基坑工程中土釘墻的信息化監(jiān)測(cè)應(yīng)用

劉治國(guó) 羅才松 孫旭龍 李義唐 王相程

摘要：土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)作為一種較好的原位土加固技術(shù)，具有施工速度快，安全經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，被普遍應(yīng)用在基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)中。本文針對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的機(jī)理，通過(guò)對(duì)某沿海城市基坑工程土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移及土體深層水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)基坑施工技術(shù)、監(jiān)測(cè)方案以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳盡分析，結(jié)果表明基坑工程中土釘墻支護(hù)技術(shù)的信息化監(jiān)測(cè)應(yīng)用具有較好的經(jīng)濟(jì)性和適用性，對(duì)今后類(lèi)似工程提供有價(jià)值的工程經(jīng)驗(yàn)。

Abstract： The soil nailing wall is widely used in the supporting structure of foundation pit engineering as a better in-situ soil reinforcement technology， due to the advantages of soil nailing wall， such as the fast construction， safety and economy， and so on. In this paper， by the working mechanism of supporting structures of foundation pits， the monitoring and analysis of horizontal displacements of soil-nailing walls and deep soils in a foundation pit of a coastal city were carried out. Moreover， the monitoring program and monitoring data of foundation pits were analyzed in detail， as well as the construction technology. The results shown that the application of the information monitoring to soil-nailing walls in foundation pits has economy and applicability， and this provides valuable engineering experiences for similar projects in the future.

關(guān)鍵詞：土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu);基坑;信息化;監(jiān)測(cè)

Key words： soil-nailing wall;foundation pit;informatization;monitoring

中圖分類(lèi)號(hào)：TV551.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）18-0225-03

0? 引言

土釘墻是一種原位土體加筋技術(shù)。將基坑邊坡通過(guò)由鋼筋制成的土釘進(jìn)行加固，邊坡表面鋪設(shè)一道鋼筋網(wǎng)再?lài)娚湟粚踊炷撩鎸雍屯练竭吰孪嘟Y(jié)合的邊坡加固型支護(hù)施工方法。土釘墻具有合理利用土體的自穩(wěn)能力，結(jié)構(gòu)輕型，柔性大，施工速度快，造價(jià)低的特點(diǎn)。此外，土釘墻的施工特點(diǎn)是邊開(kāi)挖邊支護(hù)，通過(guò)監(jiān)測(cè)，一旦原來(lái)的勘察報(bào)告不符合實(shí)際的地質(zhì)狀況，可以及時(shí)進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，另外，如果施工出現(xiàn)其他異常，也可以及時(shí)采取補(bǔ)救措施，這樣能夠最大程度地避免事故的發(fā)生，工程的安全可靠性大大提高。這些特點(diǎn)對(duì)于基坑工程的信息化施工[1，2]有極大的意義。

本文以某沿海城市基坑為研究的工程依托，通過(guò)對(duì)該工程土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移及周邊建筑物的沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，對(duì)基坑施工技術(shù)、監(jiān)測(cè)方案以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳盡分析，介紹土釘墻支護(hù)技術(shù)在基坑信息化監(jiān)測(cè)工程中應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性和適用性，以便于有效指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，保證整個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的安全，對(duì)今后類(lèi)似工程提供有價(jià)值的工程經(jīng)驗(yàn)。

1? 工程概況

1.1 周?chē)h(huán)境條件

本工程地處于某沿海城市街道辦事處的在建安置房場(chǎng)地，場(chǎng)地西南側(cè)為省道，場(chǎng)地東南側(cè)為約20m寬道路，場(chǎng)地東北部為在建住宅樓。現(xiàn)有場(chǎng)地為拆遷后的回填地，尚未進(jìn)行平整，場(chǎng)地一般高程在4.46～8.37m之間（黃海標(biāo)高）。主體工程由6棟12～18層的高層建筑組成，其中1#～3#樓同處一個(gè)地下室，地下室面積為7872m2，基坑開(kāi)挖深度約5m，基坑安全等級(jí)為二級(jí)。

工程設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)方案，基礎(chǔ)（承臺(tái)）埋置深度2.0～5.5m左右。

1.2 場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)條件

基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)主要土層自上而下為①雜填土;②粉質(zhì)粘土、②a淤泥質(zhì)土;③含砂粗中砂;④淤泥質(zhì)土;⑤含泥粗中砂;⑥粉質(zhì)粘土、⑥a淤泥質(zhì)土;⑦含泥粗中砂;⑧卵石;⑨a強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（砂礫狀）、⑨b強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（塊狀）;⑩中（微）風(fēng)化花崗巖。

