長(zhǎng)春某深基坑工程變形監(jiān)測(cè)分析

殷亞軍 周 梅 孫曉磊

(1:吉林建筑工程學(xué)院測(cè)繪與勘察工程學(xué)院,長(zhǎng)春 130118; 2:吉林大學(xué)第一醫(yī)院,長(zhǎng)春 130026)

1 工程概況

吉林大學(xué)第一醫(yī)院位于西民主大街西側(cè),解放大路以南,萬(wàn)寶街以東,朝陽(yáng)公園以北,規(guī)劃占地面積62 411m2,建筑面積地上73 478m2,地下61 132m2,基礎(chǔ)采用滿(mǎn)堂形式筏板基礎(chǔ).地下二層,地上八層,場(chǎng)地地形北高南低,東高西低,最大高差7.57m,地勢(shì)起伏較復(fù)雜,基坑開(kāi)挖深度12.0m～19.8m.基坑支護(hù)設(shè)計(jì)等級(jí)為一級(jí),基坑設(shè)計(jì)未考慮地下水影響,基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式采用分段多方案支護(hù),即圍護(hù)樁加預(yù)應(yīng)力錨桿、土釘墻、復(fù)合土釘墻等支護(hù)形式.

1.1 場(chǎng)地周?chē)h(huán)境

擬建場(chǎng)地北側(cè)是解放大路,基坑距該路15m,地面上有熱力管道,地下有給水管道,東北側(cè)是住院樓,東南側(cè)是門(mén)診樓,基坑距該樓距離3m～5m,開(kāi)挖深度9.8m～14.0m,基坑南側(cè)是朝陽(yáng)公園(小南湖),距湖12.5m,基坑西側(cè)有2號(hào)住院樓及辦公樓,拆遷住宅樓,距基坑10.5m,西側(cè)有一條地道距基坑3m～5m,重要建筑物有住院樓、門(mén)診樓、第二住院樓等,基礎(chǔ)形式均為淺基礎(chǔ),構(gòu)筑物為北側(cè)解放大路,熱力管道及自來(lái)水管道.

1.2 水文地質(zhì)條件及工程地質(zhì)條件

(1) 水文地質(zhì)條件.場(chǎng)地內(nèi)地下水埋藏較淺,在勘察期間測(cè)得地下穩(wěn)定水位埋深為2.0m～5.6m,水位隨季節(jié)變化略有升降,主要為接受大地降水和地表水滲入補(bǔ)給的淺層孔隙潛水,場(chǎng)地土層的透水特性①層填土,②～⑥層粉質(zhì)粘土為透水層,滲透系數(shù)0.30m3/日～0.50m3/日,⑦層粘土為弱透水層,滲透系數(shù)0.05m3/日～0.10m3/日,基坑開(kāi)挖時(shí)已經(jīng)進(jìn)行了井點(diǎn)降水.

(2) 工程地質(zhì)條件.場(chǎng)地地貌單元為長(zhǎng)春市波狀臺(tái)地,場(chǎng)內(nèi)地勢(shì)為東高西低,北高南低,最大高差7.57m,高程在224.58m～232.15m,根據(jù)勘察報(bào)告,在基坑影響深度范圍內(nèi),場(chǎng)地土主要由上覆的第四系沉積物組成,如圖1所示.

圖1 地質(zhì)剖面圖

2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)

由于基坑形狀復(fù)雜,開(kāi)挖深度12.0m～19.8m,以及周?chē)匾?構(gòu))筑物等.綜合考慮安全,造價(jià)等因素,采用了圍護(hù)樁加預(yù)應(yīng)力錨桿、土釘墻、復(fù)合土釘墻等三種支護(hù)形式[1].

