深基坑工程动态设计与信息化施工管理
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吉林东煤建筑基础工程公司 徐志超
摘 要：全文以工程实例，阐述了深基坑的施工及基坑监测，及时准确的将监测数据信息反馈给设计，及时跟进调整设计方案，确保基坑施工安全。
关键词：深基坑 动态设计 信息化施工
前 言：
随着我国城市化进程的不断加快，城市的空间迅速缩小，科学技术的快速进步，使得越来越多的建筑物把目标投向了建筑地下空间的发展，深基坑开挖的工程也必然随之而大增，深基坑的开挖均面临着周边建筑物、构筑物、管线、环境和地层复杂等原因存在很多风险，由于影响因素众多，现有计算理论尚不能全面反映工程的各种复杂变化，基坑支护结构设计时虽然进行了尽可能详尽的计算，但设计与施工的脱节扔不可避免。一方面由于设计理论所限，其计算工况模型还不能完全切实地反映施工时的具体状况；另一方面设计人员往往只是就常规假设工况进行计算，而工程进行中由于情况的复杂多变，也会使实际施工工况与原设计并不相符。在这种情况下，就需要通过综合的现场监测来判断前一步施工是否符合预期要求，并确定和优化下一步工程的施工参数，实现动态数据与信息化施工。下面以工程实例加以阐述。
一、工程概况
拟建工程为吉林省某医院医疗综合楼，本项目为医疗综合楼一期，地上17层，地下3层，框剪结构；基坑周长约355米，拟建工程±0.00=231.92m，3层地下室净高16.20m，开挖深度约17.40m，开挖深度内岩土层分别为杂填土、粉质粘土、粘土。
本工程周围有市区道路、相邻楼房（地上16层、地下1层）、地下管线，周围情况非常复杂，工程重要性等级为一级，场地等级为二级，地基等级为二级，岩土工程勘察等级为甲级。
二、基坑设计方案
由于拟建基坑工程边界附近需要施工场地，并且场地狭小，基坑需要垂直开挖，采用排桩加锚杆支护结构对边坡进行支护。
本工程的工作量统计为：排桩Φ800钻孔灌注桩：326根，桩长19-27.7m；锚索Φ150mm,1206根，长度为：17米-26米 ，总量为20000多延米；土方量十万方左右。
三、动态设计与信息化施工管理
动态设计是指利用现场监测资料的相关信息，借助反分析等研究手段，尽量真实的、动态的模拟岩土体和基坑结构的信息，并将这些信息反馈于设计和施工，以逐步调整设计参数和施工工艺，从而保证基坑的安全，降低工程造价的这一过程。动态设计通过施工信息反馈这一重要环节，将设计与施工过程密切结合起来，从而扩展了设计范畴，充实了设计内容，完善和提高了设计质量。
信息化施工是指充分利用前期基坑开挖监测到的岩土及机构体变为、行为等大量信息，通过与勘察、设计的比较与分析，在判断前期设计与施工合理性的基础上，反馈分析与修正岩土力学参数，预测后续工程可能出现新行为与新动态，进行施工设计与施工组织再优化，以指导后续施工方案、方法和过程。
（一）、施工信息反馈
1、基坑周边管线埋深情况与勘查报告不详，施工过程中信息反馈与设计调整。
基坑南侧有非开挖穿越施工的煤气管道，管道深度施工前未知，施工单位采用了坑探的方法进行查明，但是煤气管道轴线方向并不是水平的，两端高中间低的一条曲线，该侧第一排锚杆为-3.0m，锚杆施工时，钻孔机械的钻具正好与部分管线交差，容易破坏煤气管道，施工单位马上将此情况以书面形式向监理公司进行汇报，监理公司立即联系业主和设计代表，进行了情况说明，之后组织了现场勘察，设计院给出如下建议：首先在基坑南侧加密坑探数量，查明管道埋深情况；然后在原设计锚杆孔位用人工洛阳铲进行成孔作业，探查清楚管道具体位置后，再采用机械施工，锚杆孔与管道交差的采用调整钻孔角度的办法避让煤气管道。
