【摘要】深基坑支护设计、施工、监测技术是近十年在我国逐步涉及的技术难题。深基坑的护壁，不仅要保证基坑内能正常作业安全，而且要防止基底及坑外土体移动，保证基坑附近建筑物、道路管线的正常运行。这些难题在具体工程实践中表现方法有所不同。近年来我国大量兴建的高层建筑深基坑成功施工实例，各地区通过工程实践与科研，都有了一些行之有效的技术方法，使深基坑支护工程技术水平得到了迅速提高，取得了可喜的成绩。
【关键词】国家标准；招标文件；解读
1.概述
拟建天长市某医院病房大楼主楼楼高21层，裙楼5层，主楼及裙楼下有一层地下室；主楼和裙楼间不设沉降缝，采用剪力墙结构，附楼为框架结构，采用桩基础。
现场监测既是检验设计理论的正确性和发展设计理论的重要手段，又是及时指导正确施工，避免事故发生的必要措施。在岩土工程监测时，除了应具备工程地质勘察资料外，还应对周围环境进行详细的调查，主要包括：相邻结构的型式；地下管线（包括上、下水管道、煤气管道、电缆等）的管径、埋深、接头构造、管材道路的路基、路面结构情况及载重量等。进行监测设计，其基本内容有；工程概况，工程地质条件和周围环境情况，监测目的和内容，监测点的布置，监测的实施（包括仪器的选择、率定、埋设、测试及报表内容等），报警数值及应急措施等。
监测内容大致有：地表的竖向位移和水平位移；地层中的竖向位移和水平位移；土中的应力与孔隙水压力；相邻建筑物或地下管线的位移；作用在支挡结构上的侧压力及结构本身的内力、变形、支撑轴力。
监测范围：当基坑的长度和宽度之比较大时，应在基坑长度方向选择不少于两个断面进行测量，在每个断面上，其监测范围应根据位移影响范围的理论预测结果而定。如果难以以理论预测，监测范围可定为开挖深度的2～4倍。对于矩形基坑，应在两个方向上均布置监测断面。监测范围可根据工程性质、地质条件及周围环境具体确定。
基坑工程的监测应与施工过程密切配合，根据施工速度，监测结果的绝对数值及变化速率，调整监测的时间间隔，必要时要进行跟踪监测。应将监测结果及相应的施工活动、工况记录及时提供给施工管理人员。当监测数据超过警戒指标时，应不失时机地采取相应的技术措施。对重要而复杂的工程，应选择适当范围进行信息化施工。在施工监测中，运用反分析方法，优化后续继施工。
现场监测是基坑工程的重要组成部分，基坑工程必须进行现场监测。基坑工程的有关技术人员应准确了解和推断基坑开挖所引起各种影响的当前程度、变化规律和发展趋势，并及时在设计和施工上采取相应的防治措施。
2.工程监测与信息化施工
2.1变形监测
变形监测就是对设置在基坑影响范围内的观测点重复观测，以确定被观测点变化情况。为监测深基坑工程施工质量与边坡的稳定性，为验证有关基坑工程设计理论与设计参数的准确性提供技术数据。由于变形监测方法简单，测试精度较高，在实际工程中应用最广泛。
对监测的成果，应及时进行计算平差及精度评定，重要的监测成果，还应进行变形分析，并根据变形趋势作出预报观测。监测成果一般应在工作结束后提交，也可根据需要提交阶段性成果资料。在施工监测中，如果发现变形异常，应及时提交变形警报资料。变形观测全部成果资料应包括如下内容：（1） 技术设计书；（2） 控制网和观测点平面布置图；（3） 仪器设备检验资料；（4） 标石、标志规格及埋深图；（5） 观测记录；（6） 平差计算，精度评定资料；（7） 各种观测成果图表；（8） 监测网和观测点稳定性分析资料；（9） 技术报告书。
2.2压力监测
2.2.1侧土压力