1.3 場(chǎng)區(qū)水文地質(zhì)條件

根據(jù)勘察揭露地層情況分析，場(chǎng)地內(nèi)的含水層可細(xì)分為：上部雜填土中的上層滯水、中部砂層（③含泥粗中砂、⑤含泥粗中砂、⑦含泥粗中砂、⑧卵石）中的孔隙微承壓水以及下部的花崗巖風(fēng)化帶中的孔隙—裂隙水。本場(chǎng)地近3～5年最高水位標(biāo)高約5.0m，50年一遇最高水位標(biāo)高約5.30m。由于本場(chǎng)地周邊地塊已人工回填3～4m的填土層，考慮到受上部填土層中的上層滯水、北渠的水力坡降影響，建筑物抗浮設(shè)計(jì)水位標(biāo)高建議取黃海高程5.50m。

由于本工程設(shè)有一層地下室，地下室底板（底板標(biāo)高3.50m）在134#～78#～129#孔一側(cè)以北將落在②粉質(zhì)粘土中，在134#～78#～129#孔一側(cè)以南將落在③含泥粗中砂層中。對(duì)基坑開(kāi)挖有直接影響的含水層有：①雜填土層中的上層滯水和③含泥粗中砂層中的微承壓水。為查明場(chǎng)地上部①雜填土層及③含泥粗中砂層中地下水的埋藏條件和水文地質(zhì)參數(shù)，為基坑開(kāi)挖及降水設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

2? 基坑開(kāi)挖支護(hù)

本期工程設(shè)計(jì)為一層地下室，開(kāi)挖面積為7872m2，基坑開(kāi)挖支護(hù)采用放坡結(jié)合土釘墻支護(hù)方式。

基礎(chǔ)施工后，上部雜填土2m采用放坡開(kāi)挖，以下部分采取土釘墻支護(hù)[3]，坡面采用鋼筋網(wǎng)+噴射混凝土處理，對(duì)基坑南側(cè)采取攪拌樁止水帷幕等施工措施。采用本方案時(shí)，應(yīng)注意支護(hù)體系的位移監(jiān)控，采取動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工方法，通過(guò)施工監(jiān)測(cè)及時(shí)反饋施工信息，并及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)、施工方案，對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)采取預(yù)防、整治措施，做到安全、經(jīng)濟(jì)、合理。在設(shè)置擋土結(jié)構(gòu)后，基坑開(kāi)挖時(shí)應(yīng)該注意基坑降水，尤其要注意在坑底、護(hù)坡墻面、基坑周邊等做好截水和排水工作。

有關(guān)擋土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)參見(jiàn)表1?；又ёo(hù)見(jiàn)圖1。

3? 基坑監(jiān)測(cè)與分析

3.1 基坑監(jiān)測(cè)方案

為確?；影踩?，施工時(shí)應(yīng)進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)，主要內(nèi)容包括預(yù)制樁的打樁監(jiān)測(cè)及基坑開(kāi)挖、降水施工監(jiān)測(cè)。場(chǎng)地周?chē)孛?、道路的隆起、裂縫及鄰近建筑物（構(gòu)筑物）、管道、東側(cè)排洪渠擋墻的沉降、傾斜、裂縫監(jiān)測(cè)，工程樁的位移監(jiān)測(cè)等。基坑開(kāi)挖及降水施工監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容：擋土結(jié)構(gòu)傾斜、位移監(jiān)測(cè)，周?chē)ㄖ锛暗缆仿访?、管道等的沉降、裂縫監(jiān)測(cè)，地下水位監(jiān)測(cè)等。

通過(guò)監(jiān)測(cè)信息指導(dǎo)施工，為了保證擋土結(jié)構(gòu)體系安全，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整施工方案和施工順序，并對(duì)鄰近建（構(gòu)）筑物及周?chē)h(huán)境采取預(yù)防保護(hù)措施。監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置見(jiàn)圖2，具體監(jiān)測(cè)內(nèi)容及預(yù)警值見(jiàn)表2[5，6]。

3.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

在基坑的支護(hù)樁上共設(shè)置16個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，2月19日開(kāi)始對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂進(jìn)行水平位移的監(jiān)測(cè)，支護(hù)樁位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)取于基坑開(kāi)挖至坑底一段時(shí)間穩(wěn)定后進(jìn)行分析。

對(duì)基坑實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，每個(gè)項(xiàng)目都應(yīng)該設(shè)定相應(yīng)的警戒值。

