泉州和昌貿(mào)易中心深基坑施工變形監(jiān)測(cè)分析

潘志平 李庶林 黃波 高真平

(1.廈門(mén)大學(xué) 福建廈門(mén) 361005；2.中建海峽建設(shè)發(fā)展有限公司 福建福州 350003)

泉州和昌貿(mào)易中心深基坑施工變形監(jiān)測(cè)分析

潘志平1,2李庶林1黃波1高真平1

(1.廈門(mén)大學(xué) 福建廈門(mén) 361005；2.中建海峽建設(shè)發(fā)展有限公司 福建福州 350003)

以泉州和昌貿(mào)易中心大深基坑為研究背景，對(duì)基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)安全和周邊環(huán)境變形問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)測(cè)。基于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，重點(diǎn)分析了施工過(guò)程中不同深度下圍護(hù)樁的水平變形規(guī)律，支撐梁鋼筋應(yīng)力隨時(shí)間的變化規(guī)律，分析結(jié)果表明基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)是安全的。同時(shí)，分析了基坑周邊建筑物、地表、地下管線沉降量隨時(shí)間的變化規(guī)律，得出建筑物整個(gè)沉降過(guò)程呈近似線性變化，而地表和地下管線沉降分為快速線性沉降、低速線性沉降、沉降速率增長(zhǎng)、沉降速率減小、沉降趨于穩(wěn)定5個(gè)階段。以上沉降變形均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，表明該工程設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期效果。

深基坑；變形監(jiān)測(cè)；支護(hù)結(jié)構(gòu)；周邊環(huán)境

1 工程概況

泉州和昌貿(mào)易中心位于豐澤街黃金地段，北臨豐澤街，西面與世貿(mào)中心酒店隔路相望，南側(cè)與和昌二期安置房相依，東側(cè)與中國(guó)銀行大廈隔路相望，總用地面積為3.4萬(wàn)m2。該工程為1座超高層建筑、3座高層建筑及4層大商場(chǎng)的建筑群，設(shè)有4層整體大地下室，總建筑面積約19.4萬(wàn)m2，其中地下室面積約6.7萬(wàn)m2，地下室單層面積約1.7萬(wàn)m2。

該工程地下室南北寬92.1m～128m，東西長(zhǎng)187.807m～197.5m，+0.00相當(dāng)于黃海高程6.100m；地下室底板面標(biāo)高為-18.100m，底板厚1m，墊層厚0.15m，基坑開(kāi)挖深度為19.25m，為大深度基坑。主樓范圍內(nèi)采用大筏板承臺(tái)，最大厚度4.8m，墊層厚0.1m，局部開(kāi)挖深度22.90m，開(kāi)挖總量約35萬(wàn)m3。

1.1 地質(zhì)條件

各土層物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1，各土層分別為：

(1)雜填土：松散～稍密，以粘性土為主，含數(shù)量不等的碎塊石、碎磚、砂土等。

(2)粉質(zhì)粘土：可塑為主，局部軟塑，含高嶺土、氧化鐵，干強(qiáng)度較高，韌性較高。

(3)淤泥：飽和，流塑，含腐植質(zhì)，有機(jī)質(zhì)，個(gè)別爛木、貝殼、云母片等。

(4)粉質(zhì)粘土：飽和，可塑～硬塑，中粗、細(xì)砂等，干強(qiáng)度較高，韌性中等。

(5)含淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：飽和，軟塑～可塑，干強(qiáng)度中等，韌性中等。

(6)粗(中)砂：飽和，中密，以中粗砂為主，級(jí)配較均勻，含泥量 12%～26%。

(7)殘積(礫)砂質(zhì)粘性土：可塑～硬塑，手捻呈粉土～砂土狀，干強(qiáng)度高，韌性低。

(8)全風(fēng)化花崗巖：力學(xué)性能接近殘積土，手捻呈粉土～砂土狀。

(9-1)強(qiáng)風(fēng)化巖①：巖芯大都風(fēng)化成土狀，手?jǐn)D壓呈砂土狀，為極軟巖，極破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。

(9-2)強(qiáng)風(fēng)化巖②：巖芯風(fēng)化成土狀，手?jǐn)D壓呈砂土狀，為極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。

表1 土層物理力學(xué)參數(shù)

(9-3)強(qiáng)風(fēng)化巖③：局部巖塊強(qiáng)度接近中等風(fēng)化巖。極軟巖，易破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。

(10)中風(fēng)化花崗巖：致密，較硬～堅(jiān)硬巖，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖體基本質(zhì)量等級(jí)Ⅲ～Ⅳ級(jí)。