2.1 圍護(hù)樁加預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)構(gòu)

基坑?xùn)|側(cè)的住院樓、門(mén)診樓距基坑較近(3m～5m),開(kāi)挖深度為14.00m～19.80m,因此采取圍護(hù)樁加預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)構(gòu),采用鉆孔灌注樁,樁徑1.00m,樁長(zhǎng)22.50m～27.50m,樁間距1.50m,嵌固深度為8.50m～10.50m,冠梁尺寸為1.10×0.80m2,預(yù)應(yīng)力錨桿水平和豎向間距均為1.50m.

2.2 土釘墻結(jié)構(gòu)

基坑西側(cè)住院樓距基坑10.5m,開(kāi)挖深度12.0m～18.0m,為了節(jié)約成本,采用土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu),土釘成孔采用人工洛陽(yáng)鏟和鉆機(jī)成孔,鉆孔孔徑為110mm.

2.3 復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)

由于西側(cè)基坑在開(kāi)挖過(guò)程中基坑頂面產(chǎn)生位移較大,地面道路出現(xiàn)的裂紋超過(guò)50mm且逐漸增大,已經(jīng)出現(xiàn)安全隱患,因此決定立即回填,阻止了事故發(fā)生,重新采用復(fù)合土釘墻設(shè)計(jì).復(fù)合土釘墻采用超前鋼管樁,土釘及預(yù)應(yīng)力錨桿組成,超前鋼管樁成孔孔徑Φ150,采用Φ108鋼管,壁厚3mm,樁間距1m,土釘及預(yù)應(yīng)力錨桿均采用螺紋鋼筋,孔徑Φ130,Φ25～Φ28螺紋鋼筋,土釘間距1.5m,長(zhǎng)度18m～24m,每隔一根施加預(yù)應(yīng)力,預(yù)應(yīng)力錨桿施加張拉應(yīng)力150kN,預(yù)應(yīng)力錨桿自由段5m,孔內(nèi)注漿強(qiáng)度等級(jí)C20,采用底部壓力注漿,壓力為0.4MPa～0.6MPa,預(yù)應(yīng)力錨桿注漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)70%后,方可鎖定[2].

3 基坑變形及周?chē)ㄖ锉O(jiān)測(cè)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形超過(guò)允許范圍將造成基坑的破壞或?qū)χ車(chē)h(huán)境建筑物造成不利影響,為了使信息化施工管理在基坑開(kāi)挖過(guò)程中得到有效應(yīng)用,在基坑開(kāi)挖施工過(guò)程中對(duì)基坑變形及周邊建筑物進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè),對(duì)基坑開(kāi)挖及地下室施工起到指導(dǎo)作用[3].

3.1 測(cè)點(diǎn)布置

圖2 觀(guān)測(cè)點(diǎn)平面位置布置圖

水平位移觀(guān)測(cè)點(diǎn)的布置,在支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部和邊坡土體頂部沿基坑周邊布置42個(gè)位移觀(guān)測(cè)點(diǎn),觀(guān)測(cè)點(diǎn)間距14m～16m,用鋼筋和方石埋于支護(hù)結(jié)構(gòu)頂面.基坑周邊的住院樓,門(mén)診樓,2號(hào)住院樓均在基坑影響范圍內(nèi),在建筑物的房角及外墻上,共布置34個(gè)沉降觀(guān)測(cè)點(diǎn),點(diǎn)位高出自然地面30cm,用Φ18鋼筋及建筑結(jié)構(gòu)膠固定在墻體內(nèi),鋼筋端點(diǎn)焊接直徑20mm鍍鉻圓球,圓球最高點(diǎn)為該點(diǎn)標(biāo)志.觀(guān)測(cè)點(diǎn)平面位置布置如圖2.

3.2 觀(guān)測(cè)方法及觀(guān)測(cè)周期

水平位移觀(guān)測(cè)采用拓普康GTS-602全站儀,用視準(zhǔn)線(xiàn)法進(jìn)行觀(guān)測(cè),觀(guān)測(cè)周期為土方開(kāi)挖階段每天1～2次,基礎(chǔ)施工階段2d～7d觀(guān)測(cè)1次,若位移變化大或雨天增加觀(guān)測(cè)次數(shù),至基坑回填完結(jié)束觀(guān)測(cè)[4].