侧土压力是基坑工程周围土体介质传递给围护结构的水平力，其中包括土体自重应力、附加应力及水压力等对围护结构的共同作用，土压力大小直接决定着围护结构的稳定性、结构的安全度及地基的稳定性。由于影响土压力的因素较多，如周围土体介质的性质及结构组成，围护结构的柔度及位移、水位变化及波浪作用、附加应力及地震力作用、施工工艺、墙背土的回填工艺、墙前土的挖除工艺以及相邻土层水平剪力的影响等，这此影响因素给理论分析带来一定的困难，因此，仅用理论分析反映土压力大小及沿深度分布规律是相当困难的。从基坑工程安全及经济合理性考虑，对于重要的基坑工程，在较完善的理论计算基础上，应进行必要的现场原型观测工作。
土压力是基坑工程周围介质、附加应力等外力与围护结构位移共同作用的综合指标，按围护结构施工方法（通常分为开挖施工，就地灌注施工及打入式施工）的影响，为全面掌握围护结构承受土压力大小及变化规律，应进行如下观测：（1） 静止（包括挤压力变化）、主动及被动土压力；（2） 围护结构的位移，主要为转动及沿深度各点水平位移；（3） 拉锚（或顶撑）结构拉力（或顶撑压力），支撑结构内力；（4） 水压力，主要为静水压力，超静水压力，浸润线及波浪力。
2.2.2孔隙水压力测量
地基土中孔隙水压力的变化与地基所受到的应力变化和地下水的排水条件密切相关，是影响基坑边坡稳定的重要因素，施工中应有效地监测孔隙水压力的变化。土是三相体，由骨架（矿物颗粒），液体（水），气体组成。当饱和土在外力作用下，其总应力由土骨架的粒间应力（有效应力）和孔隙水所承担的孔隙水压力所承担。由于直接测量土中有效应力很困难，由此可以通过测量土中的总应力与孔隙压力推算有效应力，这样孔隙压力的研究与实测也就得到了发展。
2.3信息化施工
基坑工程定量设计计算不能很精确，计算结果只能给设计者提供一个大概可能的数值，所以工程原型监测就显得十分重要了。对于大型复杂工程，原型监测是设计者的“护身符”。基坑工程设计时应规定一些限制值，如桩顶位移应限制在一定范围内，应密切注意位移的发展；当位移超过该限制值时，应适当改变施工步骤或采取一定的工程措施，以阻止变形的进一步发展。随着施工的进展，根据定期监测得到的信息，与原来设计结果比较，并反演计算参数，根据反演计算参数重新分析计算，必要时适当修改设计或施工步骤，再继续施工和监测，如此一次一次地反复，一次一次地趋于正确，这就是反分析法或信息化施工，已被广大岩土工程师接受。80年代以来，国内外都十分重视岩土工程实录。有位土力学家说：“土力学的理论是发展变化的，但是工程实录是不变的，永远是研究的宝贵资料。”工程实录对于岩土工程师来说就像文物对于历史学家一样重要。基坑工程在具体施工中，因为地层条件的复杂性，环境影响的多样和施工影响的不确定性等，使传统的设计方法方法会碰到各种各样的问题。
常规设计是在空域内对工程目标进行静态设计。而且往往局限于平面问题的简化分析计算，动态设计是在空域和时域内对工程目标进行设计。这时所指的时域，不仅包括在常规设计期间内进行的预测分析，而且包括随施工过程，结合信息施工技术进行的信息反馈处理。预测分析是动态设计的重步骤，它包括运行状态预测，风险性预测，效益优化预测，着重于支护结构、土体和相邻建筑的运行状态预测。变形预测则是预测的主要项目。对不同施工阶段，不同施工措施的规律性因素或突发性因素进行综合的或单目标的预测分析，如随开挖深度增加，不同阶段施加预应力锚杆产生的变形是否满足控制变形量的预测与优化分析；又如在有相邻建筑条件下，护坡桩加角支撑体系，开挖深度，支撑受力状态与整个体系稳定性的综合预测分析。预测分析的关键在于建立较符合实际的工程情况的动态设计计算模型，相应的结构构件及土体应力应变关系模型，以及反映相互作用的接触点和面的拟合模式，还应包括上述模型的各种计算参数。
