復(fù)雜條件下深基坑變形監(jiān)測(cè)分析

王洪偉

(遼寧有色勘查研究院，遼寧沈陽(yáng) 110013)

0 引言

20世紀(jì)初，深基坑工程逐漸出現(xiàn)，利用監(jiān)測(cè)儀器對(duì)基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)在基坑工程中得到了初步應(yīng)用，到70年代初期，挪威的奧斯陸和墨西哥率先利用儀器對(duì)軟土深基坑工程中進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，日本、美國(guó)等一些發(fā)達(dá)國(guó)家頒布了相應(yīng)的基坑監(jiān)測(cè)規(guī)范，國(guó)外到90年代時(shí)就已經(jīng)出現(xiàn)了電腦監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)自動(dòng)化［1-3］。但在國(guó)內(nèi)，由于經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面水平有限，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的落后，近十年來(lái)，建筑基坑安全監(jiān)測(cè)逐漸重視。高華東等［4］首次對(duì)護(hù)坡樁實(shí)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)及位移監(jiān)測(cè)，研究了護(hù)坡樁的受力狀態(tài)及工作機(jī)理，對(duì)護(hù)坡樁實(shí)行應(yīng)力及位移監(jiān)測(cè);此后，姜忻良［5］、彭社琴等［6］分別對(duì)基坑開(kāi)挖過(guò)程中支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移進(jìn)行了研究，認(rèn)為基坑周邊建筑物和地表的主要影響因素是基坑內(nèi)外地下水位的變化;郭玟等［7］對(duì)復(fù)雜環(huán)境下深基坑工程進(jìn)行了監(jiān)測(cè)分析，研究得出支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠有效保護(hù)基坑周邊建筑物、道路及管線的變形。基于此，本文以沈陽(yáng)北站人防工程深基坑工程為研究對(duì)象，基于基坑穩(wěn)定性及周圍土體變形理論，通過(guò)對(duì)基坑開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，開(kāi)展復(fù)雜條件下深基坑變形監(jiān)測(cè)研究，以期得到圍護(hù)樁的最大水平位移和地表最終沉降量等參數(shù)，為今后復(fù)雜條件下的深基坑工程提供可靠的理論依據(jù)，具有重要的理論價(jià)值和工程實(shí)踐意義。

1 工程概況

沈陽(yáng)北站綜合交通樞紐改擴(kuò)建工程的地下新建工程包括四個(gè)新建車庫(kù)及一條人行過(guò)街地道，以下稱四個(gè)車庫(kù)為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ區(qū)工程，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ區(qū)工程、人行過(guò)街地道位于南廣場(chǎng)，Ⅳ區(qū)工程位于北廣場(chǎng)。其中Ⅰ區(qū)工程位于北站路南側(cè)，友好街東側(cè)，為地下兩層結(jié)構(gòu)，建筑面積12 327.7 m2，東西向長(zhǎng)138.6 m，南北向?qū)?8.2 m，埋深12.05 m，覆土1.5 m，地下 1 層、地下 2 層為社會(huì)車停車場(chǎng)，地面層為公交車停車場(chǎng)，地下1層西側(cè)與既有地下1層人防工程連通，地下2層北側(cè)與Ⅱ區(qū)社會(huì)車停車場(chǎng)連通，友好街西側(cè)部分為既有人防出入口改造。基坑現(xiàn)場(chǎng)施工如圖1所示。

2 基坑變形監(jiān)測(cè)分析

2.1 圍護(hù)樁頂位移監(jiān)測(cè)

基坑圍護(hù)樁頂監(jiān)測(cè)是從冠梁澆筑完畢開(kāi)始，此時(shí)基坑已開(kāi)挖2 m，部分開(kāi)挖4 m，共累計(jì)監(jiān)測(cè)54 d。從各監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)值可以看出，基坑西側(cè)及東側(cè)的圍護(hù)樁頂變形量相對(duì)較大，其中，東側(cè)水平位移量最大，D8的水平位移累計(jì)值達(dá)到20.14 mm，西側(cè)水平位移值最大達(dá)到19.28 mm，北側(cè)的最大水平位移達(dá)到17.3 mm，南側(cè)樁頂位移值達(dá)到15.66 mm?；用織l邊圍護(hù)樁最大位移均位于基坑中部位置附近，基坑四角的水平位移值相對(duì)都比較小，其中D1水平位移最小，只有8.78 mm?；铀膫?cè)圍護(hù)樁樁頂位移隨時(shí)間關(guān)系曲線圖如圖2所示。