1.2 支護(hù)方案

圖1為基坑支護(hù)剖面圖。該工程基坑支護(hù)采用3層內(nèi)撐式排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，第一、二、三層支撐均采用方形鋼筋混凝土支撐，圍護(hù)樁采用旋挖灌注樁樁型，南側(cè)樁徑Φ1 100mm，樁中心距1 300mm，其它部位樁徑Φ1 000mm，樁中心距1 200mm，樁長(zhǎng)為23.5m～30.3m。圍護(hù)樁外側(cè)采用Φ850@600三軸攪拌樁進(jìn)行止水擋土，在有(6)粗中砂位置，在三軸攪拌樁底部2m范圍內(nèi)采用三重管高壓旋噴樁Φ1 000進(jìn)行加強(qiáng)止水。內(nèi)支撐采用鋼筋混凝土桁架支撐，節(jié)點(diǎn)下設(shè)置87根立柱樁，立柱樁(支撐樁)采用格構(gòu)式鋼柱與(沖)鉆孔灌注樁(Φ900)組合樁。

圖1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖

2 監(jiān)測(cè)方案

為確?；娱_(kāi)挖及降水期間支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊建筑物、道路、地下管線的安全，根據(jù)有關(guān)規(guī)范[1-5]、 設(shè)計(jì)要求和工程經(jīng)驗(yàn)[6-7]，在施工期間對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。主要監(jiān)測(cè)“圍護(hù)樁水平位移(測(cè)斜)、坡頂水平位移、坡頂沉降、立柱水平位移及沉降、圍護(hù)樁樁身應(yīng)力、支撐梁鋼筋應(yīng)力及圍護(hù)樁側(cè)向土壓力，周邊建筑物的沉降、傾斜及水平位移，周邊道路、地表及地下管線沉降，地下水位，土體分層沉降”?；颖O(jiān)測(cè)主要測(cè)點(diǎn)見(jiàn)圖2。

圖2 基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置平面圖

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)

3.1 圍護(hù)樁水平位移監(jiān)測(cè)

圖3為測(cè)斜點(diǎn)C2、C6、C8、C10、C15、C19實(shí)測(cè)的樁體水平位移隨開(kāi)挖深度的變化曲線。從圖3中可知，圍護(hù)樁水平位移隨深度增加先增大而后略微減小，然后再增大，深層水平位移近似呈現(xiàn)出側(cè)向“M”形，總體上表現(xiàn)為中間大兩頭小的“鼓肚”現(xiàn)象，其最大水平位移大部分出現(xiàn)在深度為10m上下的地方。

通過(guò)對(duì)比測(cè)斜點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果及所在位置，位移較大的C10、C15監(jiān)測(cè)點(diǎn)均在基坑邊的中間位置，且不在支撐軸垂直支撐范圍內(nèi)，而其余測(cè)點(diǎn)均靠近坑角或位于支撐軸垂直支撐的位置。

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，各測(cè)點(diǎn)中水平位移最大值在16.56mm～44.06mm之間，小于設(shè)計(jì)允許值45mm，表明圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)于深層土體水平位移有較好控制效果。

圖3 圍護(hù)樁水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果

3.2 支撐梁鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

圖4為2014年基坑第二道支撐梁Z2-5、Z2-6、Z2-7、Z2-8、Z2-9、Z2-10的鋼筋應(yīng)力隨時(shí)間的變化曲線。從圖4中可知，支撐梁鋼筋應(yīng)力隨時(shí)間而增大，從9月開(kāi)始，應(yīng)力增長(zhǎng)速度減緩而趨于平穩(wěn)。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析可知，當(dāng)基坑開(kāi)挖較淺(8.8m)時(shí)，主要是第一道支撐梁受力；當(dāng)基坑開(kāi)挖較深(13.7m)時(shí)，主要是第二道支撐梁受力。第一道支撐梁最大鋼筋應(yīng)力-134.02MPa～-12.73MPa(“-”負(fù)值表示受壓，下同)，第二道支撐梁最大應(yīng)力-221.18MPa～-24.84MPa，第三道支撐梁最大應(yīng)力-109.21MPa～-0.22MPa，均在設(shè)計(jì)允許強(qiáng)度范圍內(nèi)。

從圖4可以看出，支撐梁應(yīng)力先快速增大，然后增長(zhǎng)趨于緩慢，接著又快速增大，最后逐漸趨于穩(wěn)定，可大致與施工工況相對(duì)應(yīng)。

圖4 支撐梁鋼筋應(yīng)力與時(shí)間關(guān)系曲線圖

4 基坑工程周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)

4.1 建筑物沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，基坑在開(kāi)挖施工過(guò)程中，周邊建筑物沉降變形正常，監(jiān)測(cè)點(diǎn)(1#～45#)累計(jì)沉降量為1.20mm～6.44mm，遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)允許值30mm，沉降量最大值出現(xiàn)在28#測(cè)點(diǎn)，且各測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果的變化速率均比較穩(wěn)定。

圖5是32#～35#測(cè)點(diǎn)對(duì)基坑工程西側(cè)世貿(mào)酒店的沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果，從圖5中可以看出，各測(cè)點(diǎn)沉降量均與時(shí)間呈現(xiàn)出較好的線性關(guān)系。

