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【摘 要】本文就复杂环境下的深基坑开挖技术展开探讨，从工程实例出发，结合工程监测、设计和施工资料，在复杂环境下深基坑挖掘控制技术的应用进行介绍，并对基坑测点布置和测试方法进行了简述。实践表明，深基坑开挖技术的应用有效保证了结构安全可靠。
【关键词】深基坑；挖掘；控制技术；测试
一、工程实例概况
本工程为某企业商务楼，共16层，总高度为55m。建筑以桩基承台为基础，地下室一层，以框架-剪力墙为上层主体结构。工程桩的有效桩长为67m，为φ900，φ800，φ700的钻孔灌注桩。本工程相对标高为﹢0.200m，基层开挖面计算表高依次为-5.950、-6.650、-8.000m（电梯井），计算开挖深度分别为6.15、6.85、8.20m（电梯井）。本工程属于二级基坑工程。
本工程建筑靠近河道，为南北向，建筑用地面积为46.8×25.8m2，工程施工地质条件：砂质粉土，较为湿润，密度适中，夹杂有部分粉砂与粘质粉土，具有较快的摇震反应和较差的韧性；杂填土以粉性土为主，密度较小，略湿，其中碎石与建筑垃圾含量约为20%，其粒径一般在200mm以内，层顶标高为6.51～6.64m，层厚为1.40～2.60m；施工区域地下水上层为空隙潜水，受大气降水影响较大，因而有较大的动态变化，其地下水位在勘测期间为1.00～1.40m，年变化幅度为0.5～0.9m。
结合以上工程数据可得，本工程基坑特点为：基坑施工深度层多为砂质粉土和杂填土，渗透性相对比较大，地下水由于临近河道往往得到较大补给量；与基坑挖掘深度相比，电梯井的开挖深度更大；基坑两侧距宿舍楼较近，其承台与桩基有较大的高差，应谨慎处理，以防对宿舍楼楼体造成安全问题。
二、基坑开挖技术措施
（一）基坑围护
采用土钉墙对基坑南北侧中段部分进行围护，使用长8000mm或6000mm、φ48mm×3.0mm的钢管作为土钉，以钢管长度方向间距600mm为轴旋转90°，并在钢管端头1.0m处设置一对φ8mm的圆孔至钢管前部。
浇筑第1层C20混凝土，厚度30～50mm，然后以20°或者15°倾角将土钉打入，土钉应呈梅花状，间距为1400mm，采用M10水泥砂浆作为土钉注浆，沿坡面悬挂φ6.5@200×500的钢筋网并固定。浇筑第2层混凝土层，厚度为100mm。
基坑的东西侧应以“[”型进行布置，围护措施为使用φ600mm钢筋混凝土钻孔灌注桩加支撑，灌注桩体的混凝土材质等级为C25，在桩面悬挂固定φ6.5@200×200的钢筋网并喷射C20混凝土，厚度为100mm，钢筋网锲入冠梁深度为150mm，使用膨胀螺栓对桩面钢筋网进行固定，在土钉墙与围护桩相接处，混凝土面层与钢筋网都应连续。以现浇筑的C30材质等级的钢筋混凝土结构为角支撑和冠梁主体。采用此围护措施，对土体位移有了较好的控制，对相邻建筑影响基本可以忽略，保证了其他楼体的安全。
（二）基坑降水
基坑施工能否顺利开展并成功，基坑降水是关键因素。本工程基坑场地具有地下水位高、含量大、渗透性好、补给丰富、较大降水面积、较深的局部降水等特点。结合本工程实际情况，采用轻型井点与自渗管井相结合的基坑降水措施，为实现截除坑外上层地下水补给的效果，应将两级轻型井点设置在基坑周围，同时基于电梯井基坑深度较大，应相应设置第三极轻型井点。以本区域工程经验为依据，自渗管井的布置可在各承台之间灵活安排，间距控制在12m左右为宜。
