采矿与安全工程学报简介及论文

　　摘要：文章以具体基坑工程为例，简要介绍了如何通过基坑开挖检测反馈的信息进行动态设计的全过程；阐明基坑开挖工程实施信息化施工的重要性，提出了基坑支护设计中需要注意的若干问题。

　　关键词：基坑支护,动态设计,信息化施工

　　基坑支护动态设计法是在计算参数难以准确确定、设计理论和方法带有经验性和类比性时，根据施工中反馈的信息和监控资料不断完善原设计方案的一种设计方法。基坑支护动态设计也就是全面实行信息化施工，通过建立完善的监控系统，不断地将现场施工信息、地下水及地质变化情况反馈到设计单位，调整完善设计，有利于控制施工安全。这一设计方法客观求实、准确安全，适合于基坑开挖支护、边坡治理等岩土工程施工。现以郑州市某基坑设计为例，简要地介绍动态设计的内容及方法。

　　l工程概况

　　拟建某工程场地位于郑州市政七街与纬五路交叉东北角。地下2层，呈矩形，总占地面积340om，基坑开挖深度8．9m，基坑周边建筑物及管线密集，其中南、西、北三侧通信电缆管线距基坑约1．5m；西侧上水管道距基坑约0．3m，山河宾馆配楼距基坑约7．0m；南侧污水管道距基坑约5．0m，北侧办公楼踏步距基坑约1．5m(图1)。

　　2场区工程地质条件

　　拟建场地原为拆迁场地，地形相对平坦，所在地貌单元为黄河冲积泛滥平原。场地内深度0．7～1．8m以内为杂填土；约14m以内为第四系晚更新统(冲积形成的)地层，以粉土、粉质粘土为主。与支护有关的各土层计算参数取值见表1。

　　场地地下水属潜水，水位埋深在地表下3．0m左右。近3～5年来地下水位最高2．0m，历史最高水位为1．0m，主要受大气降水补给。

　　3原基坑支护结构设计

　　根据场区工程地质情况、开挖深度及基坑周边环境特点，基坑采用喷锚支护形式，考虑到局部土层粘粒含量大、含水量高，先打一排48花管并注浆后再开挖，典型(基坑西坡)剖面见图2。

　　基坑支护结构的整体稳定性采用《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99)及《基坑土钉支护技术规程》(CECS96：97)中规定的方法综合计算分析，其中地面荷载为15kPa。支护断面整体稳定性计算结果在1．321～1．803(安全系数)间，满足规范的要求。

　　4施工期监测

　　基坑周边管线、建筑物密集，所以在基坑开挖施工过程中，必须严格控制位移，避免支护结构和被支护土体的过大位移影响周边管道及建筑物的正常状态。针对该基坑工程的上述实际情况，监测在基坑周边及临近建筑物共设34个沉降观测点，并沿基坑周边均匀设置12个水平位移测点(见图1)。基坑支护于2006年11月13日开工，2007年1月16日支护完工，工程于2007年9月10日竣工通过验收。开挖施工过程中，基坑周边位移测点的水平位移量为5．0～82．4mm，基坑坡顶的累计沉降量为28．7～118．5mm(表2)；周边建筑物的沉降均不大，最大值为24．1mm。

　　根据监测结果，西坡的B5点和东坡的BIO点位移较大，分别为82．4nln和41．9mm。基坑东侧B10点位移过大主要是基坑开挖过程中从东坡过土方清运重车，基坑开挖快结束时，挖掘机也从此处来回通行，对此点沉降及位移影响均较大，所以测量结果也有些失真；基坑西坡B5点(曲线见图3)较真实地反应了施工工况：2006年11月23日，基坑开挖至4．0m左右，与南侧城市污水主管道连通的西侧废弃管道被冲开，大量水灌入基坑，浸泡西侧边坡，B5点位移由7mm增至35mm，沉降量由10mm增至40mm；在西坡开挖第五层土及施工第五排锚杆时，由于出现不明管道漏水，使该侧土层含水量迅速增大，开挖面出现了蠕变、侧鼓现象，B5测点的水平位移由37mm突增至80mm，沉降量由40mm增至110mm，均超过最大预警值。

