環(huán)形支撐在深基坑施工過程中監(jiān)測數據的分析

張武軍

（上海申元巖土工程有限公司，上海200041）

1 引言

一個項目的開展、設計根據項目的特點、變形的要求以及為業(yè)主經濟方面的考慮，設計一套安全度較高、施工速度快的支撐體系。我們常見的支撐體系有：地下連續(xù)墻支護、圍護排樁支護、鋼筋混凝土支撐體系、鋼支撐體系、放坡支護以及簡單的水平支撐體系等等[2]。

2 寶山區(qū)淞南鎮(zhèn)N12-0102單元03-01地塊項目基坑監(jiān)測實例

2.1 工程概況

本工程建設場地位于寶山區(qū)國帆路、丁巷宅路、瑞吉路及淞行路合圍地塊內，項目用地面積約6.7萬㎡，在建項目總建筑面積約13.4萬㎡，地下建筑面積約8.43萬㎡，地上建筑由1幢16層商務辦公樓、3幢11～15層小型辦公樓、4幢17～35層公寓式辦公樓，共8幢樓組成，項目整體設置兩層地下室。本工程平面位置示意圖如圖1。

本工程基坑安全等級：本工程開挖深度9.25～10.85m，根據上海市《基坑工程技術規(guī)范》，基坑工程安全等級劃分為二級。

圖1 工程平面位置示意圖

本工程基坑西側原水管及工作井與基坑最小距離約11.9m，位于1倍開挖深度范圍外，基坑工程環(huán)境保護等級劃分為二級。

2.2 工程圍護及支護形式

本工程Ⅰ期基坑圍護方案：淺層卸土放坡+灌注排樁結合多軸水泥土攪拌樁止水帷幕+一道水平鋼筋混凝土支撐,支撐平面布置以對撐+兩個半圓環(huán)+角撐+邊桁架的形式；淺層卸土2.5m，按1：1.5放坡，基坑南側設置7m平臺，基坑東側和北側設置5m平臺。

Ⅱ期基坑圍護方案采用：灌注排樁結合多軸水泥土攪拌樁止水帷幕+兩道水平鋼筋混凝土支撐。

2.3 監(jiān)測項目及重點內容

監(jiān)測工作為實時信息反饋，及時對施工及設計方案進行指導及驗證，而設計及施工單位在收到監(jiān)測數據時，又依據監(jiān)測數據對施工方案及設計方案進行調整、優(yōu)化。通過對支護結構和周圍環(huán)境的監(jiān)測，能隨時掌握土層和支護結構內力的變化情況，以及對坑外土體放坡位移的監(jiān)測，鄰近建筑物、地下管線和道路的變形情況，將監(jiān)測數據與設計計算值進行對比和分析，隨時采取必要的技術措施，以保證在基坑施工過程中，不會對圍護本身及環(huán)境造成不利影響[1]。

2.4 監(jiān)測數據分析

本工程監(jiān)測周期歷時17個月左右。根據時間節(jié)點，將工程劃分為三個周期：第一周期為樁基施工至首層土方開挖完成；第二周期為土方開挖至底板混凝土澆搗完成；第三周期為地下結構施工至土體回填完成。

2.4.1 墻體測斜監(jiān)測數據分析（圖2，圖3）

本項監(jiān)測內容于2017年2月10日開始，至2017年7月10日大底板混凝土完成施工。從歷時曲線圖上可以看出，土方開挖打破坑內外荷載平衡而引起圍護體系向基坑內側發(fā)生位移，土方在開挖初期，坑外土壓力的突然釋放，致使各測點均產生了相對較大的變形趨勢，局部點位已達設計累計報警值，我方已在第一時間通知各方，加快施工進度，采取相應的技術措施，最大程度地減小對圍護體系的影響。隨著土方開挖的不斷加深，各測點的最大位移點逐漸下移，位于開挖面以下3～5米，說明基坑開挖過程中隨著深度的不斷加深，墻后主動土壓力在縱深方向也在不斷增大。至大底板混凝土澆搗完成，各測點基本上趨于穩(wěn)定。

至2017年11月11日，本項監(jiān)測工作完成，從歷時曲線圖上可以得出，在地下結構施工期間，各測點均變化不大；在支撐拆除過程中，坑內支撐體系力度的釋放，坑外土壓力向坑內位移，產生一定的變形趨勢，待支撐拆除完成，受擾動的土體重新固結，各測點達到相對穩(wěn)定值。

2.4.2 圍護樁頂位移監(jiān)測數據分析（圖4，圖5）

從歷時曲線圖上可以看出，基坑開挖卸荷打破圍護墻前后土壓力平衡后，在墻后土壓力作用下，圍護墻向基坑內側移動，圍護墻頂產生水平位移，這是土壓力載荷作用下的正常反應；另一方面，隨著坑內土體的回彈，圍護體系也會出現上浮現象。由于本基坑開挖面積大、圍護延伸長、支撐跨度大、土方開挖較深等因素的影響，圍護墻頂水平位移在土開挖過程中產生了較大的變形趨勢，與墻體測斜監(jiān)測數據相符。進行地下結構施工過程中，因上部荷載的加大，墻項垂直位移整體處于下降趨勢。在支撐拆除過程中，樁頂水平位移均產生了較大的變形趨勢，整體向坑內位移，與測斜數據相符，待土體重新固結，各測點已相對穩(wěn)定。

