深基坑开挖工程中监测技术的应用

李伦嘉

中亿丰建设集团设计研究院有限公司 江苏苏州 215000

摘要：国家规定，在建筑工程开始前，开挖深度不少于五米或者地下层数不小于三层，或者深度不超过五米，但周围地质环境复杂，地下管道多不易挖掘的工程称为深基坑开挖工程，岩土监测技术在深基坑开挖工程中占有着很重要的位置，为深基坑开挖工程的开始奠定了基础，为工程的安全性，准确性以及工程的施工速度提供了保障。

关键词：岩土监测；深基坑开挖；开挖方式；监测方案

引言

随着国内高楼大厦的拔地而起，许多人对高层建筑的安全性产生了怀疑，不论是地震还是台风，高层建筑在经历这些自然灾害时都让人们觉得有一些岌岌可危，那么，一个建筑的安全性大部分取决于它的地基稳不稳，而地基的稳定程度又取决于在深基坑开挖工程中是否将工作进行的有条不紊，而岩土监测技术为深基坑开挖工程所提供的数据和岩土资料是整个建设工程中必不可少的一步。有了这个数据，在保证工程完成时间的情况下，对建筑的安全性也会有很好的保障。

一、岩土监测技术的应用

岩土监测技术在国内多方面的被应用到建筑领域中，无论建筑工程规模的大小，它都在其中发挥着重要的作用。随着科学技术的突飞猛进和人类文明的不断发展，岩土监测在建筑工程中慢慢占据了主导地位，无论是高楼大厦还是修筑铁路桥梁，都需要岩土监测人员不断的对土体本身的性质进行着观测，数据的变化直接影响到工程的进度和安全性，不能出一点差错。

岩土监测技术为深基坑开挖提供了数据参考、工作指导和工作安排。正确的数据资料可以为开挖工程节省大量的时间和工期，在保證安全的情况下，使可以应用的资源尽量的最大化。

二、深基坑开挖方式

深基坑开挖方式的选取大多数要看岩土监测人员为其提供的数据资料和岩土成分，通过对监测成果进行分析和比对，选取较为适合的开挖方式。

2.1无支护放坡开挖

如果岩土监测数据体现出的岩土相对密集，放坡开挖是一个比较方便，不需要支护支撑且为期较短的开挖方式，适用于场地开阔，可供施工作业的空间宽余，周围无建筑以及其它工事影响，并且需要有一个空旷处可提供开挖用的场地。

2.1.1合理的坡度

开挖的斜面高度应该考虑施工的安全和方便，斜面太高对于施工作业是容易完成且速度较快，但是对施工人员的安全性做不到充分的保证，高斜面作业容易让施工人员产生高空作业的感觉，不利于施工。斜面太低在固定的时间内对工程量的要求非常大，不利于限期任务。所以，选择合理坡度的斜面，能够缩短工期，并且保证安全。

2.1.2恰当的排水设施

不管是什么高度，都应该考虑的问题就是排水问题，如果不能选用正确的排水设施，无论多好的工程都无法保证长时间不会发生变形。根据岩土的渗透系数可以对深井泵进行合理的应用，采用人工降雨的方法进行测试，直到满足工程需要为止，如表一。

