成都市南光廠基坑邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)與監(jiān)測

楊遠(yuǎn)翔, 劉 娟, 董安麗, 羅 剛, 陸榮林

(1.西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院, 四川成都610031; 2.四川省冶勘設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司, 四川成都 610081; 3.中南大學(xué)地理科學(xué)與信息物理學(xué)院, 湖南長沙 410006; 4.建材成都地質(zhì)工程勘察院, 四川成都 610052)

現(xiàn)階段，我國城市建設(shè)力度越來越大，城市中心用地愈發(fā)緊張，地下空間的開發(fā)已成必然[1]。隨著地下及高層建筑群猛增，基坑向著規(guī)模更大、開挖更深、地質(zhì)條件更復(fù)雜的方向發(fā)展[2-3]，同時(shí)深基坑工程事故發(fā)生頻繁，事故原因多種多樣[4]。包小華和付艷斌等[5]分析了300個(gè)深基坑事故原因，發(fā)現(xiàn)勘察、設(shè)計(jì)、施工不當(dāng)造成的基坑事故高達(dá)92.1 %。在眾多基坑邊坡支護(hù)方式中，錨樁支護(hù)在復(fù)雜施工場地表現(xiàn)出來了良好的安全性和經(jīng)濟(jì)性，得到了廣泛應(yīng)用和推廣[6]。楊敏等[7]研究了有無臨近樁基對基坑開挖變形場的影響及不同開挖深度對樁基的影響，發(fā)現(xiàn)基坑與周圍建筑相互耦合關(guān)系甚為親密。本文對南光廠深基坑工程進(jìn)行了邊坡支護(hù)及監(jiān)測方案設(shè)計(jì)，以供同類工程參考。

1 工程概況

1.1 基坑位置

該基坑位于成都市錦江區(qū)，琉璃路與華潤路交匯處的西北側(cè)，周圍建筑密集，東、南側(cè)有交通干道(圖1)?；訄龅剌^為平坦，周長為1 171.00 m，面積為53 368.00 m2，開挖深度為9.35～15.75 m，大面積開挖深度為13.35 m，為典型的城市深基坑，安全等級(jí)為一級(jí)。

圖1 南光廠深基坑位置

1.2 場地地質(zhì)條件

場地地層由第四系雜填土(Q4ml)、第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Q4al+pl)和白堊系灌口組泥巖(K2g)組成。上部為雜填土、粉土，層厚2.50～11.70 m；中部為細(xì)砂、粉質(zhì)黏土、卵石，層厚0.70～8.30 m，卵石粒徑多為20.00～80.00 mm，且場地內(nèi)廣泛分布，充填物主要為細(xì)砂和黏性土，其中11.00～17.00 m深度范圍內(nèi)局部地段卵石中含黏性土較重，個(gè)別位置含有團(tuán)塊狀的黏性土；下部為紫紅色泥巖，主要成分為黏土礦物，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，巨厚層狀構(gòu)造，局部夾有薄層砂巖，分布連續(xù)，場地內(nèi)基巖頂面埋深為14.50～21.00 m(圖2)。

圖2 南光廠深基坑DE段地質(zhì)剖面

場地地下水主要為賦存于卵石土層中的潛水，含量高且滲透性好，排出方式以徑流為主。場地卵石層較多，使得地下水位季節(jié)性變化幅度大。受場地附近降水工程的影響，豐水期地下水位埋深較正常情況偏低，在鉆孔內(nèi)測得場地內(nèi)的水位埋深約為4.80～5.70 m，對應(yīng)絕對高程486.20～487.10 m，年變幅2.00 m左右。

2 地下水降水設(shè)計(jì)

2.1 地下水特征參數(shù)

根據(jù)成都市區(qū)特定的砂卵石地層條件和以往類似工程經(jīng)驗(yàn)，該基坑采用管井法降水，基坑最大開挖深度15.75 m，共設(shè)計(jì)布置59口降水井，兩兩間隔15.00～20.00 m，均勻分布于基坑周邊。見表1。

表1 地下水降水設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2 降水設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)(表1)進(jìn)行降水設(shè)計(jì)計(jì)算。潛水完整井的基坑總涌水量根據(jù)下列公式計(jì)算：

(1)

可得Q=15055.4m3/d ；

根管井出水量q0根據(jù)下列公式計(jì)算：

(2)

