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摘要：通过对广州某深基坑工程设计、施工和监测实例分析，介绍优化设计以及信息化施技术工在深基坑工程中的应用。实践证明，在类似工程条件下采用以桩锚加放坡为基础的复合型支护设计是科学合理的。同时，信息化施工技术在该工程中的运用收到了预期的效果，其经验值得推广。
關键词：信息化施工、复合型、深基坑支护。
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
随着我国城市化进程的快速推进，城区土地资源紧张，深基坑工程已成为工程界热门课题。因为基坑工程成本较高，且属于临时性工程，所以投资者对控制投资造价、优化工程设计要求很高。
深基坑支护结构在土方开挖过程中的受力状态是不断在改变，呈现动态变化特点。所以在施工过程中应注重过程监控、信息反馈、过程优化设计。
工程概况
广州某工程为一商住超高层建筑群，地下室2层，设计基坑开挖深度为8.0m，基坑开挖面积达80376平方米，基坑边周长总计1256米。基坑安全等级为一级。
拟建场区北侧、东侧、南侧均为市政道路，场地北侧道路上有一污水管道，东侧道路有一大断面管廊及电力、通信、雨水、污水等管线，场地南侧道路有两条大尺寸管廊和污水、雨水管线且距离基坑较近，场地西侧为河流，河流顶宽度约为30m，底部宽度约15m，河水深度约为2m。综上所述，拟建场区周边条件极为复杂，具体位置如图1所示。
表层填土下有一层较厚的淤泥，厚度变化在3.40m~17.00m之间变化，平均厚度为7.48m。
场区内地下水的埋深介于2.10m~2.60m之间，标高为4.8~5.3m。场地地下水类型为第四水系孔隙水和基岩裂隙水，主要含水层为中砂层，主要补给来源为雨水。
图1 基坑平面图
支护设计方案选型
根据地质条件和开挖深度，有三种支护方式可供选择：放坡、土钉墙和桩锚，经过设计人员仔细研究地勘资料以及现场实地查勘，认为采用单一的支护形式要么支护结构形式不能满足安全施工的要求，要么经济性不合理。经过多次优化，基坑统一放坡开挖3M。放坡开挖后，D至G支护段采用二级放坡方式开挖，其余支护段采用桩锚：
①AB段放坡开挖3m，一级坡底采用微型搅拌桩加锚索支护；②BCD段放坡开挖3m，一级坡底采用钻孔灌注桩加锚索支护；③DEFG段采用二级放坡；④GHJA段放坡开挖3m，坡底钻孔灌注桩加锚索支护。
基坑支护结构施工要点
水泥搅拌桩施工
水灰比0.40～0.55，拌和时间不得少于3分钟，防止离析。
成桩要控制搅拌桩机的提升速度和搅拌次数，快进慢拔，提升速度保持每搅拌一圈不大于15mm，最后一次为反旋提升搅拌，提升速度不大于0.5m/min。
成桩过程中严格控制桩机垂直度，倾斜度不得超过1%。
为保证桩端施工质量，应桩座底喷浆30s以上，使浆液完全到达桩底，然后再均匀搅拌提升，到达桩顶设计标高时，搅拌数秒，保证桩头均匀密实。
施工时因故停浆，宜将搅拌轴下沉至停浆点以下0.5m，等恢复供浆时间再喷浆提升，各桩之间的搭接时间不应超过24h，否则与第二根桩无法搭接，应在设计单位认可后，采取中间补桩及注浆等措施。
钻孔灌注桩
灌注时要十分注意防止断桩。为了防止断桩、夹泥事故，施工中要采取如下的有效的预防措施：
灌注前应很好地清孔；灌注时速度要快，应保证在适当的灌注时间内灌注完毕；提升不可过猛；若遇堵管尽量不采用将导管提出的办法解决；要准确测量砼面；要保证设备的正常工作；要有备用设备；要注意天气预报，合理安排灌注时间。
