深基坑工程施工監(jiān)測(cè)與成果分析

摘要：本文介紹了某深基坑工程的支護(hù)施工及監(jiān)測(cè)，并對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，在深基坑工程施工中，時(shí)空效應(yīng)顯著，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)和施工方案要求，盡量減小無支撐暴露時(shí)間。

關(guān)鍵詞：深基坑 變形監(jiān)測(cè) 時(shí)空效應(yīng)

0 引言

隨著城市建設(shè)規(guī)模的不斷發(fā)展，基坑工程呈現(xiàn)出了開挖面積大、開挖深度深、形狀復(fù)雜、支護(hù)結(jié)構(gòu)型式多樣和周邊環(huán)境保護(hù)要求嚴(yán)格等特點(diǎn)，但是由于城市建設(shè)用地的局限性，周邊環(huán)境的嚴(yán)峻性以及深基坑在開挖過程中所涉及場(chǎng)地地質(zhì)條件的復(fù)雜性和不確定性，深基坑工程仍然是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性、高風(fēng)險(xiǎn)性、高難度的巖土工程技術(shù)熱點(diǎn)課題[1，2]。

本文結(jié)合上海市某深基坑工程，介紹了深基坑工程的支護(hù)設(shè)計(jì)和監(jiān)測(cè)方案，并對(duì)支護(hù)體系在基坑開挖和底板施工完成后一個(gè)月內(nèi)的主要內(nèi)力和變形監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行了分析。

1 工程概況

本工程±0.000相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高3.960，自然地坪相對(duì)標(biāo)高-0.7m，基坑設(shè)計(jì)時(shí)取自然地面絕對(duì)標(biāo)高為3.660m。

根據(jù)勘探時(shí)現(xiàn)場(chǎng)土層鑒別、原位測(cè)試和土工試驗(yàn)成果綜合分析，本場(chǎng)地地基土在80m深度范圍內(nèi)的地層主要有粘性土、粉性土和砂土組成。

場(chǎng)地承壓含水層為第⑦1層，層頂最淺埋深35.2m，勘察期間水位埋深穩(wěn)定在5.1~6.1m。由于本工程基坑開挖為15.4m左右，按最不利承壓水埋深考慮（即承壓水頭埋深3m），故基坑開挖15.4m時(shí)，場(chǎng)地內(nèi)第⑦層中的承壓水不會(huì)對(duì)本工程基坑產(chǎn)生不利影響。局部深坑開挖前在深坑區(qū)域旁設(shè)置一定數(shù)量的降壓井，并進(jìn)一步探明承壓水情況，必要時(shí)采取降低承壓水。

本基坑工程南側(cè)緊鄰軌道交通10號(hào)線隧道，其埋深10.4m~13.4m，距地墻最近處約6.2m，基坑?xùn)|、西、北三側(cè)均為2~3層保護(hù)建筑，其中東北角民房距地墻最近處約8.0m。場(chǎng)地下原有473根鉆孔灌注樁，原有老樁樁長40m，樁徑800mm，基坑開挖過程中需對(duì)影響施工的原有老樁進(jìn)行處理。

本工程基坑采用地下連續(xù)墻加鋼筋砼支撐作為支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，采用明挖順作法施工，深坑開挖深度為15.7m，淺坑開挖深度為12.4m。深坑4道鋼筋砼支撐，分五層土體開挖；淺坑3道鋼筋砼支撐，分四層土體開挖。開挖及支撐施工遵循：分層、分塊、留土護(hù)壁、對(duì)稱、限時(shí)開挖支撐的原則?；悠矫嫘螤罴爸ёo(hù)結(jié)構(gòu)測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

表1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)內(nèi)容

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2 支護(hù)體系監(jiān)測(cè)內(nèi)容及技術(shù)要求