可得q0=1542.5m3/d；

降水井的單井設(shè)計(jì)流量根據(jù)下列公式計(jì)算：

q=1.1Q/n

(3)

q0>q=280.7m3/d，故降水滿足要求。

設(shè)計(jì)井深25.0 m，設(shè)計(jì)井內(nèi)徑r=0.28m。當(dāng)含水層為粉土、砂土或碎石土?xí)r，各降水井所圍平面形狀近似圓形或正方形，且各降水井的間距、降深相同時(shí)，潛水完整井的地下水位降深根據(jù)下列公式計(jì)算：

(4)

Si=13.4≥S=12.1，基坑降水滿足要求。

2.3 降水井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

降水井深25.00 m，降水井內(nèi)徑采用300 mm的鋼筋混凝土井管，過濾器為填礫過濾器(填充4～8 mm礫石，填礫厚度大于100 mm)，礫石填至距地面3.00 m時(shí)，用黏土封孔，井管結(jié)構(gòu)上部為7根井壁管，下部3根過濾管(纏絲間距1.5 mm)。若本該設(shè)置過濾管位置為砂層，則改換為井壁管，同時(shí)應(yīng)確保濾水管總長度為3根(圖3)。成井時(shí)要求井孔圓整垂直，井管焊接牢固，安裝垂直。采用活塞和空壓機(jī)聯(lián)合洗井，確保洗井質(zhì)量，達(dá)到正常抽水時(shí)含砂率小于1∶20 000(單井)，以保證抽水設(shè)備正常運(yùn)行。要提高單井的出砂率，可采用包裹濾網(wǎng)以及精選濾料的方法。

圖3 降水井結(jié)構(gòu)示意

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 錨樁支護(hù)體系

基坑DE段(圖4)建筑物密集，本文對其進(jìn)行主要研究分析?；咏邓疂M足要求，支護(hù)無需考慮地下水的影響，邊坡采用錨樁支護(hù)體系(圖5)。

圖4 基坑DE段及周邊建筑物

圖5 基坑DE段錨樁支護(hù)體系

該基坑放坡高度1.00 m，坡度系數(shù)為1，坑頂荷載值嚴(yán)禁大于10 kPa，施工允許荷載不超過300 kPa，且距離坑頂不小于5.00 m?；由疃?3.35 m，支護(hù)采用人工鉆孔灌注樁，樁長19.00 m，直徑1.20 m，樁間距2.20 m，嵌固深度6.15 m，每根樁設(shè)置3根錨桿，錨桿采用4φ15.2 mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線，長度分別為16.50 m，16.50 m，15.00 m，預(yù)應(yīng)力錨桿通過設(shè)置在-5.00 m，-8.50 m，-12.00 m處與支護(hù)樁20 °構(gòu)成錨拉式支護(hù)結(jié)構(gòu)，錨固段10.00 m，樁頂設(shè)置連系梁，冠梁高0.80 m，寬1.20 m，連系梁與支護(hù)樁構(gòu)成空間協(xié)同作用結(jié)構(gòu)。

3.2 土壓力及結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布特征

根據(jù)表2參數(shù)對基坑DE段土質(zhì)最不利的鉆孔運(yùn)用彈性法進(jìn)行理論計(jì)算(圖6～圖12)。對于剪力而言，負(fù)值表示作用在樁體上指向左的剪力，正值表示指向右的剪力；對于彎矩而言，負(fù)值表示使樁體向基坑外側(cè)產(chǎn)生撓曲趨勢的彎矩，正值表示使樁體向基坑內(nèi)側(cè)產(chǎn)生撓曲趨勢的彎矩。打入樁體后，其兩側(cè)產(chǎn)生側(cè)向壓力，隨深度線性分布，板樁的擠壓作用可使土壓力系數(shù)大于靜止土壓力系數(shù)K0。