表一 渗透系数和降水方法的关系

井点分类 渗透系数（cm/s） 土层类别

轻型井点 10^-3～10^-6 砂质粉土、粘质粉砂、粉砂，

含薄层粉砂的粉质粘土

喷射井点 10^-3～10^-6 砂质粉土、粘质粉砂、粉砂，

含薄层粉砂的粉质粘土

电渗井点 <10^-6 黏土、粉质粘土

深井井点 >10^-4 砂质粉土、粉砂，含薄层粉砂的粉质粘土

表二 挖土深度和降水方法的关系

挖土

深度（m） 土名

粉质粘土、粉土粉砂 细砂、中砂 粗砂、

砾石 大砾石、粗卵石

（含有砂砾）

<5 单层井点

（真空法、电渗法） 单层普通井点 1、井点 2、表面排水

3、用离心泵自竖井内排水

1～12

12～20 多层井点、喷射井点

（真空法、电渗法） 多层井点

喷射井点

>20 深井或管井

在进行排水工程设置的时候，根据挖掘深度的不同，来对排水方法进行筛选。如表二。

2.2有支护开挖

在某些狭窄、不利于进行大规模的挖掘的地形中，采用有支护开挖方式是相对比较安全和方便的，有支护开挖和放坡开挖相比较而言，前者比较麻烦，但是施工的安全性更好。岩土工程监测人员首先对岩土的成分进行分析，进而对岩土的密度和地下地层的情况做出一个明确的资料提供给施工队，在施工队进行开挖过程中，监测人员应该时时刻刻的对地下新地层的岩土成分进行观测，不能放松，一旦发现与自己预测的情况有所不同，应该立即停下施工作业，重新选取土样进行研究，不要盲目的进行作业，以免造成安全事故和隐患。

在深度很大的多层地下室进行开挖时，应该提前对室内的墙壁上打下支护，防止墙面坍塌，导致整体坍塌的大型事故。岩土检测人员应该在施工过程中不断的对周围岩土进行实验检测，如果岩土成分发生改变，则应该选取合理的支护位置，从下到上依次逆方向做支护，从地下依次向上进行施工，直到工程结束，这种支护开挖方式成为逆作法。

三、监测方案

3.1监测目的

在深基坑工程中，由于距离地面深度过大，因此，要想在有限的时间内在地下完成开挖任务，必须要求岩土监测人员时时刻刻进行监测，不只是监测土壤的成分质量，还要对地下构造和没有看见的地下成分进行预测和分析，对施工过程进行安排和指导。

表三 内摩擦角由a提升到b

土质 稍湿的 很湿的 饱和的 重度r（kN/m?）

a b a b a b 稍湿的 很湿的 饱和的

软的黏土及粉质黏土 24° 40° 22° 27° 20° 20° 1.5 1.7 1.8

塑性的黏土及粉质黏土 27° 40° 26° 30° 25° 25° 1.6 1.7 1.9

半硬的黏土及粉质黏土 30° 45° 26° 30° 25° 25° 1.8 1.8 1.9

硬黏土 30° 50° 32° 38° 33° 33° 1.9 1.9 2.0

淤泥 16° 35° 14° 20° 15° 15° 1.6 1.7 1.8

腐植土 35° 40° 35° 35° 33° 33° 1.5 1.6 1.7

表四 支护的构造形式和特点

名称 构造形式 特点

板桩挡墙系 由钢板桩、钢筋混凝土板桩、主桩横挡板峰组成的竖直墙体。 有一定的防渗作用，能起到临时维持基坑稳定的结构物。

柱列式挡墙 把单个桩体并排连接起来形成的构造。 方便简单，易于拆卸。

自立式水泥土挡墙 将水泥或石灰做成的固化剂，利用特殊钻头或搅拌头带入地下。 利用固化剂使地基土强行拌和，行程加固土桩体。

地下连续墙 沿着深基坑周边导墙分段挖槽，浇筑混泥土并连续开挖浇筑混凝土，行程连续墙。 承担大量压力，防止对其他建筑物产生影响，可以将上部结构的河外传到地基特力层。

组合式支护 采用钻孔桩、沉管桩、搅拌桩、旋喷桩等组合成复合式支护构造。 可以根据建筑物和周围环境的特点进行不同的组合。

沉井 混凝土做成的筒形结构，施工时从井筒中挖土，使其失去支撑下沉。 作为支撑护壁，又可以作为永久性基础。

3.2监测方式

3.2.1深基坑坑壁

在深基坑开挖过程中，每到一个地下室，都应该对深基坑坑壁进行岩土监测，因为要在坑壁里打入支护，所以要对岩土的抗压系数有一个明确的概念，在土壤的土压力比较复杂的情况下，可以采用适当增加内摩擦角