当灌注中途导管因上述原因提离了砼面而形成断桩，如混杂泥浆的砼层不厚，能将导管插入并穿透此层到达完好的砼内时，则重新插入导管。但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。由于不可能将导管内水完全抽干，续灌的砼配合比应增加水泥量提高稠度，以后的砼可恢复正常的配合比。若砼面在水面以下不很深，且尚未初凝时，可于导管底部设置隔水塞，将导管重新插入砼内，导管上面要加压力，以克服水的浮力，导管内装满砼后，稍提导管，利用砼自身力将底塞压出，然后继续灌注。
锚索
预应力锚索施工的最关键要点在于如何控制预应力损失。预应力损失主要表现为预应力锚索施工完毕后预应力筋松弛，应力值达不到设计值。
1、预应力锚索的应力损失的主要原因分析
①锚具滑丝或钢绞线(钢丝束)内有断丝。②钢绞线(钢丝)的松弛率超限；③量测表数值有误，实际张拉值偏小；④锚具下混凝土局部破坏变形过大；⑤钢索与孔道间摩阻力过大。⑥围岩发生位移以及钢绞线松弛；⑦混凝土的干缩、徐变，岩体的流变等因素的影响。⑧锚具变形与压密、预应力筋回缩和接缝压密引起的应力损失。
2、预应力损失控制措施
预应力锚索的锚固荷载的变化可以分为3个主要阶段：即快速下降阶段、波动变化阶段与稳定变化阶段；控制预应力锚索锚固长期荷载的因素主要为钢铰线松弛、岩体蠕变、温度变化等。
（1）减少锚具变形与压密、预应力筋回缩和接缝压密引起的应力损失， 可采用超张拉的方法弥补其产生的应力损失；注意选用变形值较小的锚具，对于短小构件尤为重要。
（2）对围岩条件的观察。必须将锚头锚于坚硬的岩体中，使锚索有稳定的根基。外锚端也必须坚实，以避免应力集中区岩体徐变过大，增加应力损失。
（3）选择适宜的时间对锚索张拉或补偿张拉。首先在安装时进行超张拉，并持荷一段时间，如果反复超张拉二次，效果更为显著；更重要的是在施工后，应在部分初期应力损失完成后，进行补偿张拉，且张拉时间不宜拖得太久。一般在3～30天进行较合适，补偿张拉次数越多，效果越好，可补偿70 %以上的应力损失。
（4）根据锚索和锚杆延伸率的不同，采取各种手段在锚索托梁上加垫木坯等物品，或在托梁上焊接变形角，以增加锚索的吸收变形，最大限度地保证锚索的支护效果。
信息化施工技术的应用
基坑开挖过程中，严格按照监测方案对基坑进行监测，及时掌握基坑支护结构变形情况。该基坑监测项目主要有基坑顶水平位移观测、基坑顶沉降观测、周边建筑物变形观测、道路及管线沉降观测、水位观测、测斜、锚固力测试等项目。
根据基坑监测数据，整个基坑支护结构在开挖过程中处于可控的状态，体现出支护结构选型的合理性和科学性。另外，局部位置出现短暂的失稳也通过参建单位的共同努力被完美的克服。2012年6月11日，监测数据显示，西北角局部支护段（AB段1-1）出现过大变形趋势，现场根据这一情况暂停该部位的开挖，局部土方回填反压，并邀请设计单位到现场商定加固方案。
图2 AB段1-1支护边壁位移变化图
施工单位在加固方案的指导下沿原有腰梁靠基坑内边打入工字钢支撑，增加两道10#槽钢腰梁，腰梁与钢花管焊接，钢花管锚入土层斜拉。工字钢与砼腰梁之间回填土方，并垂直打入钢花管，进行高压注浆，即采用软土固化的方式进行加固。通过加固，支护结构的变形得到稳定控制。后续的监测数据表明，加固效果明显，最大变形值处于稳定状态。
结语
实践表明，本工程的支护结构的优化设计选型是科学合理的，达到了预期的效果。同时，开展基坑监测工作是深基坑工程信息化施工技术的具体实践。基坑监测可为基坑施工提供最直接的支护结构变形信息，为现场施工管理提供强有力的支撑，同时也能为基坑支护结构优化提供有效的数据。也可为工程抢险加固提供全方位的信息。信息化施工技术在该基坑工程的成功应用，对深大基坑工程设计和施工具有较为深远的影响，其实践经验可为类似工程的设计及施工可提供有价值的借鉴。
参考文献
