密切結合起來，從而擴展了設計範疇，充實了設計內容，完善和提高了設計質量。

信息化施工是指充分利用前期基坑開挖監測到的巖土及機構體變為、行為等大量信息，通過與勘察、設計的比較與分析，在判斷前期設計與施工合理性的基礎上，反饋分析與修正巖土力學參數，預測後續工程可能出現新行為與新動態，進行施工設計與施工組織再優化，以指導後續施工方案、方法和過程。

（一）、施工信息反饋

1、基坑周邊管線埋深情況與勘查報告不詳，施工過程中信息反饋與設計調整。

基坑南側有非開挖穿越施工的煤氣管道，管道深度施工前未知，施工單位採用了坑探的方法進行查明，但是煤氣管道軸線方向並不是水平的，兩端高中間低的一條曲線，該側第一排錨杆為-3.0m，錨杆施工時，鑽孔機械的鑽具正好與部分管線交差，容易破壞煤氣管道，施工單位馬上將此情況以書面形式向監理公司進行彙報，監理公司立即聯繫業主和設計代表，進行了情況説明，之後組織了現場勘察，設計院給出如下建議：首先在基坑南側加密坑探數量，查明管道埋深情況；然後在原設計錨杆孔位用人工洛陽鏟進行成孔作業，探查清楚管道具體位置後，再採用機械施工，錨杆孔與管道交差的採用調整鑽孔角度的辦法避讓煤氣管道。

2、排樁中心距較小，施工中地層情況發生變化，導致無法按原設計施工時的信息反饋與設計調整。

該基坑圍護樁直徑為0.8m，樁中心設計距離為1.1m，這樣相鄰兩個樁的淨距離只有0.3m，施工難度大，質量較難保證，施工前設計未針對此項進行相應優化，施工中採取間隔2-4根樁跳打的順序，進行排樁施工，第一層土的工程地質情況較複雜，有大量回填土，地下構築物、管線、人防通道等，從地面到-4.5m的第一層範圍內，成孔和灌注過程中跑漿和跑混凝土的情況非常多，排樁的上部形狀非常不規則，擴徑情況非常嚴重，排樁施工越到後來越困難，樁位偏差很難控制在規範允許範圍內，最後的幾根中間樁用衝擊鑽機都難以成孔，施工單位為保證施工質量及進度，提出三根樁中心向基坑外側偏移50cm-80cm的請求，設計方經仔細核算後同意將申請的3根樁向基坑外側偏移70cm，並對後序的錨噴混凝土和錨索張拉施工提出了相應的解決辦法，對工程的順利進行給予了技術支持。

（二）基坑監測數據及周邊建築物變化信息的反饋

深基坑開挖和支護過程中，基坑周邊各種監測數據的變化將直接反映為基坑的變形情況，其數據的準確性，及時性對基坑安全施工起着重要作用。本基坑工程西側緊鄰的16層建築物，在降水及開挖過程中的沉降變化出現過幾次異常，監測負責人及時反饋監測信息，然後經設計分析監測數據，及時調整了設計，確保基坑安全。

1、監測基坑降水對周邊建築物的影響十分重要，及時準確的監測信息會給工程帶來很大的幫助。

基坑排樁、冠樑全部施工完成之後，土方開挖之前，環形佈置降水井已經閉合，按設計要求進行降排水，從降水井開始工作時，監測作業就開始按照監理批准的監測方案每天進行監測，

2、樁錨支護結構監測項目的選擇，維護結構及周邊建築物的沉降變形速率監測和分項對保障基坑安全的重要作用。

從以上數據可以看出基坑位於揚名廣場一側主樓區域雖然坑頂位移比較大，且存在變化不穩定，存在加大的趨勢，而錨索應力及支護樁內鋼筋應力都趨於穩定，且有下降的趨勢，深層位移變化也不大，且較穩定，與坑頂位移加大均不匹配，經設計人員仔細分析研究並查找揚名廣場主樓樁基礎類型等資料核對認定該主樓樁基礎周邊摩阻力的影響形成了一定的土壓力附加，為確保基坑和建築物安全，消除隱患，設計果斷地採取增補錨索設計。增補錨索施工後基坑繼續向下開挖支護，最後該區域基坑挖至-19.0米時位移均變化很小，趨於穩定。杜絕了事故發生。

四、 結束語

動態設計與信息化施工技術是相輔相成，不可分割的整體，將兩者緊密結合形成的具體流程如下：在設計方案的優化後，通過動態計算模型，按施工過程對圍護結構進行逐次分析，預測圍護結構在施工過程中的性狀，例如位移、沉降、土壓力、孔隙水壓力、結構內力等，在施工過程中注意採集相應的信息，經處理後與預測結果進行比較，從而做出決策，修改原設計中不符合實際的部分。將所採集的信息作為已知量，通過反分析推求較符合實際的參數，並利用所推求的較符合實際的參數再次預測下一施工階段圍護結構及土體的性狀，將設計置於動態過程中。通過分析預測指導施工，通過施工信息反饋修改設計，使設計及施工逐漸逼近實際，才能確保基坑施工的安全。

作者：徐志超 男  漢族 1979年5月出生 從事基礎施工 工程師  吉林東煤建築基礎工程公司

地址：吉林省長春市朝陽區建設街1929號（郵編：130000）