在基坑的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，每個(gè)項(xiàng)目都應(yīng)根據(jù)保護(hù)對(duì)象的實(shí)際情況，事先確定相應(yīng)的警戒值。圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移的監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)：日位移超過(guò)3mm和總位移值超過(guò)30mm，或連續(xù)3日水平位移平均超過(guò)2mm且不收斂。從表4監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)成果可以得出：隨著基坑土方分段開(kāi)挖，在開(kāi)挖出支護(hù)結(jié)構(gòu)的樁頂?shù)乃轿灰齐S開(kāi)挖深度也在變化，當(dāng)開(kāi)挖到第一層結(jié)束時(shí)，1#累計(jì)水平位移量為16.12mm，平均位移速率為0.31mm/d，支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形在允許范圍內(nèi)?；颖O(jiān)測(cè)1#-16#共16個(gè)測(cè)點(diǎn)的日位移量和累積位移量均在設(shè)計(jì)預(yù)警指標(biāo)范圍內(nèi)，且各測(cè)點(diǎn)的側(cè)移速率均在設(shè)計(jì)預(yù)警指標(biāo)范圍內(nèi)。

由上可知，該工程采用放坡結(jié)合土釘墻，并在支護(hù)面設(shè)置攪拌樁止水帷幕的支護(hù)方式提高了土釘墻的整體穩(wěn)定性，能有效地控制支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移變化。同時(shí)，由于基坑是分階段開(kāi)挖，基坑開(kāi)挖期間樁頂水平位移逐漸增大，我們應(yīng)注意對(duì)其位移速率變化相對(duì)較大時(shí)，應(yīng)及時(shí)加大監(jiān)測(cè)頻率并做出相應(yīng)分析。在基坑施工過(guò)程中加強(qiáng)監(jiān)測(cè)力度，保證基坑的整體安全。

3.3 土體深層水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

土體深層水平位移是基坑監(jiān)測(cè)分析當(dāng)中最重要的指標(biāo)之一，直接反映了基坑開(kāi)挖期間施工安全與否。本次監(jiān)測(cè)在基坑四周一共設(shè)置了16個(gè)土體側(cè)向位移測(cè)斜孔，編號(hào)分別為1#-16#。本文任選取其中4個(gè)測(cè)斜孔的數(shù)據(jù)對(duì)監(jiān)測(cè)時(shí)間從3月28日到6月2日的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，圖3分別為4個(gè)測(cè)斜孔的水平位移與時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)。

從圖3中可以看出，四個(gè)不同的測(cè)斜孔中土體深層水平位移隨深度的變化規(guī)律基本上是相似的，其變化趨勢(shì)較為平緩。如圖所示，開(kāi)挖位置處土體的側(cè)向位移隨著基坑土層的開(kāi)挖逐漸增大，最大位移處在基坑的頂部，發(fā)生位移值的時(shí)間是6月2日，也就是基坑監(jiān)測(cè)的最后一天。這說(shuō)明該測(cè)斜孔監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土體深層水平位移在隨著基坑開(kāi)挖深度的增加而逐漸增大，并開(kāi)始逐步趨向穩(wěn)定。隨著開(kāi)挖深度的加深，其水平位移也相應(yīng)增加，說(shuō)明基坑開(kāi)挖加深，土壓力在不斷增大。另外，從基坑周邊土體深層水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果表來(lái)看，1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大土體深層水平位移為29.33mm，位置在孔深0.5m處;5#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大土體深層水平位移為18.27mm，位置在孔深0.5m處;13#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大土體深層水平位移為22.86mm，位置在孔深0.5m處;16#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大土體深層水平位移為17.64mm，位置在孔深0.5m處。所以，除1#測(cè)斜孔外，其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土體深層水平位移均小于預(yù)警值（25mm）。1#測(cè)斜孔監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土體深層水平位移略大于預(yù)警值，應(yīng)及時(shí)加大監(jiān)測(cè)頻率并做出相應(yīng)分析，從而加強(qiáng)監(jiān)測(cè)力度，以便于保證基坑的整體安全。

4? 結(jié)論

文中以某沿海城市基坑為研究的工程依托，采用放坡結(jié)合土釘墻，并在支護(hù)面設(shè)置攪拌樁止水帷幕的支護(hù)方式提高了土釘墻的整體穩(wěn)定性，能有效地控制支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移變化，有效擴(kuò)大了土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。并且通過(guò)監(jiān)測(cè)證明了基坑的穩(wěn)定性，說(shuō)明了設(shè)計(jì)方案的可靠性。同時(shí)，本工程的安全順利施工證明，在深刻了解地質(zhì)情況和周邊環(huán)境的前提下，采用土釘墻結(jié)合攪拌樁止水帷幕的支護(hù)結(jié)構(gòu)可用于地下水位以下的土層。攪拌樁止水帷幕與土釘墻的復(fù)合型基坑支護(hù)形式適用于一些的可行、安全、經(jīng)濟(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。

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