轻型井点按照设计要求，应采用φ48mm、长度为6000mm的滤管和长度为1200mm的钢管，以1000mm为间距进行设置，分别在标高为-0.8m、-3.08m处设置第一、二级轻型井点，同时将第三极轻型井点设置在电梯井基坑中坑位置-5.65m处；自渗管井应依据设计要求，采用φ400mm塑料管，将φ10mm@50mm×50mm圆孔沿管长方向设置，用60目的尼龙网3层和7目镀锌铁丝网1层进行外包。管井成孔φ800mm，孔底标高分别为-11.50，m和13.50m，用潜水泵在管井内进行作业。
（三）基坑监测
考虑到各种复杂因素，如地下土体的荷载条件、性质、施工环境等，即是以室内土工试验参数和地质勘察资料为依据来进行设计与施工方案的确定，在实际的施工过程中仍会出现诸多不可控因素，特别是在一些有着严格环境要求的项目，或者施工非常复杂的大型工程中，应加强对施工过程中各要素的检测，例如环境变化、土体性状变化、对附近建筑和地下设施的影响等等，这些都是工程建设中不可或缺的一环。在本文中，对地下水位监测、支撑轴力的监测、基坑附近建筑物的沉降度监测、深层侧向的土体位移监测等为本基坑工程的主要监测内容。笔者将在下文选择性地进行分析与探讨。
三、基坑测试布置与方法
（一）支撑轴力的测试
1、原理 通过导线，钢筋应力可以被钢筋应力仪测得，进而展开对钢筋应变的计算，以混凝土与钢筋共同作用原理为依据，混凝土内力和钢筋混凝土支撑内力可根据混凝土模量求得。通过导线，钢支撑的轴向应力可被轴力计直接测得。
2、测点选择 采用钢支撑中埋设的轴力计和混凝土支撑中埋设的钢筋应力计进行内力测试。在围护结构中，应在其最不利受力的位置进行轴力计和钢筋应力计的设置，并均匀分布。以设计方交予的轴力分布和结构位移图为依据进行测点埋设，共有2处。具体分布如下图1所示。
图1 监测平面布置示意图
3、钢筋应力计的安装 钢筋应力计的量程选择应以测点应力的计算值为依据，在安装前，在拉、压受力状态下进行钢筋应力计的标定。在被测主筋上进行钢筋应力计的焊接作业时，应保证在不受力状态下进行钢筋应力计的安装，尤其应避免钢筋应力计受力变弯。应将相邻钢筋与应力计导线逐段捆扎在一起，并引入地表测试匣中。在支护结构混凝土浇筑完成后，应对钢筋应力计的电路绝缘性和电阻值进行检测，做好保护与应对措施。
（二）地下水位测试
1、测试原理 采用水位计进行地下水位的测量，在水位管中放入水位计，水位计将在其金属探头与水面相接触时发出蜂鸣声，地下水位位置可由探头下沉距离测得，对基坑止水帷幕的实际效果进行检测，控制附近房屋和地下管线因基坑施工而发生沉降是观测地下水位下降的目的所在。
2、测点选择 地下水位管分布平面示意如上图1所示，应在地下10m处进行水位管埋置，所置测点共计7个。埋设完水位管后待钻孔淤实以后，进行地下水位高程的测读。
3、监测频率 基坑挖掘过程中，在正常情况下监测频率为2d监测一次；若出现工程险情，则应跟踪监测。
结语：
通过对水位变化、测斜管水平位移变化和钢筋的应力曲线分析可得：钢筋应力计与地下水位均处于安全范围，基坑土体水平位移在允许范围内，在本工程作业中未出现异常情况，挖掘工作开展较为顺利。
参考文献：
[1]施航华.复杂环境下的深基坑施工研究[J].城市，2012，（4）
[2]李航.旋喷桩在城市复杂环境下深基坑边坡支护中的应用[J].中国高新技术企业，2011，（2）
[3]梅新文.深基坑施工对零距离老建筑的风险控制[A].2008城市道桥与防洪第三届全国技术高峰论坛论文集[C].2008.
