关键词：信息化施工，深基坑工程，监测
中途分类号：TU446
Aummary of Information Construction Example in Deep Foundation
Pit Engineering
CHANG Juan-juan1 HUANG Zhi-hong2 ZHU Ai-jun
(1.Guiyang Architectural Design and Surveying Prospecting CO.,ltd,Guiyang
550003,China；2. School of Cvivl Engineering and Architecture,Guizhou University,Guiyang 550003,China)
Abstract: This article focuses on a foundation of real-time monitoring of the construction process, combined with monitoring of how to achieve the Foundation's information construction, and construction to achieve information on the significance of excavation.
Keywords: Information Construction,Deep Excavation Engineering，Deformation Monitoring.
1 信息化施工
信息技术已经应用到各个领域，甚至渐渐渗入到了土木工程行业中，信息化的过程定义是：将事件演变过程或产品制造过程所发生的情况（数据、图像、声音等）采用有序的、及时的和成批采集的方式加工储存处理，使它们具有可追溯性、可公示性和可传递性的管理方式。要在工程中实现信息化，既要掌握与本工程有关的数据资料，在已有数据资料的基础上提出问题，还要掌握解决问题所需要的相关知识和处理手段，以便提出解决问题的方案。这个提出问题到解决问题的过程也就是信息化施工的过程。对本工程也就是通过设置各种测量元件和仪器，并将采集的数据及时整理分析，根据分析结果对原设计和施工方案进行调整，同时对下一阶段的施工也进行测量分析和预测，从而对项目进行投资和进度及质量的控制。实现信息化施工需要有良好的现场测量技术、计算机技术以及管理技术。
2 贵阳某基坑施工过程中的实时监测
2.1工程概况
某在建贵阳市项目，建筑总高度约为177米，平面尺寸为31-39.3米×50-54米，最大高宽比约为5.5，核心筒尺寸为13-16米，本项目包括40层的综合楼、25层的办公室公寓、4-8层的商场裙房及33层的住宅单体，共4层地下室。该工程基坑最深处29.3m，其余部分深度24.3m。拟建地下室北侧距人行道边15m，西侧建筑物8m，南侧距建筑物7m，东侧距道路16m。场地周边均为市区主干道。场区内岩土组成为：杂填土0.00~6.8m，红粘土6.8~18.4m，覆土平均厚度为14.00m。边坡以土为主，为土质～岩质组合型边坡，其中西侧岩石部分为顺向坡且局部强化基岩厚度大（14.9m），有外倾结构面，外倾结构面为岩层层面，表面粗糙，岩屑夹泥质充填，结合差，为硬性结构面；南侧岩石部分为切向边坡且局部强化基岩厚度大（6.3m），无外倾结构面；北侧岩石部分为切向坡，有四组外倾结构面，距延安西路约15.00m，坡顶比延安西路高4.5m，距坡顶5.5m处存在临街门面房需保留，无放坡；东侧岩层部分为逆向坡。边坡安全等级为一级，边坡岩体类型为IV。2.2支护特点
该基坑使用的土层采用抗滑桩锚索、岩层采用格构加锚索这种组合支护结构也被称作“疏排超前肋桩（柱）喷锚组合体系”，深基坑肋桩竖拱喷锚组合支护结构由超前疏排肋桩、钢筋网喷射混凝土竖拱面层与预应力锚杆三部分组成，用于深基坑开挖边坡支护。其做法是首先将肋桩置入土体或岩体，然后分层开挖，开挖后的边坡经人工修坡成竖拱后，再喷射成竖拱钢筋网混凝土面层，并施做预应力锚杆（锚索）。支护结构合理地利用了拱传力机理与混凝土较高的抗压性能，有效地节减了支护桩与锚杆个数，对基坑位移可实行有效控制，适应性强，兼具有传统桩锚和喷锚网支护的优点，支护剖面如图1所示,支护现场照片如图2，本工程结合了贵阳当地地质特征，充分考虑了岩土体本身的力学特性，使得基坑支护更经济实用。
图1 基坑支护剖面示意图 图2 基坑支护现场照片
2.2监测测点布置与监测内容
在监测工作开展前，详细了解周边环境、建筑物情况及基坑本身的地质和支护结构特点，测点布置情况详见图3.
