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摘要：深基坑工程是城市建筑工程建设的一种施工方法,具有质量要求高、施工难度大等特点，对工程的施工管理有较高的要求。本文结合工程实例，介绍了基坑支护与帷幕止水设计的优化过程，通过信息化施工方案的审核工作来加强施工方案的监督，并提出进行深基坑信息化施工的建议，供类似工程施工管理人员参考。
关键词：深基坑；支护；施工管理；监督检查
中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：
随着我国社会经济建设步伐的不断加快，高层建筑数量日益增加，深基坑工程因此也越来越多。深基坑工程作为常见的施工方法之一，具有技术含量高，施工难度大等特点，这对深基坑工程的设计、施工、控制、监测提出了新的要求。在深基坑工程中，若出现设计不合理或施工不当等情况，很可能出现建筑物及路面塌陷等工程事故，影响到建筑工程的施工进度和整体质量，严重情况下会威胁施工人员的生命安全。因此，有必要加强深基坑工程在设计和施工管理等方面的工作。
1 工程概况
某工程建筑面积26155m2，建筑高度64.5m，为现浇框架剪力墙结构，其中地上主楼16层、群楼5层，地下2层，基坑深度达到10.74m。
由于基坑周围环境复杂，地质条件差，地下水位浅，基坑安全等级定为一级，做好深基坑施工，是我们施工管理的关键工作，因此，采取安全、合理的基坑支护与帷幕止水设计方案就显得尤为重要。
2 基坑支护与帷幕止水设计方案优化
2.1 组织设计方案竞赛
共有六家单位提供了设计方案，主要内容汇总如表1所示。
表1 方案汇总表
2.2 基坑支护方案优化
经专家论证，最后确定选用表1中方案4。对此方案的不利因素采取以下措施弥补：①在设计计算中，合理选取参数，采用常规旅游城市规范计算后，再用空间有限元法进行校核，对各种工况下的应力及变形作详细分析，为设计提供可靠依据；②编制完善的施工组织设计，进行信息化施工管理，制定信息化施工方案和应急预案。
2.3 止水帷幕方案优化
本场地在自然地坪以下3m～18m为透水层，介于周边的环境，确定在基坑支护桩的外侧做两道止水帷幕。其一，在每两根支护灌注桩间打一根φ600的高压旋喷桩，形成第一道止水帷幕；其二，在支护桩后面打两排φ500的深层搅拌桩，作为第二道止水帷幕。
2.4 进行结构计算复核
复核关键在结构计算上，我们根据《建筑基坑支护技术规程》等规范对原设计进行了初步计算，并进行计算复核。
采用的技术分析方法有：①按朗肯理论计算土压力，侧压力取有效土压力与水压力之和，有效土压力按土的浮重计算；②桩顶帽梁与支护环梁体系用DDJ—W有限元程序进行分析；③整个支护体系用ANSYS5.5有限元程序进行校核。
根据计算结果，确定了桩的配筋和插入深度、环梁的内力与变形、拉杆的拉力以及支护体系的位移限值。
3 审核信息化施工方案
3.1 审核的原则
(1)可靠性原则：是首要的、重要的原则。第一，监控要采用可靠的仪器；第二，应在监控期间保护好监控点。
(2)多层次监控原则：一是在监控对象上以支护结构位移为主，但也考虑其它物理量和监控；二是在监控方法上以仪器监控为主，并辅以巡检的方法；三是分别在地表、基坑土体内部及邻近受影响的建筑物上布点，以形成具有一定控点覆盖率的监控网。
(3)重点监控关键区的原则：将易出问题、且一旦出问题就将带来很大损失的部位，作为关键区进行重点监控。
(4)方便实用原则：为了减少监控与施工之间的相互干扰，监控系统的安装和测试应尽量做到方便实用。
(5)经济合理原则：基坑支护系统为临时工程，监控时间较短、范围不大，量测者容易到达测点。所以考虑采取既实用又价低的器具，不过分追求“先进性”，以降低监控费用。