(1)工況1：開挖5.50 m深度后，樁體向基坑內(nèi)產(chǎn)生位移，頂部最大為8.30 mm，-9.00 m處位移為0 mm，位移量隨深度呈負(fù)相關(guān)似線性分布；基坑外土壓力隨深度呈線性分布，在樁底部位壓力值最大，為280.79 kN/m；基坑內(nèi)基底下部土壓力從-5.50 m處逐漸增大，在-8.50 m處達(dá)到最大值540.00 kN/m后又逐漸降低，在-12.00 m處達(dá)到最小值后隨深度呈線性分布；剪力從-1.00 m處向正值方向逐漸增大，在-1.50 m處出現(xiàn)最大值，為32.50 kN，隨后逐漸減小，在-3.00 m處減為0 kN，隨后反向增大，在-7.50 m處達(dá)到負(fù)向最大值306.20 kN，后逐漸降低，在-8.00 m處減為0 kN，后向正值方向增大，在-10.00 m處達(dá)到最大值291.56 kN后逐漸降低，在-13.5 m處減為零；剪力是彎矩的的導(dǎo)數(shù)，彎矩在剪力為正值時(shí)向負(fù)值方向逐漸增大，并在-3.00 m處出現(xiàn)最大值，為39.57 kN·m，在剪力為負(fù)值時(shí)向正值方向逐漸增大，并在-8 m處出現(xiàn)最大值，為791.25 kN·m，隨后正剪力值的出現(xiàn)使正彎矩值逐漸減小，至-12.50 m處減為0 kN·m(圖6)。

圖6 工況1狀態(tài)下土壓力及結(jié)構(gòu)內(nèi)力特征

產(chǎn)生上述分布特征是由于開挖后冠梁的支撐作用對樁體頂部產(chǎn)生正剪力值和負(fù)彎矩值；開挖卸除了基坑內(nèi)上部部分雜填土壓力，基坑外土體趨于主動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生側(cè)向位移，對樁體中部產(chǎn)生反方向的剪力值和彎矩，造成的樁體變形使基坑內(nèi)-7.00～-11.00 m深度范圍的土壓力增大，同時(shí)產(chǎn)生正剪力值和負(fù)彎矩值，當(dāng)負(fù)剪力值與正剪力值在某點(diǎn)的作用相等時(shí)，該點(diǎn)剪力為0 kN，同時(shí)彎矩出現(xiàn)極值，最易發(fā)生撓曲；隨著深度的增加，土體受開挖影響逐漸減小，基坑內(nèi)-7.00～-11.00 m深度范圍的土壓力增大產(chǎn)生的正剪力值占主要作用；剪力值由負(fù)向逐漸向正向增大，與彎矩的導(dǎo)數(shù)關(guān)系使得樁體中部彎矩值先增大后減?。浑S著深度的增加，基坑內(nèi)土體受開挖影響逐漸降低和基坑外土壓力的增加，使正剪力值逐漸減小，負(fù)剪力值增大，進(jìn)入相對穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)工況2：在坑壁-5.00 m深度處加設(shè)預(yù)應(yīng)力值為200.00 kN的錨索1后，板樁變形有所恢復(fù)，側(cè)向位移有所減小，最大位移仍出現(xiàn)在基坑頂部，為7.01 m，零位移出現(xiàn)在-9.00 m深度處，位移隨深度的增加呈負(fù)相關(guān)似線性分布；由于錨索加設(shè)位置靠近基坑底部，對基坑外上部土壓力影響較小，但對基坑基底下部-7.00～-11.00 m深度的土體影響較大，土壓力明顯減小，最大值在-8.50 m處，為420.00 kN，隨后又逐漸降低，在-11.00 m處達(dá)到最小值后隨深度呈線性分布；冠梁的支撐作用對樁體頂部的效用不變，錨桿1的設(shè)置使-5.00 m處的負(fù)剪力值達(dá)到219.55 kN后瞬間減小200.00 kN(與預(yù)應(yīng)力值一致)，由于各卵石層重度相差很小，隨后右等速率增大至-7.00 m處出現(xiàn)極值，為195.00 kN；由于錨桿拉力和樁體左側(cè)-7.00～-11.00 m處土壓力的共同作用使負(fù)剪力值減小，至-8.00 m處減為0，隨后向正值方向增大，在-10.00 m處出現(xiàn)最大值，為234.18 kN；隨著深度的增加，基坑內(nèi)土體受開挖影響逐漸降低和基坑外土壓力的增加，使正剪力值逐漸減小，至-13.00 m處減為0 kN；彎矩的剪力的導(dǎo)數(shù)關(guān)系，使彎矩在剪力為正值時(shí)向負(fù)值方向逐漸增大，并在-3.00 m處出現(xiàn)極值，為22.70 kN·m，使彎矩在剪力為負(fù)值時(shí)向正值方向逐漸增大，并在-8.00 m處出現(xiàn)極值，為623.64 kN·m，隨后正剪力值的出現(xiàn)使正彎矩值逐漸減小，至-12.5 m處減為0 kN·m(圖7)。