图3 基坑四周建筑物及基坑支护结构测点布置图
在本工程基坑施工过程中，对该基坑进行了施工监测，为优化其设计参数、指导该基坑工程的施工、确保基坑稳定和保护周边环境安全提供科学依据。基坑工程现场监测项目的选择应在充分考虑工程、水文地质条件、基坑工程安全等级、支护结构的特点及变形控制要求的基础上进行选择，尤其针对该基坑处于贵州山区的特殊地质条件，本工程基坑监测选择了如下项目：
1.基坑周边巡视：包括支护结构、施工情况、周边环境、监测设施等；
2.基准网布置：根据现场通视条件布置监测基准网，设置4个强制对中基座，编号A、B、C和D；
3.基坑顶部坡体水平、垂直位移和地表沉降：在抗滑桩桩顶及基坑顶部冠梁设置观测点，贴全站仪观测反射片并编号，用TCA2003-全站仪和DSZ2-水准仪监测；
4.围护结构水平位移和垂直位移：在桩身或连梁上设置竖向和水平位移测点，贴全站仪观测反射片并编号，用TCA2003-全站仪监测；
5.周边建筑物沉降和倾斜监测：根据基坑周边建筑物的情况，选择典型建筑物布置测试截面、测点，DSZ2-水准仪和PTS-C10-裂缝宽度测试仪；
6. 预应力锚索锚固力：预埋穿心式锚索计，测试预应力锚索的锚固力、预应力损失值，GMZX300-振弦式读数仪。
2.3基坑监测变形值控制指标
参照基坑监测有关规范，以及由边坡支护设计单位提供的允许变形值，综合确定基坑监测变形值控制指标，即基坑监测预警值，见表1.表1 基坑监测预警值
| 监测项目 | 预警值 |
| 支护结构顶部位移 | 累计位移（水平）：25mm/d；或者变形速率：2 mm/d |
| 预应力锚索锚固力 | 预应力损失值：20%设计值 |
| 裂缝监测 | 已有建筑物的砌体部分出现宽度大于1.5mm的变形裂缝；或其附近地面出现宽度大于10mm的裂缝；且上述裂缝上可能发展 |
2.4监测数据分析
本工程从2010年10月入场进行监测，至2010年12月21日，该侧支护结构S3号测点（位于南侧47号桩顶）累计水平位移（向基坑内侧）达到44.8mm，累计竖向位移（向下）达到35.0mm，均超过预警值，并且42号桩和56号桩附近冠梁出现开裂现象，裂缝为横向发展，切断冠梁，由监测数据表明，南侧35号至61号桩段边坡存在安全隐患。因此监测方立即向建设单位、监理单位和施工单位发送预警通知单，各方立即召开紧急会议进行商讨。根据会议指示，施工单位立即停止施工，并进行预应力补张拉，设计单位进行原因分析，制定加固补强方案，监控方也增加监测频率，各方采取不同措施来控制南侧支护结构的变形。2010年12月21日至2011年2月14日的监测数据表明，S3点累计水平位移从44.8mm发展到48.4mm，平均速率为0.15mm/d，累计竖向位移从35.0mm发展到41.5mm，平均速率为0.27mm/d，且变形速率逐渐减小，详见图4和图5，同时冠梁裂缝也趋于稳定。
图4 南侧支护结构累计水平位移-时间曲线 图5 南侧支护结构累计垂直位移-时间曲线
根据监测方案以及现场施工进度，在基坑南侧安装了5个、西侧安装了3个和北侧安装了2个锚索测力计进行锚索预应力监测，监测数据表明，所监测锚索预应力波动范围小，无明显预应力损失现象，但部分锚索预应力值未达到设计要求，详见图6.
根据现场施工和裂缝开展情况，对基坑南侧住户墙体裂缝和基坑南侧42号桩顶冠梁裂缝进行监测。监测数据表明，上述裂缝在2010年12月21至2010年12月24期间发展较快，在2010年12月25日至2011年1月8日期间发展速率明显减缓，从2011年1月8日以后的监测数据显示基坑南侧住户墙体裂缝和基坑南侧围墙裂缝均停止进一步发展，趋于稳定。
图6 锚索锚固力-时间曲线
3 基坑开挖变形数值模拟
本文采用弹塑性分析方法对基坑工程应用MIDAS GTS软件进行数值模拟，模拟过程将岩土体当成理想弹塑性体，其应力-应变关系服从弹塑性本构方程。模型是以基坑开挖完成后深度及支护措施建立，将模拟结果与上文所述开挖未完成的监测数据进行定性分析。分析计算结果中：水平位移图中x正向为向基坑外侧，因此水平位移负值表示向基坑内侧移动；竖向位移图中y正向为向上，因此竖向位移负值表示想下移动。则南侧开挖并支护完成后基坑南侧变形轮廓及总位移如下图：
基坑南侧变形轮廓及总位移
由分析结果可知，基坑变形趋势与监测结果相吻合，但由于可能边坡体内在水和其他因素的综合影响下，岩土体物理力学参数已不同于设计时，且有了大幅度的下降，因此在基坑支护并开挖完成后实测变形可能会超过理论计算值，因此在基坑支护过程中有必要结合数值模拟手段来检验实测变形值，以及时发现岩土物理力学参数的改变，并及时符合设计数值。
4 通过监测在某基坑施工中实现信息化
通过对贵阳某深基坑工程土层采用抗滑桩锚索、岩层采用格构加锚索这种组合支护结构深基坑的监测，在边坡出现不利变形因素时及时提出问题，并商讨解决问题的办法，最后成功地解决问题，避免了不必要的损失，使得工程继续顺利进行。当监测数据表明基坑南侧47号桩附近变形超过预警值，首先立即停止施工，以减小边坡锚索施工和土石方爆破施工可能对边坡支护结构引起的不利影响；紧接着召开险情紧急会议商讨对策，同时加强监测，来动态的反应该段支护结构的变形情况；最后通过采取加固措施，维持了基坑的稳定，保证了施工的顺利进行。本次信息化施工过程中及时掌握现场监测数据，结合计算机的快速处理分析，再加上建设单位和的严格管理与各施工单位的密切配合顺利的过渡了险情。
5.结语
该工程通过信息化施工基本达到了以下要求：（1）对于特殊的地质条件本工程使用组合型的支护结构，更好的是支护结构和岩土体结合成一个整体，充分发挥岩土体本身的自稳能力。
（2）对施工期间边坡变形进行测量，及时和全面地反映变化情况，实现信息化施工，并将监测数据作为判断边坡安全和环境安全的重要依据。
（3）为修正设计和施工参数、预估发展趋势、确保工程质量及周边建筑的安全运营提供实测数据，是设计和施工的重要补充手段。
（4）为理论验证提供对比数据，为优化施工方案提供依据。
（5）积累区域性（贵州地区土岩组合地质特征）深基坑设计、施工、监测的经验。
（6）基坑工程施工可结合数值模拟，对比分析实测值和计算值，发现差异后及时符合设计参数必要时整设计参数，重新进行支护结构验算。
参考文献：
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