某第一道支撐下放式深基坑監(jiān)測(cè)分析研究

王 瑞 科

(上海巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200438)

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某第一道支撐下放式深基坑監(jiān)測(cè)分析研究

王 瑞 科

(上海巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200438)

結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)明挖基坑采用第一道混凝土支撐低于圍護(hù)頂部4 m的支護(hù)形式作了研究，并對(duì)施工過(guò)程中地表沉降、地下連續(xù)墻的位移變形、立柱沉降等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理分析，以供類(lèi)似工程參考借鑒。

深基坑，地下連續(xù)墻，混凝土支撐軸力，位移變形，地表沉降

0 引言

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性被得到廣泛的重視，同時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性也是業(yè)主單位關(guān)心的重要問(wèn)題[1-3]，本項(xiàng)目周邊環(huán)境較為寬松，采用了第一道支撐低于圍護(hù)頂部4 m的支護(hù)形式，取得了較好的效果。

本文在該深基坑工程實(shí)例的基礎(chǔ)上，對(duì)施工過(guò)程中的地下連續(xù)墻變形、立柱沉降等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)了天津軟土地區(qū)第一道支撐低于圍護(hù)頂部支護(hù)形式下地下連續(xù)墻變形及立柱沉降的變化規(guī)律。

1 工程概況

本深基坑為某交通樞紐配套市政公用工程的控制中心，該控制中心通過(guò)地下管廊與樞紐地下結(jié)構(gòu)連接。本項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)為地下結(jié)構(gòu)，共2層，采用筏板形式，主體結(jié)構(gòu)寬33.6 m，長(zhǎng)112 m，基坑開(kāi)挖深度為13.4 m，采用地下連續(xù)墻+兩道鋼筋混凝土支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)。圍護(hù)墻采用800 mm厚地下連續(xù)墻，一般設(shè)計(jì)深度為25.4 m(從現(xiàn)地面起算)，局部28.40 m和26.90 m，墻頂設(shè)構(gòu)造冠梁，冠梁頂標(biāo)高為+1.50 m，冠梁頂后接地連墻與主體結(jié)構(gòu)抗浮梁連接，第一道支撐中心標(biāo)高-2.50 m，第二道支撐中心標(biāo)高-8.00 m。本工程地連墻兼作止水帷幕。坑內(nèi)降水采用管井降水，坑外設(shè)降壓井以防承壓水突涌。

本工程施工時(shí)周?chē)h(huán)境以空地為主，地勢(shì)比較平坦。場(chǎng)地北側(cè)和西側(cè)緊鄰地塊紅線，主體結(jié)構(gòu)外邊線距紅線最小距離1.8 m。場(chǎng)地東側(cè)距基坑邊緣約27 m處為樞紐西南部地下結(jié)構(gòu)，本項(xiàng)目施工時(shí)該地下結(jié)構(gòu)頂板已完成。

2 工程地質(zhì)與水文情況

2.1 場(chǎng)地工程地質(zhì)情況

根據(jù)本場(chǎng)區(qū)勘察資料，該場(chǎng)地埋深40.00 m深度范圍內(nèi)，地基土按成因年代可分為7層，詳見(jiàn)表1。

表1 場(chǎng)地工程地質(zhì)情況 m

2.2 場(chǎng)地水文地質(zhì)情況

在勘察期間測(cè)得場(chǎng)地地下潛水水位如下：初見(jiàn)水位埋深1.00 m～2.00 m，相當(dāng)于標(biāo)高0.71 m～0.18 m。靜止水位埋深0.40 m～1.50 m，相當(dāng)于標(biāo)高1.29 m～0.99 m。表層地下水屬潛水類(lèi)型，主要由大氣降水補(bǔ)給，以蒸發(fā)形式排泄，水位隨季節(jié)有所變化。一般年變幅在0.50 m～1.00 m左右。

3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目設(shè)置

因本基坑開(kāi)挖深度深，地質(zhì)條件較差，根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》、設(shè)計(jì)單位要求、本項(xiàng)目特點(diǎn)，設(shè)置了坑外地表沉降、坑外水位、地下連續(xù)墻變形、支撐軸力、立柱沉降等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，均進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測(cè)。