圖7 工況2狀態(tài)下土壓力及結(jié)構(gòu)內(nèi)力特征

(3)工況3：繼續(xù)開挖至9.00 m，樁體引起新的側(cè)向變形，最大位移增大，出現(xiàn)在基坑頂部，為15.18 m，最小位移位置加深，為 -12.50 m，位移隨深度的增加呈負(fù)相關(guān)似線性分布；基坑外土壓力變化不大，基坑內(nèi)土壓力重新分布，從-9.00 m處突增，至10.60 m處產(chǎn)生最大值，為560.10 kN，隨后逐漸降低，在-14.50 m處達(dá)到最小值后隨深度呈線性分布；冠梁的支撐內(nèi)力增大至65.00 kN，錨索1的水平內(nèi)力增大至280.69 kN，使點(diǎn)的負(fù)剪力值增大至195.00 kN后向正向突變280.69 kN，成為正剪力值85.69 kN，而后與突變之前等斜率向負(fù)值變化至在-9.35 m處出現(xiàn)最大值，為299.53 kN，由于錨桿拉力和樁體左側(cè)-9.00～-14.50 m處土壓力的共同作用使負(fù)剪力值減小，至-10.50 m處減為0 kN，隨后向正值方向增大，在-12.50 m處出現(xiàn)極值，為244.96 kN，隨著深度的增加，基坑內(nèi)土體受開挖影響逐漸降低和基坑外土壓力的增加，使正剪力值逐漸減小，至-16.50 m處減為0 kN；彎矩在-10.50 m處出現(xiàn)最大值，為860.42 kN·m(圖8)。

圖8 工況3狀態(tài)下土壓力及結(jié)構(gòu)內(nèi)力特征

(4)工況4：在坑壁-8.50 m深度處加設(shè)錨預(yù)應(yīng)力值為200.00 kN的錨索2，由于加設(shè)位置靠近基坑底部，沒有對位移量及分布特征和基坑內(nèi)-9.00～14.50 m深度范圍的土壓力分布特征產(chǎn)生較大影響；冠梁支撐效用不變，錨索1和2，有效地控制了剪力的增大，負(fù)剪力值在-8.50 m處達(dá)到最大值361.75 kN后向正向突變200.00 kN，其它力學(xué)特征分布與工況3相似(圖9)。

圖9 工況4狀態(tài)下土壓力及結(jié)構(gòu)內(nèi)力特征

(5)工況5：開挖至12.50 m后，樁體向基坑內(nèi)側(cè)位移增大至23.29 mm，最小位移位置加深至 -16.50 m，基坑內(nèi)-12.50～-18.00 m深度范圍土壓力最大達(dá)到600.00 kN；冠梁的支撐內(nèi)力增大至90.00 kN，錨索1水平內(nèi)力增大至398.86 kN，錨索2的水平內(nèi)力增大至313.93 kN；冠梁、錨索1、錨索2使其控制范圍內(nèi)的剪力值分布在0刻度線左右，形成兩段類似簡支的受力分布段，控制范圍內(nèi)最大負(fù)剪力值為200.50 kN，在-8.50 m處，最大正剪力值為227.5 kN，在-5.00 m處，錨索2的錨拉作用使-10.00～-15.00 m土體負(fù)剪力值顯著增大，為535.46 kN；錨拉和基坑內(nèi)-12.50 m～ -18.00 m處土壓力的共同作用使正剪力值增大至363.63 kN；彎矩在-14.50 m處出現(xiàn)最大值，為1 223.03 kN·m(圖10)。

圖10 工況5狀態(tài)下土壓力及結(jié)構(gòu)內(nèi)力特征

(6)工況6：在坑壁-12.00 m深度處加設(shè)預(yù)應(yīng)力值為200.00 kN的錨索3，除了該位置負(fù)剪力值向正向突變200.00 kN外，沒有對其他力學(xué)分布特征產(chǎn)生較大影響。其它力學(xué)特征分布與工況5相似(圖11)。