3.2 信息化施工方案的确定
(1)监测支护桩设计弯矩值和环梁设计内力值最大处的钢筋应力变化及测试环梁与帽梁φ30连系拉杆应力变化。
(2)在帽梁顶面四周设置观测点，观测支护桩的桩顶帽梁水平位移。
(3)管井降水过程基坑内外地下水位变化的监测。
(4)基坑周边建构筑物、地下管道沉降与裂缝观测。
(5)制订各种应急预案。
3.3 监控与险情预报限值的确定
(1)根据对支护体系内力分析，位移的大致范围在25～54mm之间，确定位移报警临界值为60mm；且最大时每天不得超过10mm，位移与开挖深度的比值范围控制在0.3%～0.7%之间。
(2)煤气管道的沉降和水平位移不得超过10mm，每天发展不得超过2mm；供水管道沉降和水平位移均不得超过30mm，每天发展不得超过5mm。
(3)邻近建筑物的沉降不得超过规范规定的变形容许值，且要求地面最大沉降量与开挖深度的比值范围控制在0.4%～0.7%之间。
(4)基坑内降水对基坑开挖引起坑外水位下降不得超过1m，每天发展不得超过500mm。
4 监督检查信息化施工方案的实施
4.1 支護桩应力测试
测点设置：如图1所示。
图1 支护系统应力测试点布置图
其中，灌注桩选四根，测点在设计弯矩值最大的-8.75m处基坑内外面的主筋上，序号为“桩1～桩8”；环梁选设计内力值较大的两处的内外主筋位置设测点，序号为“环1～环4”；连梁选了有代表性的一处内外主筋位置设测点，序号为“连1、连2”；环梁与帽梁的φ30拉杆选北、西两处测点,序号为“拉1、拉2”。
方法：在浇灌混凝土前，把XJG—2型钢弦式应力计埋设在拟定的测点位置，采用ZXY—2型振弦仪测试。
观测：观测时间根据土方开挖及基坑施工的不同阶段进行。共观测了11次，其应力变化基本与设计工况相符，且均比设计值小，说明支护结构受力稳定。
4.2 支护桩桩顶帽梁水平位移的观测
测点设置：在帽梁顶面四周设置12个观测点，序号为“位1～位12”，如图2所示。
图2 降水与位移观测点布置图
方法：测点用钢筋头埋入混凝土中，用经纬仪和水平仪观测。
观测：按每开挖一层土方观测一次，当位移数值变化大时，增加观测次数。观测周期为从土方开挖完第一层后至地下工程施工完毕。本工程共进行了7次位移观测。
4.3 基坑内外地下水位变化观测
井点布置：地下水位的变化直接关系到土方的开挖和周围环境的影响。为此，在基坑内设置降水管井13个，序号为“J1～J13”；在基坑外四周设置了3个回灌井，序号为“H1～H3”；在基坑内设置水位观测孔4个，序号为“G1～G4”；在基坑外设置水位观测孔5个，序号为“G5～G9”，要求定期观测坑内降水和坑外回灌的水位变化。
观测：要求每天对水位观测两次。第一，根据基坑内水位的观测数据，决定土方开挖计划，土方共分四步开挖；第二，根据基坑外部水位的观测数据，决定回灌水量。
应急处理：当挖完第三步土时，由于基坑渗漏水，经观测发现东侧及东南角地面水位下降较快，且出现下沉和裂缝。此时，我们一方面对发现的渗漏点及时封堵，并在水位下降较多的东部进行回灌水；另一方面，采用高压水泥注浆法加固土体，保护了基坑的安全。
5 体会与建议
通过对本工程深基坑信息化施工管理的实践，有以下几点体会：
第一，《建设工程安全生产管理条例》指出，深基坑施工属危险性较大工程，要求施工单位编制专项施工方案，并附具安全验算结果，监理应负责审核，并编制监理实施细则。目前深基坑施工中安全事故频频发生，必须引起广大工程管理者的高度重视。
第二，深基坑支护设计是至关重要的，必须严格把关。目前大部分基坑设计都是由施工单位来做的，这就给施工管理带来了较大的难度。首先应对设计方案进行专家论证，在此基础上再复核计算，然后请有资质的设计单位认可，并加盖设计专用章，才可作为有效设计。