建筑物沉降觀(guān)測(cè)采用端士產(chǎn)S05級(jí)N3水準(zhǔn)儀,銦鋼水準(zhǔn)尺,按一級(jí)變形測(cè)量等級(jí)進(jìn)行施測(cè),沉降觀(guān)測(cè)每一周觀(guān)測(cè)1次,若沉降速率快,則增加觀(guān)測(cè)次數(shù).每次觀(guān)測(cè)固定人員,固定儀器,每次觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)整理,及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、甲方及相關(guān)人員[5].

3.3 監(jiān)測(cè)成果分析

從11月2日至第二年12月4日歷時(shí)13個(gè)月400余天的監(jiān)測(cè),經(jīng)歷一個(gè)冬季,圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行越冬維護(hù),并繪制位移時(shí)間曲線(xiàn)和沉降時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn).

(1) 圍護(hù)樁水平位移觀(guān)測(cè). 圍護(hù)樁基坑開(kāi)挖于10月至11月,開(kāi)挖深度14.0m～19.8m,監(jiān)測(cè)時(shí)間11月2日至第二年8月27日,位移量在30mm～43mm之間,繪制時(shí)間位移曲線(xiàn)圖如圖3所示.

從位移曲線(xiàn)圖看出開(kāi)挖階段30d內(nèi),曲線(xiàn)陡,位移速度快,30d～150d內(nèi)曲線(xiàn)緩有微小位移,累計(jì)位移量10mm～14mm,150d～210d曲線(xiàn)陡,位移速度快,累計(jì)位移30mm～47mm,即第二年3月2日～5月2日期間,分析原因是由于冬季轉(zhuǎn)春季的溫度變化引起,即由于土的融陷原因而引起的位移,5月份以后,曲線(xiàn)平緩成直線(xiàn),基坑處于穩(wěn)定.

(2) 土釘墻水平位移監(jiān)測(cè). 基坑西側(cè)11月～12月挖土,基坑深17m,12月4日進(jìn)行首次觀(guān)測(cè).12月13日～12月26日,S40,S41點(diǎn)位移較大,累計(jì)位移量47mm,49mm(如圖4所示),達(dá)到警戒值,同時(shí)發(fā)現(xiàn)西側(cè)道路出現(xiàn)裂縫,且每天都增大,決定立即回填基坑,回填至距地面2m,繼續(xù)監(jiān)測(cè)至第二年1月4日,S40,S41點(diǎn)的累計(jì)位移量達(dá)到61.71mm,回填及時(shí),避免事故發(fā)生,以后逐漸趨于穩(wěn)定,而此時(shí)西北側(cè)S1,S2,S3,S4的累計(jì)位移量5mm～8mm,且比較穩(wěn)定,分析原因基坑西側(cè)有一條地道,而設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮對(duì)該處進(jìn)行加固處理,與其它土釘墻設(shè)計(jì)相同而造成基坑不穩(wěn)定.

基坑西北側(cè)S1,S2,S3位移曲線(xiàn)(如圖5所示),到第二年4月4日,最大位移量12mm～20mm,歷經(jīng)一個(gè)冬天160余天基本穩(wěn)定,4月6日上午發(fā)現(xiàn)地面出現(xiàn)裂縫,監(jiān)測(cè)位移逐漸增加,地面裂縫逐漸增大,下午3時(shí),土釘出現(xiàn)拉斷的聲音,隨既出現(xiàn)滑坡,從圍護(hù)樁西端往西20m范圍內(nèi)滑坡,從位移增加至滑坡用時(shí)幾個(gè)小時(shí),分析原因是北側(cè)有一條管道有滲水,地面上堆放鋼筋,冬季轉(zhuǎn)春季土的凍脹使土體結(jié)構(gòu)破壞而引起.

