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深厚软基基坑安全监测实例分析

文档作者：邓恒杨帅东黄志怀文档来源： 1．广东华南水电高新技术开发有限公司 2．珠江水利委员会珠江水利科学研究院		点击数：	更新时间： 2022年10月12日
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DOI：10．16616／j．cnki．11—4446／TV．2016．11．019
深厚软基基坑安全监测实例分析
邓 恒 杨帅东 黄志怀
(1．广东华南水电高新技术开发有限公司，广东广州 510611；
2．珠江水利委员会珠江水利科学研究院，广东广州510611)
【摘要】 基坑安全监测是保证工程建设协调进行、确保基坑信息化施工的关键。本文结合工程实例对基坑施工
过程中出现问题的原因进行分析，并针对性提出了现场措施，避免了险情持续发展。对类似工程有借鉴意义。
【关键词】基坑；安全监测；分析
中图分类号：TV551．4 文献标志码：B 文章编号：10054774(2016)11-0069-03
Instance analysis on deep soft foundation pit safety monitoring
DENG Heng ，YANG Shuaidong ，HUANG Zhihuai
(1．Guangdong Huanan Hydropower High—tech Development Co．，Ltd．，Guangzhou 510611，China；
2．The Pearl River Water Resources Commission of the Pearl River Water Conservancy Science Research Institute，
Guangzhou 510611，China)
Abstract：Foundation pit safety monitoring is critical to ensure the coordinated progress of engineering construction and
guarantee the information—based construction of foundation pit．In the paper，engineering instance is combined for analyzing
the reasons of problems in foundation pit construction process．Site measures are proposed in a targeted mode for avoiding
the continuous development of risk situation．It has reference significance for similar projects．
Key words：foundation pit；safety monitoring；analysis
随着城市地下工程的利用与发展，基坑向大深度、
大面积方向发展成为必然趋势。特别是在软土地区，
由于其具有强度低、压缩性和天然含水率高、孔隙比大
等特性，基坑自土方开挖就处于变化状态，围护结构的
受力状态、大小、位移变形都随着开挖深度的增加而增
加。因此，在基坑施工过程中必须进行安全监测，实时
掌控基坑安全状态，为信息化施工提供数据支撑。
基坑监测数据能及时反应施工过程中基坑的安全
状况，并对监测异常值及时分析，提出相应处理措施和
建议。
本文对广州市南沙区灵山岛尖北段海岸及滨海景
观带建设东环涌北闸桥工程出现的异常情况进行分
析，并给出处理措施，供类似工程参考。
1 工程概况
该工程位于广州市南沙区，靠近蕉门水道。为新
建小型水闸，基坑采用水泥搅拌桩支护，两侧采用水泥
土搅拌桩格栅状布置，开挖深度5m，桩径500mm，桩长
15m(见图1)。基坑安全等级为三级。监测的主要内
容有垂直位移、水平位移、渗透压力等。布设水平位移
点8个，分别布设在基坑两侧支护结构的墙顶，主要监
测基坑开挖和基础施工时，基坑两侧挡墙的位移量；布
． 69．
一水利建设与管理 2016年·第11期
设测压管4个，分别布设在支护结构外侧土体中，主要
监测地下水位的变化情况；在基坑开挖出现异常时，基
坑周围土体裂缝处增设6组裂缝测点。
5000
UP
图1 东环涌北闸桥剖面
钻探结果表明：从上至下各土层及厚度依次为素
填土层1．60m、耕土层0．90m、淤泥质粉质黏土层15m、
淤泥质中砂层7．60m，主要土层物理参数见表1。
表1 主要土层物理参数