为了确保计算的准确性，应选取合理的计算模型和计算程序，使设计计算建立在比较可靠的基础上。如本工程采用两套有限元程序进行了双重优化分析，特别是采用了目前世界上最新成果ANSYS5.5有限元软件，建立了一个支撑体系的整体模型，计算结果合理，并与实测值相接近，應值得推广。
第三，制订周密细致的深基坑施工方案，并严格审批程序，对超过一定规模的深基坑施工方案还须经专家论证。土方开挖以保证基坑支护受力均衡，力求符合设计工况，达到施工安全。实践证明，采用“分层、对称、平衡、限时”的施工方法是行之有效的。
第四，采用信息化施工的科学方法，是保证施工安全的重要环节，按《建筑基坑工程监测技术规范》的要求，从土方开挖到基础施工完毕进行全过程的监控。如本工程对支撑体系的应力、位移、邻近建筑物的沉降与裂缝、地下水位的变化等进行了监测，通过对大量的观测数据分析，成功地指导了施工。这对确保基坑稳定，及时准确地把握基坑施工中的险情，为我们及早采取有效措施，避免事故的发生，具有重要的作用。
第五，水是深基坑施工的最大隐患，如本案发生的基坑支护位移及建筑物下沉均由帷幕渗漏水所引起。所以在深基坑施工时，一要定期进行降水时水位变化的观测，以指导土方开挖进度安排；二要密切观察地下水的渗漏情况，发现隐患及时采取有效措施堵漏，以免影响支护结构的安全；三要重视降水过程对周围建构筑物的影响，及时做好回灌，确保基坑外的地下水位不得有明显的变化。
6 结语
综上所述，深基坑工程施工管理是一项系统性的工作，其涉及的领域比较广，施工难度更大。因此，须制定合理的深基坑施工方案，采用信息化施工的科学方法，并且在专家的选定、工作制度和评审流程等方面提出更深层次的探索。只有这样，才能避免施工过程中出现质量及安全事故，保证深基坑工程的质量和进度。
参考文献
[1] 卢炜.深基坑支护施工技术及安全管理实践体会[J].中国城市经济，2011年第24期
[2] 苏保华.深基坑土方施工的管理分析[J].城市建设理论研究，2012年第15期
关键词：深基坑；支护；施工管理；监督检查
中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：
随着我国社会经济建设步伐的不断加快，高层建筑数量日益增加，深基坑工程因此也越来越多。深基坑工程作为常见的施工方法之一，具有技术含量高，施工难度大等特点，这对深基坑工程的设计、施工、控制、监测提出了新的要求。在深基坑工程中，若出现设计不合理或施工不当等情况，很可能出现建筑物及路面塌陷等工程事故，影响到建筑工程的施工进度和整体质量，严重情况下会威胁施工人员的生命安全。因此，有必要加强深基坑工程在设计和施工管理等方面的工作。
1 工程概况
某工程建筑面积26155m2，建筑高度64.5m，为现浇框架剪力墙结构，其中地上主楼16层、群楼5层，地下2层，基坑深度达到10.74m。
由于基坑周围环境复杂，地质条件差，地下水位浅，基坑安全等级定为一级，做好深基坑施工，是我们施工管理的关键工作，因此，采取安全、合理的基坑支护与帷幕止水设计方案就显得尤为重要。
2 基坑支护与帷幕止水设计方案优化
2.1 组织设计方案竞赛
共有六家单位提供了设计方案，主要内容汇总如表1所示。
表1 方案汇总表
2.2 基坑支护方案优化
经专家论证，最后确定选用表1中方案4。对此方案的不利因素采取以下措施弥补：①在设计计算中，合理选取参数，采用常规旅游城市规范计算后，再用空间有限元法进行校核，对各种工况下的应力及变形作详细分析，为设计提供可靠依据；②编制完善的施工组织设计，进行信息化施工管理，制定信息化施工方案和应急预案。