圖1 基坑現(xiàn)場(chǎng)施工圖

圖2 基坑周邊圍護(hù)樁頂水平位移曲線

通過(guò)對(duì)比監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及位移曲線，可得到以下規(guī)律:1)基坑?xùn)|側(cè)各測(cè)點(diǎn)水平位移均較大，主要是因?yàn)榫嚯x基坑?xùn)|側(cè)5.45 m為時(shí)代廣場(chǎng)酒店，地上25層，地下2層，對(duì)這一側(cè)圍護(hù)樁頂?shù)乃轿灰飘a(chǎn)生相對(duì)比較大的影響，但各監(jiān)測(cè)累計(jì)位移值均在預(yù)警范圍內(nèi)。2)基坑北兩側(cè)各測(cè)點(diǎn)水平位移較小，最大值為17.3 mm，最小水平位移值為8.78 mm?；幽媳眱蓚?cè)有一排直徑為800 mm的人工挖孔樁，這是20世紀(jì)80年代施工的圍護(hù)樁，樁長(zhǎng)12 m。這兩排老樁對(duì)限制基坑的變形起到一定的作用，這是南北兩側(cè)圍護(hù)樁位移較小的主要原因。3)由圖2可以看出，基坑各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在3月～4月中旬變化速率相對(duì)較大，最大速率達(dá)到1.54 mm/d。此時(shí)正值沈陽(yáng)地區(qū)氣候回暖，坑側(cè)凍土逐漸融化，氣溫從－10℃左右升至15℃，因此，在基坑施工過(guò)程中，氣溫環(huán)境的影響對(duì)基坑的變形是不可忽略，在以后的工程中應(yīng)當(dāng)加以重視。

2.2 周邊地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

由于場(chǎng)地的限制，周邊地表沉降監(jiān)測(cè)時(shí)，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)化。簡(jiǎn)化后，基坑西側(cè)3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，南側(cè)3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。對(duì)基坑周邊地表沉降的監(jiān)測(cè)周期比基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)周期要長(zhǎng)，從基坑開(kāi)挖各監(jiān)測(cè)點(diǎn)最終沉降隨時(shí)間的變化如圖3所示。

通過(guò)對(duì)圖3基坑周邊地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化曲線分析，可以看出基坑開(kāi)挖初期，基坑周邊地表沉降較大，隨著支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工完成，沉降逐漸減小并趨于穩(wěn)定?；游鱾?cè)地表在土體開(kāi)挖和路面荷載的綜合影響下，最大沉降達(dá)到11.93 mm，基坑南側(cè)地表沉降相對(duì)較小，最大沉降為10.7 mm。

2.3 周邊建筑、地表裂縫觀測(cè)

選取時(shí)代廣場(chǎng)酒店西側(cè)三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)即J1～J3以及天順超市北側(cè)三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)J6～J8進(jìn)行分析，總結(jié)周圍建筑物在基坑開(kāi)挖期間的變形特性和規(guī)律，如圖4所示。

圖3 基坑南側(cè)地表沉降變化曲線

圖4 基坑周邊建筑物沉降時(shí)程曲線

從圖4可以看出，隨著基坑開(kāi)挖深度的增加，周圍建筑物的沉降先增大后減小到最后逐漸穩(wěn)定。在基坑開(kāi)挖初期，周圍建筑物沉降變化速率較小，隨著基坑的開(kāi)挖，沉降逐漸增大。在第一道內(nèi)支撐施工后，建筑物沉降速率有所減小，但在3月份～4月份期間，氣溫回升，基坑周圍凍土融化，周圍建筑的沉降速率又略有增加，但影響不大，這與圍護(hù)樁側(cè)土壓力、混凝土支撐內(nèi)力以及樁頂水平位移在凍土融化時(shí)期的變化不穩(wěn)定是一致的，說(shuō)明在沈陽(yáng)地區(qū)，在春季進(jìn)行基坑的開(kāi)挖對(duì)整個(gè)工程的影響是不可忽略的。在這一時(shí)期，應(yīng)增加對(duì)基坑的監(jiān)測(cè)頻率，在必要時(shí)，應(yīng)該對(duì)基坑進(jìn)行適當(dāng)加固。

3 結(jié)語(yǔ)

以沈陽(yáng)北站人防工程深基坑工程為研究對(duì)象，結(jié)合基坑工程穩(wěn)定性和周圍土體變形進(jìn)行分析，主要結(jié)論包括:1)基坑?xùn)|側(cè)中部圍護(hù)樁頂在時(shí)代廣場(chǎng)酒店的作用下水平位移最大，基坑西側(cè)及基坑南側(cè)在施工荷載和路面荷載作用下位移小但波動(dòng)性較大，分析可得建筑物荷載比路面荷載和施工荷載對(duì)基坑變形的影響大;2)在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，基坑?xùn)|西側(cè)圍護(hù)樁側(cè)土壓力比南北側(cè)的變化速率大，土壓力總體呈減小的趨勢(shì)，尤其在春季凍土融化期間，土壓力變化速率較大且不穩(wěn)定，在此期間應(yīng)增加土壓力的監(jiān)測(cè)頻率;3)基坑開(kāi)挖初期，基坑周邊地表沉降較大，隨著支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工完成，沉降逐漸減小并趨于穩(wěn)定，建筑荷載的影響小于路面荷載對(duì)地表沉降的影響。

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