天地 层 名 称 然重度 天然含水量 黏聚力 内摩擦角
(kN·m-3) ∞／％ c／kPa (。)
素填土 18．40 35．60 16 12
耕土 l8．40 50 10 12
淤泥质粉质黏土 17 51．80 6．5O 6．60
2 监测情况及原因分析
2．1 监测情况
监测位移曲线见图2。
图2 位移曲线
施工方首先开始的工序是在基坑未开挖的原地面
进行水泥搅拌桩基坑支护施工。当搅拌桩施工完成
后，施工方从地面标高4．60m 开挖至基坑面标高
2．10m处，即工况1位置，进行预制混凝土管桩施工，
管桩施工深度达15m。在预应力管桩施工完成后，10
． 70 ．
月12 13，开始继续进行基坑开挖工序，开挖至基坑地
面标高一0．40m处，即工况2位置，进行基坑底部闸板
施工。从图2看出在工况2开挖当Et基坑监测水平位
移数据出现异常，监测人员在基坑支护与土体结合处
发现1cm裂缝，同时水平位移监测数据出现骤变，底部
管桩向外渗水，围护桩1／2高度处出现垂直于桩长方
向约2m长裂缝，土体裂缝有持续发展趋势。
2．2 原因分析
2．2．1 基坑施工顺序不当
施工方在完成搅拌桩施工后，开挖至工况1高程，
并开始预制混凝土管桩施工。管桩在沉入土体后，对
周围的土体产生挤压力。当基坑被开挖时，靠近管桩
一侧的挤压力被释放，支护发生变形，向卸土一方产生
水平位移。
试验和实践证明，一般情况下分层开挖时基坑支
护位移比一次性开挖的位移值要小。故考虑到工况2
时基坑的开挖是一次性开挖并未分层，才导致位移值
的骤变，所以根据朗肯土定律，采用水土合算，首先计
算工况1和工况2情况下水泥搅拌桩支护前后的主、
被动土压力受力情况(见图3)。
g
2．1 素填土 寻
工况1 耕土 蒙
- 0．4
工况2
淤泥质
粉质黏土 8
图3 土压力情况分布
求主动土压力的公式如下：
Ea=(1／2)yH2Ka (1)
式中 —— 主动土压力系数，Ka：tan (45。一 2)；
一挡土墙高度。
gm， 4{嘴
邓 恒等／深厚软基基坑安全监测实例分析
被动土压力的公式如下：
印=(1／2) Kp+2cH√ (2)
式中 ——被动土压力系数， =tan (45。+妒／2)；
一挡土墙高度。
通过式(1)、式(2)，计算出水泥搅拌桩支护前后
所受到的主、被动土压力情况，具体见表2。
表2 土压力计算结果
施 主动土压力／ 被 动土压力／
工阶段 开挖深度／m (k
N／m) (kN／m)
工况1 2．5 1189．14 2281．57
工况2 5．0 1189．14 15o4．71
由图2并结合土压力计算结果可以看出，当基坑
处于工况1的情况时，支护结构处于平衡状态，但在基
坑开挖到工况2标高时，坑内的土方开始剥离后，支护
结构两侧土体形成一定的高差，其原有平衡状态被打
破。为了寻求新的平衡，支护结构将逐步向基坑内侧
移动，使得墙后土体产生主动土压力，墙前土体产生部
分被动土压力，墙底土体对墙身的摩阻力逐步增大，支
护结构将得到新的平衡。随着基坑内土方不断挖出，
支护结构为保持平衡而不断向基坑内移动，直到土方
开挖全部结束。
该基坑开挖计划分为3次，施工单位为赶工期，一
次性开挖到基坑底，造成支护桩墙后侧向土压力突然
增大，由图2看出导致支护结构位移量的迅速变大，这
是造成位移突变的主要原因，但应考虑到支护结构自
身的抗倾覆力，且随基坑开挖深度的增加可能较小，故
进行不同工况下支护结构的抗倾覆稳定性验算，此支
护结构满足重力式水泥土墙的倾覆稳定性验算公式：
： ≥Ko (3)
ak~／,
式中 ——抗倾覆安全系数，其值不得小于1．3；
E E ——水泥土墙上的主、被动土压力标准
值，(kN／m)；
z ——水泥土墙内侧被动土压力合力作用点至
墙趾是竖向距离，m；
G——水泥土墙的自重，kN／m；
— — 水泥土墙底面上的水压力，kPa；
— — 水泥土墙的底面宽度，m；
n
。
— — 水泥土墙外侧主动土压力合力作用点至
墙趾的竖向距离，m；
o ——水泥土墙内侧被动土压力合力作用点至
墙趾是竖向距离，m；
n ——水泥土墙自重与墙底水压力作用点至墙
趾的水平距离，m。
通过式(3)得出工况1的抗倾覆系数 为2．21，
大于规范要求1．30的抗倾覆安全系数，工况2的抗倾
覆系数 为1．36，也大于1．30的安全系数，可判断出
基坑支护的安全性满足规范要求。故判断主要原因是
施工工序的问题，施工方工况1打桩时产生的挤土效
应对基坑支护产生了扰动，降低了基坑的安全状态。
2．2．2 地下水位影响
地下水位埋深0．50m，基坑高水位状况下开挖，水
位骤降最为危险。开挖期间测得测压管内的水位较
高，作用在墙体上的水压较大，应及时在基坑周围进行
降水措施。
3 措施及成效
3．1 采取措施
