某隧道基坑監(jiān)測(cè)及安全穩(wěn)定分析

吳曉旺，付建軍，杜學(xué)飛

（1.中鐵五局建筑公司遵義第五分公司，遵義 563000；2.中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所，武漢 430071；3.恒大地產(chǎn)集團(tuán)西安有限公司總工室，西安 710075）

某隧道基坑監(jiān)測(cè)及安全穩(wěn)定分析

吳曉旺1，付建軍2，杜學(xué)飛3

（1.中鐵五局建筑公司遵義第五分公司，遵義 563000；2.中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所，武漢 430071；3.恒大地產(chǎn)集團(tuán)西安有限公司總工室，西安 710075）

以某隧道RK2+280～+300段深基坑支護(hù)為例，介紹了樁撐支護(hù)監(jiān)測(cè)方案，并對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移及頂部沉降位移、周邊建筑物沉降位移、支撐受力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析整理。論證了樁撐支護(hù)在狹長(zhǎng)型深基坑的適用性，同時(shí)指出了樁撐支護(hù)能保證基坑工程開(kāi)挖及周邊施工。

深基坑；樁撐支護(hù)；沉降位移；施工安全

0 前 言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，世界各大城市都對(duì)地下空間進(jìn)行了不同用途的開(kāi)發(fā)利用，如地下鐵道、地下公路隧道等?；拥墓こ烫匦砸舶l(fā)生了兩方面的明顯變化：一方面基坑形狀由傳統(tǒng)的淺、矩形向深、狹長(zhǎng)形轉(zhuǎn)變；另一方面許多地鐵線路都要經(jīng)過(guò)建筑物密集群與地下管線群等，相應(yīng)的施工環(huán)境對(duì)基坑的影響越來(lái)越復(fù)雜。以上基坑工程特性的變化將影響著基坑設(shè)計(jì)的兩個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題，即土壓力模型和不同工況下支護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化形式。因此基坑開(kāi)挖現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)工作也日益受到重視。深基坑工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的目的在于確保施工期間基坑的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)體本身的安全和穩(wěn)定；確保施工影響區(qū)域內(nèi)的已有建筑物及市政管線的安全穩(wěn)定；及時(shí)為施工提供反饋信息，隨時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)資料調(diào)整施工工序，以便對(duì)可能出現(xiàn)的工程危害、周?chē)?、?gòu)筑物安全采取及時(shí)補(bǔ)救和加固措施，消除安全隱患。

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)概況

此隧道RK2+280－+300段深基坑工程所處地層結(jié)構(gòu)為典型的二元地層結(jié)構(gòu)，上部以軟－可塑粘性土為主，具有中等－中等偏高壓縮性和較低強(qiáng)度，下部以中密－密實(shí)粉細(xì)砂層為主，呈中等－低壓縮性較好強(qiáng)度，各巖土層及地層結(jié)構(gòu)及巖土工程特性見(jiàn)表1。

表1 工程土體物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)

1.2 工程特性及基坑支護(hù)

此基坑工程開(kāi)挖深度12.5m，寬39m，沿縱向延伸，屬于典型的狹長(zhǎng)型深基坑。線路左側(cè)離基坑10m處附近有6層民房。綜合上述特點(diǎn)，基坑工程重要性等級(jí)為一級(jí)。主體采用筒樁支護(hù)，使用階段不參與主體結(jié)構(gòu)受力，采用Φ1200mm，壁厚250mm的聯(lián)體筒樁，樁間距為1300mm，樁長(zhǎng)25m，設(shè)四道Φ609mm§16mm的鋼支撐，支護(hù)剖面見(jiàn)圖1。

圖1 基坑支護(hù)剖面

2. 基坑監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)分析

2.1 監(jiān)測(cè)方案

基坑監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)在于力學(xué)場(chǎng)、位移場(chǎng)監(jiān)測(cè)，而力學(xué)場(chǎng)和位移場(chǎng)是相互影響的，基坑土體內(nèi)部受力變化小，位移變化緩慢，基坑土體內(nèi)部受力變化劇烈，位移變化快。國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐及研究表明：土壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性有待考證，土體變形力學(xué)模型一直是一個(gè)爭(zhēng)議的話題，即從力學(xué)性質(zhì)變化推導(dǎo)變形存在不確定性，因此側(cè)重力學(xué)場(chǎng)監(jiān)測(cè)很難迅速指導(dǎo)施工。本工程主要側(cè)重于變形監(jiān)測(cè)，變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)，堅(jiān)持“全面監(jiān)測(cè)、重點(diǎn)突出”的原則，平面位置上力求對(duì)稱，對(duì)基坑變形發(fā)展趨勢(shì)反應(yīng)敏感。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括周邊地表沉降、周邊建筑物沉降、樁頂部水平位移和沉降監(jiān)測(cè)、支撐軸力監(jiān)測(cè)（見(jiàn)圖2）。