[1] JGJ120-2007. 建筑基坑支护技术规程
[2] GB 50497-2009. 建筑基坑工程检测技术规范
[3] 余永祯，周世明等. 建筑施工手册. 北京：中国建筑工业出版社，2003
關键词：信息化施工、复合型、深基坑支护。
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
随着我国城市化进程的快速推进，城区土地资源紧张，深基坑工程已成为工程界热门课题。因为基坑工程成本较高，且属于临时性工程，所以投资者对控制投资造价、优化工程设计要求很高。
深基坑支护结构在土方开挖过程中的受力状态是不断在改变，呈现动态变化特点。所以在施工过程中应注重过程监控、信息反馈、过程优化设计。
工程概况
广州某工程为一商住超高层建筑群，地下室2层，设计基坑开挖深度为8.0m，基坑开挖面积达80376平方米，基坑边周长总计1256米。基坑安全等级为一级。
拟建场区北侧、东侧、南侧均为市政道路，场地北侧道路上有一污水管道，东侧道路有一大断面管廊及电力、通信、雨水、污水等管线，场地南侧道路有两条大尺寸管廊和污水、雨水管线且距离基坑较近，场地西侧为河流，河流顶宽度约为30m，底部宽度约15m，河水深度约为2m。综上所述，拟建场区周边条件极为复杂，具体位置如图1所示。
表层填土下有一层较厚的淤泥，厚度变化在3.40m~17.00m之间变化，平均厚度为7.48m。
场区内地下水的埋深介于2.10m~2.60m之间，标高为4.8~5.3m。场地地下水类型为第四水系孔隙水和基岩裂隙水，主要含水层为中砂层，主要补给来源为雨水。
图1 基坑平面图
支护设计方案选型
根据地质条件和开挖深度，有三种支护方式可供选择：放坡、土钉墙和桩锚，经过设计人员仔细研究地勘资料以及现场实地查勘，认为采用单一的支护形式要么支护结构形式不能满足安全施工的要求，要么经济性不合理。经过多次优化，基坑统一放坡开挖3M。放坡开挖后，D至G支护段采用二级放坡方式开挖，其余支护段采用桩锚：
①AB段放坡开挖3m，一级坡底采用微型搅拌桩加锚索支护；②BCD段放坡开挖3m，一级坡底采用钻孔灌注桩加锚索支护；③DEFG段采用二级放坡；④GHJA段放坡开挖3m，坡底钻孔灌注桩加锚索支护。
基坑支护结构施工要点
水泥搅拌桩施工
水灰比0.40～0.55，拌和时间不得少于3分钟，防止离析。
成桩要控制搅拌桩机的提升速度和搅拌次数，快进慢拔，提升速度保持每搅拌一圈不大于15mm，最后一次为反旋提升搅拌，提升速度不大于0.5m/min。
成桩过程中严格控制桩机垂直度，倾斜度不得超过1%。
为保证桩端施工质量，应桩座底喷浆30s以上，使浆液完全到达桩底，然后再均匀搅拌提升，到达桩顶设计标高时，搅拌数秒，保证桩头均匀密实。
施工时因故停浆，宜将搅拌轴下沉至停浆点以下0.5m，等恢复供浆时间再喷浆提升，各桩之间的搭接时间不应超过24h，否则与第二根桩无法搭接，应在设计单位认可后，采取中间补桩及注浆等措施。
钻孔灌注桩
灌注时要十分注意防止断桩。为了防止断桩、夹泥事故，施工中要采取如下的有效的预防措施：
灌注前应很好地清孔；灌注时速度要快，应保证在适当的灌注时间内灌注完毕；提升不可过猛；若遇堵管尽量不采用将导管提出的办法解决；要准确测量砼面；要保证设备的正常工作；要有备用设备；要注意天气预报，合理安排灌注时间。
当灌注中途导管因上述原因提离了砼面而形成断桩，如混杂泥浆的砼层不厚，能将导管插入并穿透此层到达完好的砼内时，则重新插入导管。但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。由于不可能将导管内水完全抽干，续灌的砼配合比应增加水泥量提高稠度，以后的砼可恢复正常的配合比。若砼面在水面以下不很深，且尚未初凝时，可于导管底部设置隔水塞，将导管重新插入砼内，导管上面要加压力，以克服水的浮力，导管内装满砼后，稍提导管，利用砼自身力将底塞压出，然后继续灌注。