2.4.3 立柱、環(huán)撐監(jiān)測數據分析

圖2 墻體CX5測斜孔歷時曲線圖

圖3 墻體CX18測斜孔歷時曲線圖

圖4 圍護樁垂直位移歷時曲線圖

圖5 圍護樁水平位移歷時曲線圖

在土方在開挖期間，坑內大量土方卸載，勢必會引起坑底土體的回彈，進而帶動立柱樁抬升。通過立柱頂部的垂直位移監(jiān)測，間接掌握坑內隆起情況。土方在開挖初期，下方土體會產生較大的力度釋放，變形趨勢較為明顯。隨著土方開挖完成，墊層澆筑后，各測點已相對穩(wěn)定；在地下結構施工過程中，受上部荷載的加大，各測點處于穩(wěn)定的下降趨勢，均變化不大。

2.4.4 支撐軸力監(jiān)測數據分析（圖6，圖7）

從數據及曲線圖上可以得出：①兩個半圓環(huán)內徑環(huán)整體處于受壓趨勢，并且軸力值接近，受力均勻。②半圓環(huán)外徑因支撐的跨度，施工的進度以及施工面的影響，受力不同。③對撐在整個施工期間，受力均勻，未出現不正常的監(jiān)測數據。④變化趨勢為土方開始施工，軸力值迅速增大，并且隨著土方面積的擴大，深度的加深，變化趨勢持續(xù)增大，待土方開挖完成，軸力達到最高峰值，趨于穩(wěn)定。結構施工過程中，軸力值較為平穩(wěn)，變化不大。

2.4.5 坑外水位監(jiān)測數據分析

水位變化主要與外圍地下水補給及圍護止水效果有關，在止水效果固定的情況下，雨天地下水位會有明顯上升；在相同天氣條件下，若止水帷幕出現滲漏或徑流，坑外水位就會處于下降趨勢。在施工期間局部點位下降速率過大，主要因圍護體系產生了滲漏及徑流有關，待堵漏及時形成后，各測點均已穩(wěn)定。

2.4.6 坡頂位移監(jiān)測數據分析

在土方開挖初期，各測點相對穩(wěn)定，變化不大；隨著開挖深度的加深，施工周期的延長，各測點均產生了明顯的下降趨勢；隨著后續(xù)施工的進行，土方開挖的不斷加深，外側土壓力的增大，圍護體系向坑內產生了相對較大的位移，致使坑外坡頂垂直及水平位移均產生了一定的變形趨勢，待底板混凝土澆搗完成，各測點相對穩(wěn)定。

圖6 支撐軸力監(jiān)測數據

圖7 支撐軸歷時曲線圖

2.4.7 地表、管線垂直位移監(jiān)測數據分析

2016年8月26日至2016年10月15日本工程進行樁基施工，局部點位因土體加固的影響，監(jiān)測點位整體處于上升趨勢，變化速率正常。

2016年10月15日至2017年2月10日進行首層土方開挖施工，隨著土方開挖的進行，外側土壓力的增大，并且因重載車載的碾壓，各監(jiān)測點位產生了明顯的下降趨勢，局部點位下降速率過大，致使在較短的時間內局部點位達到累計報警值，我方已在第一時間通知各方對周邊重荷載區(qū)域進行重點保護。

2017年2月10日至7月10日進行第二層土方開挖施工，從曲線圖得出，土方開挖打破坑內外荷載平衡而引起圍護體系向基坑內側發(fā)生位移，致使外側土體產生一定的位移量，各測點趨于下降趨勢，并且隨著土方開挖深度的不斷加深，圍護墻體變形繼續(xù)增大，外側土體向坑內位移，位置大致在管口以下5～8米左右，因位移的深度距±0.00地面有一定的距離，致使在前期施工過程中，管線、地表位移的變形未能全部反映到監(jiān)測數據中。隨著施工的進行、時間的推移，下方的位移量慢慢延續(xù)至頂部，致使在后續(xù)的施工過程中各測點的日變化及累計變化繼續(xù)增大。

在地下結構施工期間，各測點相對穩(wěn)定，主要變形因施工周期的延長而產生平穩(wěn)下降趨勢。

2.4.8 建筑垂直位移監(jiān)測數據分析

北側公交車站建筑主體在本工程施工過程中，各監(jiān)測點位影響不大。西南角業(yè)主辦公室受土體的擾動，在施工期間，出現了較大的下降趨勢，變化速率正常。

3 結論

通過對本工程的監(jiān)測數據分析，可以認為：

①環(huán)形支撐體系在深基坑施工過程中對圍護體本身及環(huán)境的影響并不大，所產生的變形和影響，尚屬正常。②監(jiān)測為施工提供了必要的信息，起到了施工“眼睛”的作用，為施工的順利進行和工程的安全提供了保證。③監(jiān)測成果表明，應用先進的監(jiān)測儀器及時獲取信息（監(jiān)測數據），對信息進行科學的管理和使用為施工提供了有力的保障。④本工程的各種原始記錄和計算成果均經檢查和校核，所提供的各項監(jiān)測數據均真實準確，因而可供設計和施工參考之用。