圖2 周邊建筑物沉降量變化曲線圖

2.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

位移監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，隨著基坑開(kāi)挖深度增加，周邊地表沉降、樁體水平位移、樁頂沉降位移和周邊建筑物沉降不斷增加，各最大值出現(xiàn)在開(kāi)挖完成后。周邊建筑物靠近基坑一側(cè)的沉降(-35mm)明顯大于遠(yuǎn)離基坑一側(cè)(-6mm)，民房墻體出現(xiàn)了裂縫，影響了建筑物安全。監(jiān)測(cè)中及時(shí)報(bào)警，建議停止施工，及時(shí)采取了注漿的補(bǔ)救措施，避免裂縫進(jìn)一步發(fā)展,確保了安全。圖2是建筑物的最終沉降結(jié)果；周邊地表沉降、樁頂水平位移呈現(xiàn)反彈趨勢(shì)，主要原因是坑底土體軸向及坑側(cè)土體側(cè)向卸荷引起的土體回彈；樁側(cè)水平位移顯示，最大位移出現(xiàn)在坑底附近，且每次支撐后最大值都出現(xiàn)在支撐面下，說(shuō)明維護(hù)墻體之深層水平位移隨開(kāi)挖呈明顯的多跨梁受力特點(diǎn)，見(jiàn)圖35。

圖3 樁頂沉降量變化曲線圖

圖4 樁側(cè)位移量變化曲線圖

圖5 周邊地表沉降量變化曲線圖

圖6內(nèi)支撐受力結(jié)果顯示，G Z C 1 4-2、GZC14-3、GZC14-4施加預(yù)應(yīng)力遠(yuǎn)沒(méi)達(dá)到設(shè)計(jì)1100kN要求，且隨著開(kāi)挖的進(jìn)行，受力不斷增加。GZC14-3表現(xiàn)極為顯著，屬于一種被動(dòng)的基坑支護(hù)，即內(nèi)支撐產(chǎn)生作用力是以筒樁產(chǎn)生位移為基礎(chǔ)的，造成此類(lèi)結(jié)果的原因可能是施工工序或接觸面質(zhì)量控制不嚴(yán)的原因，因此建議施工單位加強(qiáng)施工質(zhì)量控制；GZC14-1內(nèi)支撐軸力監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，隨著基坑開(kāi)挖，內(nèi)支撐軸力先有增加趨勢(shì)，后由于多道支撐即開(kāi)挖完成，內(nèi)支撐軸力減少到一個(gè)穩(wěn)定值，一直維持在1800kN左右。表明在多道內(nèi)支撐支護(hù)體系中，第一道支撐的功能發(fā)揮對(duì)保證整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全尤為重要。

圖6 內(nèi)支撐受力時(shí)間變化曲線圖

3 結(jié)語(yǔ)

（1）在符合當(dāng)前相關(guān)規(guī)范規(guī)程前提下，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)著重考慮邊坡變形特性，因?yàn)楸O(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形速率、變形量都對(duì)基坑安全有預(yù)報(bào)作用，有目的地選取特征點(diǎn)位，可對(duì)基坑邊坡進(jìn)行準(zhǔn)確及時(shí)地監(jiān)控。

（2）狹長(zhǎng)型深基坑采用樁撐支護(hù)，既能有效控制樁基變形，又能節(jié)儉工程費(fèi)用，可以使工程費(fèi)用、質(zhì)量、進(jìn)度目標(biāo)最優(yōu)化。

（3）根據(jù)監(jiān)測(cè)反饋信息，及時(shí)調(diào)整、修改支護(hù)設(shè)計(jì)，切實(shí)做好信息化施工，可以確?；庸こ贪踩?，為提高工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

[1] 劉建航,侯學(xué)淵.基坑工程手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997.

[2] 趙明階,何光春,王多垠.邊坡工程處理技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2003.

[3] 夏才初,李永盛.地下工程測(cè)試?yán)碚撆c監(jiān)測(cè)技術(shù)[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1998.

[4] 王 浩,覃衛(wèi)民,湯 華.關(guān)于深基坑施工監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀的一些探討[J].巖土工程學(xué)報(bào)（增刊）.2006（28）.

[5] GJ 120-99,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[6] DB 42/ 159-1998,深基坑工程技術(shù)規(guī)定[S].

[7] JGJ/ T 8-97J,建筑變形測(cè)量規(guī)程[S].

Monitoring and Stability Analysis on A Tunnel Foundation Pit

WU Xiaowang1, FU Jianjun2, DU Xuefei3
(1.The Fifth Subcompany of China Railway NO.5 Engineering Group Co. Ltd, Zunyi, Guiyang 563000; 2. Institute of Rock and Soil Mechanics, CAS, Wuhan, Hunan 430071; 3. Xi’an Subcompany of Evergrande Real Estate Group, Xi’an Shaanxi 710075)

Taking the tunnel RK2+280 +300 section in a foundation pit as an example, this paper introduced a monitoring program for the pile-bracing system, and carried out some monitoring data, including the horizontal displacement and displacement at the top of the pile pit structure, surface settlement of surrounding buildings, supporting ability. Through analyzing the applicability of the strip-type support used in the deep narrow excavation, this paper pointed out that the strip-type support can guarantee safety of excavation and construction security.

foundation pit; pile-bracing system; displacement of settlement; construction security

TU198

A

1007-1903(2009)03-0026-03