4 基坑開(kāi)挖主要工程節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

本基坑的主要工程節(jié)點(diǎn)工況如表2所示。

表2 基坑的主要工程節(jié)點(diǎn)工況

5 基坑開(kāi)挖監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

5.1 坑外地表垂直位移監(jiān)測(cè)

將坑外周邊地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直位移數(shù)據(jù)繪制成歷時(shí)曲線，如圖1所示。從圖1中可以看出，在基坑開(kāi)挖階段，監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降速率較大，5月18日監(jiān)測(cè)點(diǎn)D2- 4沉降量達(dá)22.9 mm，分析原因與基坑變形、車(chē)輛碾壓及土方堆載等各種因素有關(guān)。在-3層土方開(kāi)挖時(shí)，基坑邊進(jìn)行了土體堆載，使得部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)被壓埋無(wú)法監(jiān)測(cè)，待土體轉(zhuǎn)運(yùn)后，監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)明顯下沉，D2-1～D2- 4各監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降范圍達(dá)25.53 mm～49.30 mm。在底板澆筑后，測(cè)點(diǎn)變化速率趨于平緩。

5.2 地下連續(xù)墻圍護(hù)頂部垂直位移監(jiān)測(cè)

將地下連續(xù)墻圍護(hù)頂部垂直位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)繪制成曲線，如圖2所示。

由圖2可以看出圍護(hù)頂部在開(kāi)挖過(guò)程中隨著土方卸載有一個(gè)緩慢上抬的變形過(guò)程，2014年5月27日監(jiān)測(cè)點(diǎn)Q10上抬量達(dá)14.71 mm；測(cè)點(diǎn)在底板澆筑后由于底板壓重作用產(chǎn)生了小幅度的下沉，監(jiān)測(cè)點(diǎn)Q10在6月15日上抬量為10.72 mm，回落了3.99 mm；隨后支撐拆除后有一定幅度的上抬，監(jiān)測(cè)點(diǎn)Q10在8月17日上抬量為18.53 mm；隨后在頂板施工階段監(jiān)測(cè)點(diǎn)重新開(kāi)始回落。

5.3 地下連續(xù)墻圍護(hù)頂部水平位移監(jiān)測(cè)

將地下連續(xù)墻圍護(hù)頂部水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯總于表3。

表3 基坑圍護(hù)頂部水平位移量統(tǒng)計(jì) mm

由表3可以看出，第1層土方開(kāi)挖時(shí)，地下連續(xù)墻圍護(hù)頂部水平位移量普遍較大，位移量范圍為12.0 mm～23.5 mm,分析原因是本基坑第一道支撐下放圍護(hù)頂部4 m，第1層土方開(kāi)挖時(shí)地下連續(xù)墻為懸臂開(kāi)挖；而第2層、第3層土方開(kāi)挖時(shí)由于有第一、二道支撐，故圍護(hù)頂部水平位移量變化較??；在支撐拆除階段，圍護(hù)頂部監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移量又有一個(gè)較為明顯的發(fā)展，本階段位移量變化范圍為5.5 mm～16.5 mm，分析原因是支撐拆除后地下連續(xù)墻又短暫出現(xiàn)懸臂狀態(tài)。

5.4 立柱垂直位移監(jiān)測(cè)

基坑立柱監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降歷時(shí)曲線圖如圖3所示。從圖3看出大部分立柱在基坑開(kāi)挖施工過(guò)程中均有較明顯的隆起變形現(xiàn)象，這說(shuō)明基坑開(kāi)挖土體卸載導(dǎo)致了坑底的回彈，這種變化趨勢(shì)與基坑圈梁監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變化趨勢(shì)相一致。底板澆筑后各監(jiān)測(cè)有小幅度沉降，隨后在第二道支撐拆除后有一定幅度的上抬，監(jiān)測(cè)點(diǎn)隨第一道支撐的拆除而消亡。

5.5 支撐軸力監(jiān)測(cè)