2.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

根據(jù)《基坑工程施工監(jiān)測(cè)規(guī)程》（DG/TJ08—2001—2006）及《基坑監(jiān)測(cè)規(guī)范（GB50497—2009），結(jié)合本工程自身特點(diǎn)、周邊環(huán)境的實(shí)際情況和已有的工程經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)確定的本基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目內(nèi)容、布點(diǎn)原則、控制指標(biāo)及監(jiān)測(cè)頻率，本基坑工程支護(hù)體系的監(jiān)測(cè)內(nèi)容如表1所示。

2.2 監(jiān)測(cè)技術(shù)要求

根據(jù)相關(guān)規(guī)范、規(guī)程要求，結(jié)合本工程的具體情況，制定如下技術(shù)要求：①基準(zhǔn)點(diǎn)在施工前埋設(shè)，經(jīng)觀測(cè)確定其穩(wěn)定后方可投入使用，基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)3個(gè)，并設(shè)置在施工影響范圍外，監(jiān)測(cè)期間定期聯(lián)測(cè)以檢測(cè)其穩(wěn)定性，確保在整個(gè)施工期間正常使用。②各類傳感器在埋設(shè)安裝前進(jìn)行重復(fù)標(biāo)定。③各類測(cè)量儀器需滿足設(shè)計(jì)要求外，每年由國家法定計(jì)量單位進(jìn)行校驗(yàn)、校正并出具合格證。④監(jiān)測(cè)工作由固定監(jiān)測(cè)人員和儀器設(shè)備進(jìn)行，采用相應(yīng)的觀測(cè)方法和觀測(cè)路線在基本相同的情況下施測(cè)。⑤各測(cè)點(diǎn)埋設(shè)完畢且達(dá)到穩(wěn)定后，初始值測(cè)試不少于3次，取平均值作為原始基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。⑥加強(qiáng)測(cè)點(diǎn)保護(hù)力度，發(fā)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)破壞及時(shí)采取補(bǔ)救措施，并確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性和有效性。

3 支護(hù)體系監(jiān)測(cè)成果分析

本工程深基坑于2011年7月21日開始開挖，底板于2011年11月23日澆筑施工完成，本文主要對(duì)2011年12月23日之前的支護(hù)體系相關(guān)監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行分析。

各層土方開挖及支撐施工時(shí)間段如下：

第一層土方開挖及支撐施工起止時(shí)間:2011年6月3日—2011年7月14日，歷時(shí)42天。

第二層土方開挖及支撐施工起止時(shí)間:2011年7月22日—2011年8月30日，歷時(shí)40天。

第三層土方開挖及支撐施工起止時(shí)間:2011年8月29日—2011年9月19日，歷時(shí)22天。

第四層土方開挖及支撐施工起止時(shí)間:2011年9月17日—2011年10月14日，歷時(shí)28天。

第五層土方開挖及底板施工起止時(shí)間:2011年10月15日—2011年11月23日，歷時(shí)40天。

3.1 支撐軸力

對(duì)支撐軸力，本文主要對(duì)第一、第二和第三道支撐軸力較大的測(cè)點(diǎn)變化情況進(jìn)行分析，截止本工程底板澆筑施工完成后一個(gè)月的支撐軸力較大的測(cè)點(diǎn)變化情況如圖2所示。

從圖2中可看出，隨著開挖深度的增加，支撐軸力逐漸增大，但均未達(dá)到報(bào)警值。在各道支撐施工完成開挖下層土方時(shí)，支撐軸力增速較大，在下道支撐施工完成并形成強(qiáng)度后，上道支撐軸力增速較為平緩。

3.2 坑外地表沉降

坑外地表沉降部分較大測(cè)點(diǎn)的變化規(guī)律，如圖3所示。

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圖3 坑外地表沉降曲線

從圖3可以看出，周邊地表總體呈下沉趨勢(shì)，部分測(cè)點(diǎn)沉降量達(dá)到報(bào)警值。第二層土方開挖至第四層土方開挖期間，坑外地表沉降速度較大，第四道支撐施工全部完成后，坑外地表沉降速度明顯減小，底板澆筑完成后，坑外地表沉降速度進(jìn)一步減小，甚至出現(xiàn)部分測(cè)點(diǎn)沉降有上臺(tái)的趨勢(shì)。同時(shí)在實(shí)際監(jiān)測(cè)中還發(fā)現(xiàn)，隨著與基坑距離的增加，周邊地表沉降量減小。