2.3 止水帷幕方案优化
本场地在自然地坪以下3m～18m为透水层，介于周边的环境，确定在基坑支护桩的外侧做两道止水帷幕。其一，在每两根支护灌注桩间打一根φ600的高压旋喷桩，形成第一道止水帷幕；其二，在支护桩后面打两排φ500的深层搅拌桩，作为第二道止水帷幕。
2.4 进行结构计算复核
复核关键在结构计算上，我们根据《建筑基坑支护技术规程》等规范对原设计进行了初步计算，并进行计算复核。
采用的技术分析方法有：①按朗肯理论计算土压力，侧压力取有效土压力与水压力之和，有效土压力按土的浮重计算；②桩顶帽梁与支护环梁体系用DDJ—W有限元程序进行分析；③整个支护体系用ANSYS5.5有限元程序进行校核。
根据计算结果，确定了桩的配筋和插入深度、环梁的内力与变形、拉杆的拉力以及支护体系的位移限值。
3 审核信息化施工方案
3.1 审核的原则
(1)可靠性原则：是首要的、重要的原则。第一，监控要采用可靠的仪器；第二，应在监控期间保护好监控点。
(2)多层次监控原则：一是在监控对象上以支护结构位移为主，但也考虑其它物理量和监控；二是在监控方法上以仪器监控为主，并辅以巡检的方法；三是分别在地表、基坑土体内部及邻近受影响的建筑物上布点，以形成具有一定控点覆盖率的监控网。
(3)重点监控关键区的原则：将易出问题、且一旦出问题就将带来很大损失的部位，作为关键区进行重点监控。
(4)方便实用原则：为了减少监控与施工之间的相互干扰，监控系统的安装和测试应尽量做到方便实用。
(5)经济合理原则：基坑支护系统为临时工程，监控时间较短、范围不大，量测者容易到达测点。所以考虑采取既实用又价低的器具，不过分追求“先进性”，以降低监控费用。
3.2 信息化施工方案的确定
(1)监测支护桩设计弯矩值和环梁设计内力值最大处的钢筋应力变化及测试环梁与帽梁φ30连系拉杆应力变化。
(2)在帽梁顶面四周设置观测点，观测支护桩的桩顶帽梁水平位移。
(3)管井降水过程基坑内外地下水位变化的监测。
(4)基坑周边建构筑物、地下管道沉降与裂缝观测。
(5)制订各种应急预案。
3.3 监控与险情预报限值的确定
(1)根据对支护体系内力分析，位移的大致范围在25～54mm之间，确定位移报警临界值为60mm；且最大时每天不得超过10mm，位移与开挖深度的比值范围控制在0.3%～0.7%之间。
(2)煤气管道的沉降和水平位移不得超过10mm，每天发展不得超过2mm；供水管道沉降和水平位移均不得超过30mm，每天发展不得超过5mm。
(3)邻近建筑物的沉降不得超过规范规定的变形容许值，且要求地面最大沉降量与开挖深度的比值范围控制在0.4%～0.7%之间。
(4)基坑内降水对基坑开挖引起坑外水位下降不得超过1m，每天发展不得超过500mm。
4 监督检查信息化施工方案的实施
4.1 支護桩应力测试
测点设置：如图1所示。
图1 支护系统应力测试点布置图
其中，灌注桩选四根，测点在设计弯矩值最大的-8.75m处基坑内外面的主筋上，序号为“桩1～桩8”；环梁选设计内力值较大的两处的内外主筋位置设测点，序号为“环1～环4”；连梁选了有代表性的一处内外主筋位置设测点，序号为“连1、连2”；环梁与帽梁的φ30拉杆选北、西两处测点,序号为“拉1、拉2”。
方法：在浇灌混凝土前，把XJG—2型钢弦式应力计埋设在拟定的测点位置，采用ZXY—2型振弦仪测试。
观测：观测时间根据土方开挖及基坑施工的不同阶段进行。共观测了11次，其应力变化基本与设计工况相符，且均比设计值小，说明支护结构受力稳定。
4.2 支护桩桩顶帽梁水平位移的观测
测点设置：在帽梁顶面四周设置12个观测点，序号为“位1～位12”，如图2所示。
图2 降水与位移观测点布置图
方法：测点用钢筋头埋入混凝土中，用经纬仪和水平仪观测。