基坑第一道混凝土支撐監(jiān)測(cè)點(diǎn)軸力變化歷時(shí)曲線如圖4所示，從圖4看出隨著基坑開(kāi)挖施工的逐步進(jìn)行，由于土體卸載，坑內(nèi)外土壓力失衡，土體向坑內(nèi)移動(dòng)，重新平衡壓力分布，因此支撐軸力處于一個(gè)明顯增大的變化過(guò)程，底板施工完成后，支撐軸力有小幅減小，但隨即開(kāi)始拆除第二道混凝土支撐，所以支撐軸力又開(kāi)始小幅度增加。

5.6 圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層側(cè)向位移監(jiān)測(cè)

將測(cè)斜孔在基坑開(kāi)挖前期、基坑開(kāi)挖結(jié)束和地下結(jié)構(gòu)施工時(shí)的數(shù)據(jù)匯總于圖5。從圖5可以看出，在基坑土方開(kāi)挖階段，監(jiān)測(cè)孔的側(cè)向位移隨著坑內(nèi)土體開(kāi)挖，數(shù)據(jù)逐漸變大，至基坑底板施工后，監(jiān)測(cè)孔側(cè)向位移速率趨于收斂。從圖5還可以看出，因本項(xiàng)目基坑第一道支撐低于地面4 m，故-1層土方開(kāi)挖時(shí)地下連續(xù)墻處于懸臂狀態(tài)，變形最大值在圈梁處，并且變形明顯，此階段地下連續(xù)墻監(jiān)測(cè)孔向基坑內(nèi)位移量為21 mm，而-2層土方開(kāi)挖時(shí)則有支撐作用，發(fā)生最大位移的位置開(kāi)始向基坑下位移。從圖5可以看出，圍護(hù)體側(cè)向變形量主要發(fā)生在基坑的開(kāi)挖階段，地下結(jié)構(gòu)施工階段的側(cè)向變形相對(duì)較小，因此合理加快基坑開(kāi)挖速度、及時(shí)架設(shè)支撐平衡基坑內(nèi)外壓力，對(duì)減小基坑圍護(hù)的變形是十分有效的一種措施。

6 結(jié)語(yǔ)

1)本項(xiàng)目周邊環(huán)境寬松，采用了第一道混凝土支撐低于圍護(hù)頂部4 m的支撐形式，經(jīng)濟(jì)性較好，對(duì)減少施工工期有利；2)開(kāi)挖-1層土方時(shí)，因地下連續(xù)墻處于懸臂狀態(tài)，故應(yīng)盡量分層分塊進(jìn)行土方開(kāi)挖，減小地下連續(xù)墻變形；3)采用這種支撐支護(hù)形式時(shí)，由于會(huì)出現(xiàn)地下連續(xù)墻再次懸臂狀態(tài)，在支撐拆除階段要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)；4)基坑開(kāi)挖完畢時(shí)應(yīng)盡早澆筑墊層，盡快形成基坑底板，這對(duì)減小地下連續(xù)墻變形有利。

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

[2]羅戰(zhàn)友,夏建中，羅 薇.基坑內(nèi)土體加固對(duì)懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響分析.巖土力學(xué)，2006(4)：26.

[]3李俊才,張倬元，羅國(guó)煜.深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的時(shí)空效應(yīng)研究.巖土力學(xué)，2003(27)：396-398.

[4]GB 50497—2009，建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范.

The monitoring analysis of a deep foundation pit with a special type concrete bracing

Wang Ruike

(ShanghaiGeotechnicalEngineeringInvestigationDesign&ResearchInstituteCo.,Ltd,Shanghai200438,China)

Combining with the engineering examples, the paper researches the support form with the first-line concrete support 4 meters lower than the enclosure top for the open cut foundation pit, and undertakes the compilation analysis of the ground settlement, the displacement deformation of underground continuous walls and column settlement in the construction process, so as to provide reference for similar projects.

deep foundation pit, underground continuous wall, concrete support axial force, displacement deformation, ground settlement

1009-6825(2015)18-0056-03

2015-04-10

王瑞科(1981- )，男，工程師

TU463

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