[4]李晗.高层建筑复杂环境下深基坑位移控制施工[J].中小企业管理与科技，2010，（19）
[5]付怀，董可.复杂环境条件下某深基坑支护方案设计分析[A].第十届全国地基处理学术讨论会论文集[C].2008.
[6]谢非.地下连续墙围护形式下的深基坑水下封底技术[A].第二届中日盾构隧道技术交流会论文集[C].2004.
【关键词】深基坑；挖掘；控制技术；测试
一、工程实例概况
本工程为某企业商务楼，共16层，总高度为55m。建筑以桩基承台为基础，地下室一层，以框架-剪力墙为上层主体结构。工程桩的有效桩长为67m，为φ900，φ800，φ700的钻孔灌注桩。本工程相对标高为﹢0.200m，基层开挖面计算表高依次为-5.950、-6.650、-8.000m（电梯井），计算开挖深度分别为6.15、6.85、8.20m（电梯井）。本工程属于二级基坑工程。
本工程建筑靠近河道，为南北向，建筑用地面积为46.8×25.8m2，工程施工地质条件：砂质粉土，较为湿润，密度适中，夹杂有部分粉砂与粘质粉土，具有较快的摇震反应和较差的韧性；杂填土以粉性土为主，密度较小，略湿，其中碎石与建筑垃圾含量约为20%，其粒径一般在200mm以内，层顶标高为6.51～6.64m，层厚为1.40～2.60m；施工区域地下水上层为空隙潜水，受大气降水影响较大，因而有较大的动态变化，其地下水位在勘测期间为1.00～1.40m，年变化幅度为0.5～0.9m。
结合以上工程数据可得，本工程基坑特点为：基坑施工深度层多为砂质粉土和杂填土，渗透性相对比较大，地下水由于临近河道往往得到较大补给量；与基坑挖掘深度相比，电梯井的开挖深度更大；基坑两侧距宿舍楼较近，其承台与桩基有较大的高差，应谨慎处理，以防对宿舍楼楼体造成安全问题。
二、基坑开挖技术措施
（一）基坑围护
采用土钉墙对基坑南北侧中段部分进行围护，使用长8000mm或6000mm、φ48mm×3.0mm的钢管作为土钉，以钢管长度方向间距600mm为轴旋转90°，并在钢管端头1.0m处设置一对φ8mm的圆孔至钢管前部。
浇筑第1层C20混凝土，厚度30～50mm，然后以20°或者15°倾角将土钉打入，土钉应呈梅花状，间距为1400mm，采用M10水泥砂浆作为土钉注浆，沿坡面悬挂φ6.5@200×500的钢筋网并固定。浇筑第2层混凝土层，厚度为100mm。
基坑的东西侧应以“[”型进行布置，围护措施为使用φ600mm钢筋混凝土钻孔灌注桩加支撑，灌注桩体的混凝土材质等级为C25，在桩面悬挂固定φ6.5@200×200的钢筋网并喷射C20混凝土，厚度为100mm，钢筋网锲入冠梁深度为150mm，使用膨胀螺栓对桩面钢筋网进行固定，在土钉墙与围护桩相接处，混凝土面层与钢筋网都应连续。以现浇筑的C30材质等级的钢筋混凝土结构为角支撑和冠梁主体。采用此围护措施，对土体位移有了较好的控制，对相邻建筑影响基本可以忽略，保证了其他楼体的安全。
（二）基坑降水
基坑施工能否顺利开展并成功，基坑降水是关键因素。本工程基坑场地具有地下水位高、含量大、渗透性好、补给丰富、较大降水面积、较深的局部降水等特点。结合本工程实际情况，采用轻型井点与自渗管井相结合的基坑降水措施，为实现截除坑外上层地下水补给的效果，应将两级轻型井点设置在基坑周围，同时基于电梯井基坑深度较大，应相应设置第三极轻型井点。以本区域工程经验为依据，自渗管井的布置可在各承台之间灵活安排，间距控制在12m左右为宜。