施工单位根据监测单位上报的监测数据，采取措
施有：⑧ 对基坑两侧支护外土方同时进行开挖卸荷，开
挖宽度至基坑支护外侧5m 处，开挖至高程面
一0．40m，保持与基坑底部高程相同；⑥在基坑支护开
挖卸荷处抽取地下水，降低坑外地下水水位，同时抽排
基坑内积水；⑥基坑回填，在支护桩墙顶水平位移较大
处所对应的基坑底部进行回填；③靠近水平位移较大
部位的基坑作业全部停止，撤出相关设备、材料，疏散
施工作业人员，待基坑位移值稳定后，继续基坑开挖。
3．2 成效
施工单位采取相应应对措施取得了很好的效果
(见图3)。10月23日，基坑外侧开挖后，基坑支护结
构顶部的水平位移测点出现了向基坑外侧的小幅回
弹，10月25日，基坑支护已基本稳定。
(下转第21页)
· 71·
万泉等／大型水闸水下修补工程施工实践探讨
据破损部位深度及范围，采用镀锌带槽钢钉或锚筋固
定电焊镀锌铁丝网(钢筋网)，然后确定修补浇筑的工
程量，在防汛工作船上进行聚合物抗裂砂浆或者聚合
物抗裂混凝土拌和，一次性运送至气压沉柜或者开口
钢围堰内进行现场浇筑，用刮刀将浇筑面刮至与原底
板水平、收光，最后进入养护阶段，养护时间不少于4h。
伸缩缝清洗完成后用风机将缝内吹干，在岸上拌
好弹性环氧砂浆后采用料桶送至浇筑部位进行灌注，
施工人员将专门的漏斗放在伸缩缝上，缓慢地通过漏
斗向伸缩缝内进行弹性环氧砂浆灌注，直至与两侧的
混凝土面齐平，完成伸缩缝修补工作。
6 施工质量控制及检验
水下检修是一项施工工艺技术要求较高的工作，
在施工过程中，不仅要抓好原材料质量关，还要把握好
施工工序关。专业技术人员负责现场施工、技术指导、
质量检查工作，施工人员严格按有关规范、标准及设计
要求施工。自检合格后，由监理人员进入气压沉柜或
开口钢围堰内现场检查，待上一道工序通过检查合格
后方可进入下一道工序的施工，施工结束后出具自检
资料，监理部复检。
7 结语
万福闸水下修补工程经过2015年汛期大流量开
闸泄洪的严峻考验后，2016年汛前，管理单位对该闸
进行水下检查，闸底板、消力池(坎)混凝土破损、伸缩
缝口混凝土剥落及填料流失处修补质量良好，未发现
冲坑和明显破损，达到了预期设计效果。实践证明采
用白浮式气压沉柜和开口钢围堰在无水状态下进行水
闸水下修补具有操作方便、直观可靠、施工质量易于控
制、工期短等特点，该施工体系的成功运用不仅保证了
万福闸加固护底工程及其他土建项目的顺利实施，而
且为类似水闸水下修补工程的设计和施工积累了宝贵
的经验。
参考文献
[1] 江苏省太湖水利规划设计研究院有限公司．淮河入江水道
整治工程万福闸加固工程施工图设计总说明[R]．江苏：
江苏省太湖水利规划设计研究院有限公司，201 1．
[2] 王德俊．自浮式气压沉柜子在谏壁闸水下检修中的应用与
改进[J]．江苏水利，2009(10)．
(上接第71页)
4 建议
在软土地区进行基坑施工时，应充分考虑软土的
特性选择基坑支护，而钢板桩支护能防水，结合紧密，
不易漏水，施工便捷，可全部机械化操作，而且可重复
使用。特别是在本文实例中，若先进行管桩施工，待管
桩施工完成后，再进行基坑支护的钢板桩施工，可以有
效规避由于施工方管桩施工对搅拌桩支护所产生的挤
土效应，从而有效减轻挤土效应对基坑支护稳定产生
的影响。
5 结论
基坑监测就是为了确保基坑工程的安全，并对基
坑开挖过程提供有效的监控、指导和建议，从而防止发
生坍塌等事故。
基坑监测过程中出现监测值异常，应立即对基坑
安全进行分析，并提供有效建议；施工顺序将直接关系
到基坑的安全，因此，合理安排施工顺序至关重要；软
土地基基坑施工过程中，应充分考虑支护形式、地下水
位等因素影响；在不具备放坡条件的基坑中增设钢管
支护可有效提高基坑支护的安全系数。
参考文献
[1] 李庆伟，等．北京某深基坑监测实例分析[J]．施工技术，
2008(9)：30—31．
[2] 马宇东，等．佛山某深厚软弱土层基坑监测分析[J]．华南
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[3] 尚金光，等．成都大慈寺文化商业综合体基坑监测关键技
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[4] 孙厚超，等．沉桩挤土效应对临近基坑影响的试验研究
[J]．建筑科技，2012(28)：48—50．
[5] 李念国，蒋红．地基与基础[M]．北京：中国水利水电出版
社，2007．
[6] JGJ 120_2O12建筑基坑支护技术规程[S]．北京：中国建
设工业出版社，2012．
· 21·

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