2、排桩中心距较小，施工中地层情况发生变化，导致无法按原设计施工时的信息反馈与设计调整。
该基坑围护桩直径为0.8m，桩中心设计距离为1.1m，这样相邻两个桩的净距离只有0.3m，施工难度大，质量较难保证，施工前设计未针对此项进行相应优化，施工中采取间隔2-4根桩跳打的顺序，进行排桩施工，第一层土的工程地质情况较复杂，有大量回填土，地下构筑物、管线、人防通道等，从地面到-4.5m的第一层范围内，成孔和灌注过程中跑浆和跑混凝土的情况非常多，排桩的上部形状非常不规则，扩径情况非常严重，排桩施工越到后来越困难，桩位偏差很难控制在规范允许范围内，最后的几根中间桩用冲击钻机都难以成孔，施工单位为保证施工质量及进度，提出三根桩中心向基坑外侧偏移50cm-80cm的请求，设计方经仔细核算后同意将申请的3根桩向基坑外侧偏移70cm，并对后序的锚喷混凝土和锚索张拉施工提出了相应的解决办法，对工程的顺利进行给予了技术支持。
（二）基坑监测数据及周边建筑物变化信息的反馈
深基坑开挖和支护过程中，基坑周边各种监测数据的变化将直接反映为基坑的变形情况，其数据的准确性，及时性对基坑安全施工起着重要作用。本基坑工程西侧紧邻的16层建筑物，在降水及开挖过程中的沉降变化出现过几次异常，监测负责人及时反馈监测信息，然后经设计分析监测数据，及时调整了设计，确保基坑安全。
1、监测基坑降水对周边建筑物的影响十分重要，及时准确的监测信息会给工程带来很大的帮助。
基坑排桩、冠梁全部施工完成之后，土方开挖之前，环形布置降水井已经闭合，按设计要求进行降排水，从降水井开始工作时，监测作业就开始按照监理批准的监测方案每天进行监测，
2、桩锚支护结构监测项目的选择，维护结构及周边建筑物的沉降变形速率监测和分项对保障基坑安全的重要作用。
从以上数据可以看出基坑位于扬名广场一侧主楼区域虽然坑顶位移比较大，且存在变化不稳定，存在加大的趋势，而锚索应力及支护桩内钢筋应力都趋于稳定，且有下降的趋势，深层位移变化也不大，且较稳定，与坑顶位移加大均不匹配，经设计人员仔细分析研究并查找扬名广场主楼桩基础类型等资料核对认定该主楼桩基础周边摩阻力的影响形成了一定的土压力附加，为确保基坑和建筑物安全，消除隐患，设计果断地采取增补锚索设计。增补锚索施工后基坑继续向下开挖支护，最后该区域基坑挖至-19.0米时位移均变化很小，趋于稳定。杜绝了事故发生。
四、结束语
动态设计与信息化施工技术是相辅相成，不可分割的整体，将两者紧密结合形成的具体流程如下：在设计方案的优化后，通过动态计算模型，按施工过程对围护结构进行逐次分析，预测围护结构在施工过程中的性状，例如位移、沉降、土压力、孔隙水压力、结构内力等，在施工过程中注意采集相应的信息，经处理后与预测结果进行比较，从而做出决策，修改原设计中不符合实际的部分。将所采集的信息作为已知量，通过反分析推求较符合实际的参数，并利用所推求的较符合实际的参数再次预测下一施工阶段围护结构及土体的性状，将设计置于动态过程中。通过分析预测指导施工，通过施工信息反馈修改设计，使设计及施工逐渐逼近实际，才能确保基坑施工的安全。
作者：徐志超 男 汉族 1979年5月出生 从事基础施工 工程师 吉林东煤建筑基础工程公司
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