圖5 建筑物沉降與時(shí)間關(guān)系曲線圖

4.2 周邊地表沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，在基坑開(kāi)挖施工過(guò)程中，監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降變化正常。各測(cè)點(diǎn)累計(jì)變化量為9.36mm～29.35mm，沉降量最大點(diǎn)在D6測(cè)點(diǎn)，均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)(30mm)。

圖6為對(duì)D5～D6測(cè)點(diǎn)對(duì)豐澤街地表監(jiān)測(cè)結(jié)果隨時(shí)間變化關(guān)系圖，從圖6中可以看出，曲線呈現(xiàn)近似“S”形，地表沉降可以分為5個(gè)階段：①快速線性沉降；②低速線性沉降；③沉降速率增長(zhǎng)；④沉降速率減?。虎莩两第呌诜€(wěn)定。

將地表沉降5個(gè)階段與施工工況對(duì)應(yīng)起來(lái)分別為：①開(kāi)挖至-8.8m并加第二道內(nèi)支撐；②開(kāi)挖至-13.7m并加第三道內(nèi)支撐；③開(kāi)挖至-19.3m；④基坑開(kāi)挖施工結(jié)束⑤基坑變形隨時(shí)間趨于穩(wěn)定。

圖6 地表沉降與時(shí)間關(guān)系曲線圖

4.3 地下管線沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，各測(cè)點(diǎn)累計(jì)變化量為8.27mm～29.63mm，沉降量最大點(diǎn)在G2測(cè)點(diǎn)，均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)(30mm)。

圖7是對(duì)G2～G5測(cè)點(diǎn)地下管線監(jiān)測(cè)結(jié)果隨時(shí)間變化關(guān)系圖，從圖7中可看出，曲線形狀與地表沉降曲線相似，亦可以分為上述5個(gè)階段，分別與5個(gè)施工工況相對(duì)應(yīng)。

圖7 地下管線沉降與時(shí)間關(guān)系曲線圖

5 結(jié)論

在基坑工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，得到如下結(jié)論：

(1)圍護(hù)樁水平位移和支撐梁鋼筋應(yīng)力均在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)，說(shuō)明采用排樁支護(hù)、三層鋼筋混凝土梁支撐是安全合理的，這種支護(hù)方式對(duì)于類(lèi)似工程具有借鑒意義。圍護(hù)樁水平位移近似呈現(xiàn)出側(cè)向“M”形，總體上表現(xiàn)為中間大兩頭小的“鼓肚”現(xiàn)象；圍護(hù)樁在基坑邊的中間無(wú)垂直支撐部分易產(chǎn)生較大位移，施工過(guò)程需提高警惕。

(2)周邊建筑物監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，建筑物沉降與時(shí)間呈現(xiàn)出較好的線性關(guān)系，且沉降量遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，說(shuō)明本基坑工程開(kāi)挖對(duì)周邊建筑物影響較小。

(3)地表與地下管線監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，其沉降過(guò)程可以分為5個(gè)階段：快速線性沉降、低速線性沉降、沉降速率增長(zhǎng)、沉降速率減小、沉降趨于穩(wěn)定，分別與施工工況對(duì)應(yīng)。

[1] GB50497-2009 建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

[2] JGJ120-2012 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

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[4] GB5007-2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[5] GB50021-2001 巖土工程勘察規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

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Deformation monitoring and analysis of deep foundation pit construction of Hechang Trade Center in Quanzhou

PANZhiping1,2LIShulin1HUANGBo1GAOZhenping1

(1.Xiamen University Xiamen 361005；2.CSCEC Strait Construction and Development Co.，Ltd，F(xiàn)uzhou 350003)

Taking the big and deep foundation pit of Hechang Trade Center in Quanzhou as the research background, the safety of the supporting structure of foundation pit and the deformation of surrounding environment were monitored.Based on the monitoring data, the law of horizontal deformation of retaining piles in different depth in construction process was focused analyzed, as well as the variation law between stress of steel bar in supporting beam and time, and analysis results show that the foundation pit supporting structure is safe.At the same time, the variation law between subsidence of buildings, ground and underground pipelines around the foundation pit and time was analyzed, and it is concluded that the whole subsidence process of buildings is presented as approximate linear transformation, and the subsidence of ground and underground pipeline can be divided into five stages: fast linear subsidence, slow linear subsidence, increasing stage of subsidence rate, reducing stage of subsidence rate, stage of tending to be stable.The above subsidence is in the allowable range of design, which shows that the expected effect of design in the project is achieved.

Deep foundation pit; Deformation monitoring; Supporting structure; Surrounding environment

潘志平(1985.1- )，男，工程師。

E-mail:406181202@qq.com

2016-09-05

TU473

A

1004-6135(2016)12-0052-04