锚索
预应力锚索施工的最关键要点在于如何控制预应力损失。预应力损失主要表现为预应力锚索施工完毕后预应力筋松弛，应力值达不到设计值。
1、预应力锚索的应力损失的主要原因分析
①锚具滑丝或钢绞线(钢丝束)内有断丝。②钢绞线(钢丝)的松弛率超限；③量测表数值有误，实际张拉值偏小；④锚具下混凝土局部破坏变形过大；⑤钢索与孔道间摩阻力过大。⑥围岩发生位移以及钢绞线松弛；⑦混凝土的干缩、徐变，岩体的流变等因素的影响。⑧锚具变形与压密、预应力筋回缩和接缝压密引起的应力损失。
2、预应力损失控制措施
预应力锚索的锚固荷载的变化可以分为3个主要阶段：即快速下降阶段、波动变化阶段与稳定变化阶段；控制预应力锚索锚固长期荷载的因素主要为钢铰线松弛、岩体蠕变、温度变化等。
（1）减少锚具变形与压密、预应力筋回缩和接缝压密引起的应力损失， 可采用超张拉的方法弥补其产生的应力损失；注意选用变形值较小的锚具，对于短小构件尤为重要。
（2）对围岩条件的观察。必须将锚头锚于坚硬的岩体中，使锚索有稳定的根基。外锚端也必须坚实，以避免应力集中区岩体徐变过大，增加应力损失。
（3）选择适宜的时间对锚索张拉或补偿张拉。首先在安装时进行超张拉，并持荷一段时间，如果反复超张拉二次，效果更为显著；更重要的是在施工后，应在部分初期应力损失完成后，进行补偿张拉，且张拉时间不宜拖得太久。一般在3～30天进行较合适，补偿张拉次数越多，效果越好，可补偿70 %以上的应力损失。
（4）根据锚索和锚杆延伸率的不同，采取各种手段在锚索托梁上加垫木坯等物品，或在托梁上焊接变形角，以增加锚索的吸收变形，最大限度地保证锚索的支护效果。
信息化施工技术的应用
基坑开挖过程中，严格按照监测方案对基坑进行监测，及时掌握基坑支护结构变形情况。该基坑监测项目主要有基坑顶水平位移观测、基坑顶沉降观测、周边建筑物变形观测、道路及管线沉降观测、水位观测、测斜、锚固力测试等项目。
根据基坑监测数据，整个基坑支护结构在开挖过程中处于可控的状态，体现出支护结构选型的合理性和科学性。另外，局部位置出现短暂的失稳也通过参建单位的共同努力被完美的克服。2012年6月11日，监测数据显示，西北角局部支护段（AB段1-1）出现过大变形趋势，现场根据这一情况暂停该部位的开挖，局部土方回填反压，并邀请设计单位到现场商定加固方案。
图2 AB段1-1支护边壁位移变化图
施工单位在加固方案的指导下沿原有腰梁靠基坑内边打入工字钢支撑，增加两道10#槽钢腰梁，腰梁与钢花管焊接，钢花管锚入土层斜拉。工字钢与砼腰梁之间回填土方，并垂直打入钢花管，进行高压注浆，即采用软土固化的方式进行加固。通过加固，支护结构的变形得到稳定控制。后续的监测数据表明，加固效果明显，最大变形值处于稳定状态。
结语
实践表明，本工程的支护结构的优化设计选型是科学合理的，达到了预期的效果。同时，开展基坑监测工作是深基坑工程信息化施工技术的具体实践。基坑监测可为基坑施工提供最直接的支护结构变形信息，为现场施工管理提供强有力的支撑，同时也能为基坑支护结构优化提供有效的数据。也可为工程抢险加固提供全方位的信息。信息化施工技术在该基坑工程的成功应用，对深大基坑工程设计和施工具有较为深远的影响，其实践经验可为类似工程的设计及施工可提供有价值的借鉴。
参考文献
[1] JGJ120-2007. 建筑基坑支护技术规程
[2] GB 50497-2009. 建筑基坑工程检测技术规范
[3] 余永祯，周世明等. 建筑施工手册. 北京：中国建筑工业出版社，2003