　　5动态设计过程

　　根据基坑周边环境及场地土质情况，按照《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202—2002)的规定，本基坑位移的最大预警值为5em。为确保基坑施工的安全和开挖顺利进行，在整个施工过程中进行全过程监测，并根据监测反馈的信息进行动态设计，实施信息化施工。下面仅以该工程西坡支护设计为例，详细介绍根据监测结果及施工信息进行动态设计的全过程：

　　(I)施工开始时，西坡原计划拆除的上水管道无法拆除。设计根据现场情况，将原边坡斜率由1：0．2调整为1：0．15，48注浆花管间距由1m调整为0．8m，第一、二排土钉长度由7m调整为9m。

　　(2)2006年11月23日出现灌水情况后，及时停止了西侧施工，抽排坑内明水，待基坑基本晾干后再进行开挖。

　　(3)基坑开挖至第五层设计接收到监测预警后，立即修改原支护设计，要求在开挖面分别直立和45。斜插补打两排长4．5m的48注浆花管做超前支护，并在第三四排、四五排间分别补打一排长12m的土钉，以控制该区域基坑边坡水平位移；开挖第六层时，含水量还较大，为避免出现侧鼓，设计要求每次开挖深度减半，增加一排土钉。至地下室底板浇筑完成，该测点的水平位移量仅增加2．4mm，沉降增加6．6mm，设计采用注浆花管超前支护及增设锚杆控制位移是及时的、准确的，这两项措施成功地控制住了开挖引起的边坡水平位移。

　　(4)基坑开挖到第五层土后，现场反映西侧实际地质条件比地质报告中所描述的要差，需要对该区进行加固，即在开挖面处垂直和45。角向下打两排48注浆花管，长度为4．5m。动态设计在整个施工期中根据实际情况不断地调整原设计剖面，施工完成的西坡支护剖面详见图4。

　　6基坑支护结构设计注意事项

　　通过全面参与基坑设计、施工、监测工作，认为基坑支护结构设计必须注意如下事项：

　　(1)详细调查了解基坑周边环境，包括基坑周边管线及建筑物。近年来我国经济发展迅速，城市建设水平普遍提高，许多新建建筑物都设有地下室，在基坑设计时必须考虑采用支护结构对邻近管线及

　　建筑物的影响。比如，基坑支护采用锚杆，锚杆可能会打到邻近地下室侧壁，必须根据实际情况调整锚杆角度及长度。另外基坑原场地遗留的混凝土结构也可能对施工造成影响。

　　(2)主体结构施工场地布置，如出土及运输线路、材料堆场设置及塔吊位置等，这些均造成基坑局部地面荷载较大，支护设计时需要对相应位置进行局部加强，控制该处地面沉降、顶部水平位移。

　　(3)基坑支护土层中含水量较大时，开挖过程中有可能出现坡壁侧鼓现象，且锚杆不易成孔，设计可以采用注浆花管进行临时开挖支护。注浆花管加固可以是水平、倾斜或竖直的。

　　(4)采用喷锚支护，当基坑局部水平位移较大时，可以垂直向下补打注浆花管，并在上部已护好的坡壁上补打锚杆，以控制在随后的开挖过程中水平位移的急剧发展。

　　(5)基坑采用喷锚支护结构时，基坑顶水平位移量一般不易控制，在对位移有严格要求的区域可以采用桩锚相结合的支护形式。

　　7结论

　　基坑支护采用动态设计，通过监测指导施工、并根据监测结果及施工现场的具体情况修改设计，全面进行信息化施工，能很好地将设计、施工与监测紧密相连，使设计的支护方案在保证安全的前提下尽可能经济，在基坑支护、岩土治理工程中应用广泛。

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