由于计算模型是一种逼近实际的似合，而且是主要方面和主要因素的拟合，因此，模型输出的数据系列是一种趋势预测，因为其计算结果不具唯一性，其真实性和可靠性需要通过另一过程予以改善和提高，这就是施工信息跟踪和信息反馈监测系统。动态设计法包括了信息跟踪与信息反馈，而这些又必须通过现场监测系统完成。这一部分即为信息施工技术。可见动态设计与信息施工技术是不可分割的整体。监测项目有：变形监测，包括桩（墙）身侧向位移观测，桩顶竖向沉陷，水平位移观测，相邻建筑及地面等沉降与水平位移观测，土体变形（回弹、沉陷、开裂）观测；支护结构应力监测，包括钢筋应力观测，混凝土应力观测；锚杆浆体应力观测；支护结构应力监测。变形量既是支护结构物设计要求控制的指标，又是反映基坑开挖过程支护结构与土体相互作用的应力调整状况，同时对各种突发性事件的发生或锚固体系的可能破坏与失稳提体供了前兆信息。因此，变形量的观测不仅敏感性高，而且更为直观，是不可忽视的重要测试项目。监测系统的合理设置是选取有代表性的测试剖面，确定有效的测试项目，选择可靠的测试元件。
⑴ 确定工地现场出土口后，应对出土口位置支护结构进行适当加强。土方开挖应“分层、分区、分段”进行，严禁一次开挖到底或超挖，挖出的土严禁堆放在支护结构外侧，严禁挖土设备碰撞或停放在支撑杆件上，挖至设计标后，立即做垫层、砌筑砖模，浇筑砼底板，严禁基坑长时间暴露。开挖时注意保护已施工的工程桩。
⑵ 施工期间加强基坑监测工作，重点对周边道路、管线进行监测，进行信息化施工。
⑶ 在有严密的监测，且在数据可靠的前提下，信息化施工，出现异常情况及时分析，提前拿出监测方案，指导施工，并跟踪管理。
3.结论
通过对该工程设计过程的总结，得出了以下几点体会：
（1） 基坑开挖支护是一个综合性的岩土工程问题。深基坑支护方案的制定，要求设计人员必须具有结构力学，土力学，地基基础等多学科的专业知识，必须全面分析地质资料，周边环境，地下结构等特点，并从造价、工期、安全性诸方面统筹考虑，并进行多方案比较，同时要将施工溶为一体才能确定出最合理的方案。
（2） 在对该工程基坑设计时，通过对现有各种计算方法的研究和对前人研究成果的探讨，进一步认识到深入研究基坑设计方法对减少基坑工程事故具有重要意义。由于影响基坑变形的主要因素是土体的弹性模量，而弹性地基梁法却估计而不是实测土体的弹性模量，因而其计算结果近似性有时会较大。弹塑性有限元法是较好的基坑位移分析方法，但简单易用的程序较少。综合设计方法考虑全面，但需要软件的支持。
（3）信息化施工是深基础施工中应采取的重要手段。在整个基坑开挖及地下室施工的全过程中应进行严密的监测，实行科学的信息化施工，发现异常情况应立即采取应急措施，以确保基坑及邻近建（构）筑物的安全，不能因为节约而不安排监测，或减少监测费用。同时要对测试数据进行合理分析，才能发挥到监测工作指导施工，避免事故发生的作用。
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准.建设工程工程量清单计价规范（GB50500-2008）.北京：中国计划出版社，2008.
[2]刘泽俊，李延安，张占，丁钥，张志好，陈龙，高以宁.新建睢宁二站泵站深基坑施工方案优化[J].水电能源科学，2011，（10）： 68-157.
[3] TAN Ye-fei ， ZHOU Zhi-fang. Simulation of solute transport in a parallel single fracture with LBM/MMP mixed method[J]. Journal of Hydrodynamics， 2008， 20（3）：365-372.
作者简介
卜祥福，男，工程师，丰县闸站管理处主要负责人。