轻型井点按照设计要求，应采用φ48mm、长度为6000mm的滤管和长度为1200mm的钢管，以1000mm为间距进行设置，分别在标高为-0.8m、-3.08m处设置第一、二级轻型井点，同时将第三极轻型井点设置在电梯井基坑中坑位置-5.65m处；自渗管井应依据设计要求，采用φ400mm塑料管，将φ10mm@50mm×50mm圆孔沿管长方向设置，用60目的尼龙网3层和7目镀锌铁丝网1层进行外包。管井成孔φ800mm，孔底标高分别为-11.50，m和13.50m，用潜水泵在管井内进行作业。
（三）基坑监测
考虑到各种复杂因素，如地下土体的荷载条件、性质、施工环境等，即是以室内土工试验参数和地质勘察资料为依据来进行设计与施工方案的确定，在实际的施工过程中仍会出现诸多不可控因素，特别是在一些有着严格环境要求的项目，或者施工非常复杂的大型工程中，应加强对施工过程中各要素的检测，例如环境变化、土体性状变化、对附近建筑和地下设施的影响等等，这些都是工程建设中不可或缺的一环。在本文中，对地下水位监测、支撑轴力的监测、基坑附近建筑物的沉降度监测、深层侧向的土体位移监测等为本基坑工程的主要监测内容。笔者将在下文选择性地进行分析与探讨。
三、基坑测试布置与方法
（一）支撑轴力的测试
1、原理 通过导线，钢筋应力可以被钢筋应力仪测得，进而展开对钢筋应变的计算，以混凝土与钢筋共同作用原理为依据，混凝土内力和钢筋混凝土支撑内力可根据混凝土模量求得。通过导线，钢支撑的轴向应力可被轴力计直接测得。
2、测点选择 采用钢支撑中埋设的轴力计和混凝土支撑中埋设的钢筋应力计进行内力测试。在围护结构中，应在其最不利受力的位置进行轴力计和钢筋应力计的设置，并均匀分布。以设计方交予的轴力分布和结构位移图为依据进行测点埋设，共有2处。具体分布如下图1所示。
图1 监测平面布置示意图
3、钢筋应力计的安装 钢筋应力计的量程选择应以测点应力的计算值为依据，在安装前，在拉、压受力状态下进行钢筋应力计的标定。在被测主筋上进行钢筋应力计的焊接作业时，应保证在不受力状态下进行钢筋应力计的安装，尤其应避免钢筋应力计受力变弯。应将相邻钢筋与应力计导线逐段捆扎在一起，并引入地表测试匣中。在支护结构混凝土浇筑完成后，应对钢筋应力计的电路绝缘性和电阻值进行检测，做好保护与应对措施。
（二）地下水位测试
1、测试原理 采用水位计进行地下水位的测量，在水位管中放入水位计，水位计将在其金属探头与水面相接触时发出蜂鸣声，地下水位位置可由探头下沉距离测得，对基坑止水帷幕的实际效果进行检测，控制附近房屋和地下管线因基坑施工而发生沉降是观测地下水位下降的目的所在。
2、测点选择 地下水位管分布平面示意如上图1所示，应在地下10m处进行水位管埋置，所置测点共计7个。埋设完水位管后待钻孔淤实以后，进行地下水位高程的测读。
3、监测频率 基坑挖掘过程中，在正常情况下监测频率为2d监测一次；若出现工程险情，则应跟踪监测。
结语：
通过对水位变化、测斜管水平位移变化和钢筋的应力曲线分析可得：钢筋应力计与地下水位均处于安全范围，基坑土体水平位移在允许范围内，在本工程作业中未出现异常情况，挖掘工作开展较为顺利。
参考文献：
[1]施航华.复杂环境下的深基坑施工研究[J].城市，2012，（4）
[2]李航.旋喷桩在城市复杂环境下深基坑边坡支护中的应用[J].中国高新技术企业，2011，（2）
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[6]谢非.地下连续墙围护形式下的深基坑水下封底技术[A].第二届中日盾构隧道技术交流会论文集[C].2004.