观测：按每开挖一层土方观测一次，当位移数值变化大时，增加观测次数。观测周期为从土方开挖完第一层后至地下工程施工完毕。本工程共进行了7次位移观测。
4.3 基坑内外地下水位变化观测
井点布置：地下水位的变化直接关系到土方的开挖和周围环境的影响。为此，在基坑内设置降水管井13个，序号为“J1～J13”；在基坑外四周设置了3个回灌井，序号为“H1～H3”；在基坑内设置水位观测孔4个，序号为“G1～G4”；在基坑外设置水位观测孔5个，序号为“G5～G9”，要求定期观测坑内降水和坑外回灌的水位变化。
观测：要求每天对水位观测两次。第一，根据基坑内水位的观测数据，决定土方开挖计划，土方共分四步开挖；第二，根据基坑外部水位的观测数据，决定回灌水量。
应急处理：当挖完第三步土时，由于基坑渗漏水，经观测发现东侧及东南角地面水位下降较快，且出现下沉和裂缝。此时，我们一方面对发现的渗漏点及时封堵，并在水位下降较多的东部进行回灌水；另一方面，采用高压水泥注浆法加固土体，保护了基坑的安全。
5 体会与建议
通过对本工程深基坑信息化施工管理的实践，有以下几点体会：
第一，《建设工程安全生产管理条例》指出，深基坑施工属危险性较大工程，要求施工单位编制专项施工方案，并附具安全验算结果，监理应负责审核，并编制监理实施细则。目前深基坑施工中安全事故频频发生，必须引起广大工程管理者的高度重视。
第二，深基坑支护设计是至关重要的，必须严格把关。目前大部分基坑设计都是由施工单位来做的，这就给施工管理带来了较大的难度。首先应对设计方案进行专家论证，在此基础上再复核计算，然后请有资质的设计单位认可，并加盖设计专用章，才可作为有效设计。
为了确保计算的准确性，应选取合理的计算模型和计算程序，使设计计算建立在比较可靠的基础上。如本工程采用两套有限元程序进行了双重优化分析，特别是采用了目前世界上最新成果ANSYS5.5有限元软件，建立了一个支撑体系的整体模型，计算结果合理，并与实测值相接近，應值得推广。
第三，制订周密细致的深基坑施工方案，并严格审批程序，对超过一定规模的深基坑施工方案还须经专家论证。土方开挖以保证基坑支护受力均衡，力求符合设计工况，达到施工安全。实践证明，采用“分层、对称、平衡、限时”的施工方法是行之有效的。
第四，采用信息化施工的科学方法，是保证施工安全的重要环节，按《建筑基坑工程监测技术规范》的要求，从土方开挖到基础施工完毕进行全过程的监控。如本工程对支撑体系的应力、位移、邻近建筑物的沉降与裂缝、地下水位的变化等进行了监测，通过对大量的观测数据分析，成功地指导了施工。这对确保基坑稳定，及时准确地把握基坑施工中的险情，为我们及早采取有效措施，避免事故的发生，具有重要的作用。
第五，水是深基坑施工的最大隐患，如本案发生的基坑支护位移及建筑物下沉均由帷幕渗漏水所引起。所以在深基坑施工时，一要定期进行降水时水位变化的观测，以指导土方开挖进度安排；二要密切观察地下水的渗漏情况，发现隐患及时采取有效措施堵漏，以免影响支护结构的安全；三要重视降水过程对周围建构筑物的影响，及时做好回灌，确保基坑外的地下水位不得有明显的变化。
6 结语
综上所述，深基坑工程施工管理是一项系统性的工作，其涉及的领域比较广，施工难度更大。因此，须制定合理的深基坑施工方案，采用信息化施工的科学方法，并且在专家的选定、工作制度和评审流程等方面提出更深层次的探索。只有这样，才能避免施工过程中出现质量及安全事故，保证深基坑工程的质量和进度。
参考文献
[1] 卢炜.深基坑支护施工技术及安全管理实践体会[J].中国城市经济，2011年第24期
[2] 苏保华.深基坑土方施工的管理分析[J].城市建设理论研究，2012年第15期