3.3 坑外土體測(cè)斜及圍護(hù)墻體側(cè)移

坑外土體測(cè)斜及圍護(hù)地下連續(xù)墻側(cè)移部分較大測(cè)點(diǎn)的變化規(guī)律如圖4和圖5所示。

從圖4和圖5可看出，坑外土體測(cè)斜和圍護(hù)墻體側(cè)移部分測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)值超出報(bào)警值，且二則具有基本相同的變化規(guī)律，變形曲線均呈拋物線形分布，且均向基坑內(nèi)側(cè)移，隨著基坑深度的增加，變形逐漸加大，達(dá)到基坑開挖面以下約3.5m處（即地下約16m處）后，坑外土體側(cè)移和圍護(hù)地下連續(xù)墻側(cè)移均逐漸減小，底板澆筑完成后，變形逐漸減小，整體變形趨勢(shì)與理論分析基本一致。

3.4 圍護(hù)墻體沉降

地下連續(xù)墻部分較大測(cè)點(diǎn)沉降的變化規(guī)律如圖6所示（圖中沉降量上升為正，下降為負(fù)）。從圖6可看出，在整個(gè)開挖和底板澆筑施工過程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，部分測(cè)點(diǎn)的上升值超出報(bào)警值。底板澆筑前，上升趨勢(shì)較大，底板澆筑施工完成后，出現(xiàn)一定程度的下沉趨勢(shì)。

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圖6 圍護(hù)墻體沉降曲線

4 報(bào)警原因分析

從上述監(jiān)測(cè)成果看，不同監(jiān)測(cè)內(nèi)容的部分測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)不同程度達(dá)到報(bào)警值現(xiàn)象，根據(jù)本工程施工實(shí)際，出現(xiàn)監(jiān)測(cè)值達(dá)到報(bào)警值的原因主要有以下幾點(diǎn)：①第四層挖土深度為12.7米，隨著土體開挖深度增加，坑外土體側(cè)壓力增加，挖土完成后支撐對(duì)稱混凝土強(qiáng)度形成前，土體應(yīng)力集中釋放較快，土體變形量和變形速度較大。②由于原有老樁較多，施工難度較大，一定程度上影響了基坑開挖和支撐施工速度，增加了基坑暴露時(shí)間，加大了基坑及周邊房屋變形增加風(fēng)險(xiǎn)。③為了趕工期，第四層土方開挖過程中存在不同程度的超范圍開挖現(xiàn)象。④由于施工場(chǎng)地相對(duì)狹小，行車路線重疊現(xiàn)象嚴(yán)重，重載車輛出現(xiàn)不同程度擁堵現(xiàn)象。

5 結(jié)論

通過對(duì)本工程深基坑的監(jiān)測(cè)，有效保護(hù)了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全，主要得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：①基坑開挖會(huì)引起較大的基坑變形和土體沉降，且變形和沉降具有不可逆性，基坑開挖施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求及方案施工，盡量較小無支撐暴露時(shí)間。②基坑施工引起的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形影響明顯存在著三維空間效應(yīng)[3]，在基坑開挖初期周邊地表會(huì)產(chǎn)生一定的上升趨勢(shì)，隨著基坑開挖深度的增加，地表沉降最終將轉(zhuǎn)為下沉直至穩(wěn)定。③圍護(hù)結(jié)構(gòu)均向坑內(nèi)側(cè)移，且隨著開挖深度的增加側(cè)移量逐漸增加，側(cè)移最大值在基坑開挖最大深度面附近。④支撐軸力隨開挖深度的增加而逐漸增大，且下道支撐軸力大于上道支撐軸力，符合土體側(cè)壓力的基本分部規(guī)律。

參考文獻(xiàn)：

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