圖3 樁頂水平位移隨時(shí)間變化曲線(xiàn) 圖4 S40～S41時(shí)間位移曲線(xiàn) 圖5 S1～S3時(shí)間位移曲線(xiàn)

(3) 復(fù)合土釘墻水平位移監(jiān)測(cè). 基坑西側(cè)于第二年9月開(kāi)始進(jìn)行復(fù)合土釘墻支護(hù)并逐層挖土,9月20日開(kāi)始觀(guān)測(cè),10月10日基坑已挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高,累計(jì)位移量18mm～40mm,在基坑開(kāi)挖階段位移較大,挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后位移逐漸減小,至10月30日基坑位移沒(méi)有增加,已處于穩(wěn)定,如圖6所示.

圖6 復(fù)合土釘墻時(shí)間位移曲線(xiàn)

圖7 周?chē)ㄖ飼r(shí)間沉降曲線(xiàn)

(4) 周?chē)ㄖ锍两涤^(guān)測(cè). 經(jīng)過(guò)11月4日至第二年11月9日歷時(shí)12個(gè)月370余天的觀(guān)測(cè),繪制時(shí)間沉降關(guān)系曲線(xiàn)(如圖7所示).C5,C35是住院樓和門(mén)診樓上的觀(guān)測(cè)點(diǎn),基坑開(kāi)挖的60d內(nèi),產(chǎn)生沉降4.25mm～6.82mm,60d～120d曲線(xiàn)平直無(wú)沉降,120d～150d產(chǎn)生沉降2.0mm～4.6mm,沉降明顯,此時(shí)恰好是第二年3月4日～4月4日,冬季轉(zhuǎn)春季融陷影響較大,150d～370d曲線(xiàn)成水平直線(xiàn),累計(jì)最大沉降量12.39mm～13.28mm,沉降處于穩(wěn)定,C5,C35是采用圍護(hù)樁加錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu),說(shuō)明設(shè)計(jì)安全可靠,施工質(zhì)量好.

C30是西側(cè)第二住院樓上的觀(guān)測(cè)點(diǎn),在最初的90d內(nèi)沉降量達(dá)到24mm,沉降量較大,是由于有地道,土釘墻支護(hù)不穩(wěn)定引起的,及時(shí)回填后沉降處于穩(wěn)定.第二年9月采用復(fù)合土釘墻重新支護(hù),繼續(xù)產(chǎn)生沉降,沉降量達(dá)到51.78mm,10月以后沉降基本處于穩(wěn)定.

4 結(jié)語(yǔ)

(1) 圍護(hù)樁加預(yù)應(yīng)力錨桿設(shè)計(jì)合理,強(qiáng)度、穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求,同時(shí)變形較小,確?；蛹敖ㄖ锇踩?

(2) 土釘墻設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮地道不利環(huán)境的影響,同時(shí),由于基坑深度較大,土釘墻導(dǎo)致基坑支護(hù)失敗,應(yīng)詳細(xì)了解掌握周?chē)h(huán)境,采取相應(yīng)措施進(jìn)行設(shè)計(jì);

(3) 冬季土的凍脹破壞了土的結(jié)構(gòu),對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)造成很大影響,若產(chǎn)生失穩(wěn),在很短時(shí)間內(nèi)即會(huì)產(chǎn)生破壞,短時(shí)間無(wú)法進(jìn)行補(bǔ)救,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮冬季影響,并做好冬季維護(hù);

(4) 施工期間對(duì)基坑土體及周?chē)ㄖ锏奈灰坪统两颠M(jìn)行監(jiān)測(cè),有利于及時(shí)采取相應(yīng)措施,保證基坑施工和周?chē)ㄖ锏陌踩?

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 侯建國(guó).變形監(jiān)測(cè)理論與應(yīng)用[M].北京:測(cè)繪出版社,2008:6-8.

[2] 朱建軍.變形測(cè)量的理論與方法[M].長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社,2004:11-12.

[3] 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.

[4] 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).工程測(cè)量規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007.

[5] 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).國(guó)家一二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.