圖11 工況6狀態(tài)下土壓力及結(jié)構(gòu)內(nèi)力特征

(7)工況7：開挖至13.35 m后，樁體向基坑內(nèi)側(cè)位移增大至最大值24.37 mm，最小位移位置加深至 -17.00 m，基坑內(nèi)-13.35～-18.00 m深度范圍的土壓力最大達(dá)到700 kN左右；冠梁的支撐內(nèi)力變化不大，錨索1水平內(nèi)力增大至424.57 kN，錨索2的水平內(nèi)力增大至346.97 kN，錨索3水平內(nèi)力增大至240.17 kN；冠梁、錨索1、錨索2，錨索3使其控制范圍內(nèi)的剪力值分布在0刻度線左右，并下部未開挖土體形成四段類似簡支的受力分布段，控制范圍內(nèi)的最大負(fù)剪力值為487.50 kN，在-12.00 m處，最大正剪力值為325 kN，在-5.00 m處，錨拉作用使-12.00～-14.00 m土體負(fù)剪力值增大，為548.44 kN；錨拉和基坑內(nèi)-13.35～-18.00 m處土壓力的共同作用使正剪力值增大至445.15 kN；彎矩在-15.00 m處出現(xiàn)最大值，為1 262.56 kN·m(圖12)。

圖12 工況7狀態(tài)下土壓力及結(jié)構(gòu)內(nèi)力特征

根據(jù)上述分布特征，可以發(fā)現(xiàn)最大側(cè)向位移值發(fā)生在樁體頂部，最大負(fù)剪力值發(fā)生在基坑開挖底部，最大彎矩發(fā)生在在基坑開挖土體下部中的樁體部分，最大正剪力值發(fā)生在更下部的樁體部分。冠梁、錨索1、錨索2、錨索3、下部未開挖土體將樁體分隔成為4段類似簡支的受力分布段，錨索的加撐能夠使控制段只產(chǎn)生相對較小的彎矩和剪力，但支撐節(jié)點(diǎn)會(huì)受到方向相反的剪力值的作用，需要引起注意。

3.3 錨桿計(jì)算

根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)(表3)與錨桿信息(表4)對所受內(nèi)力最大的錨索1進(jìn)行計(jì)算。

3.3.1 錨桿桿體截面積

錨索水平內(nèi)力實(shí)用設(shè)計(jì)值為583.57 kN，錨桿桿體截面積根據(jù)下列公式計(jì)算：

(5)

式中：Td1為水平支撐力；fy為鋼絞線抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；θ為錨索俯角。

AS=509.2mm2

錨索選用4φ15.2 mm鋼絞線，所選股數(shù)n=509.2/(1/4×3.14×15.22)=2.8<7，合理。

表2 基坑DE段土層參數(shù)

表3 錨樁支護(hù)結(jié)構(gòu)信息

表4 支錨道號(hào)及錨桿參數(shù)

3.3.2 錨桿桿體長度

錨固段長度根據(jù)下列公式計(jì)算：

(6)

式中：lα為錨固段長度；Νμ為錨桿承載力設(shè)計(jì)值；d為錨孔直徑；qsk為地層與錨固粘結(jié)強(qiáng)度特征值，本工程取200 kPa；γs為錨桿軸向受拉抗力分項(xiàng)系數(shù)，按規(guī)定取1.3。lα=8.57 m，本工程采用10.00 m。

自由端長度根據(jù)下列公式計(jì)算：

(7)

式中：lf為錨索自由段長度；lt為錨頭中點(diǎn)至基坑底面以下外側(cè)載荷標(biāo)準(zhǔn)值與基坑內(nèi)側(cè)抗力標(biāo)準(zhǔn)值相等處的距離；φk為各層土層厚度加權(quán)內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值，本文取34.85 °；θ為錨索俯角。lf=4.39m，本工程采用6.50 m。

3.4 穩(wěn)定性驗(yàn)算

基坑周圍場地硬化封閉后，坑頂超載值嚴(yán)禁大于10 kPa，施工允許荷載不超過300 kPa，且距離坑頂不小于5 m。由于場地周邊為人行道和車行道，故考慮車輛動(dòng)荷載為15 kPa。

整體穩(wěn)定性驗(yàn)算根據(jù)下列公式計(jì)算：

(8)

式中：Wi為第i條塊的重量；αi為第i條塊的傾角；Ci為第i條塊的內(nèi)聚力；Li為第i條塊的長度。

整體穩(wěn)定性驗(yàn)算簡圖(圖13)以(-2.064 m，17.204 m)為圓心，以23.581 m為半徑的圓弧滑裂面，以瑞典條分法進(jìn)行驗(yàn)算，土條寬度為1 m，最終計(jì)算出的安全系數(shù)Kh=1.295<1.350，說明該段基坑邊坡存在穩(wěn)定性問題。按JGJ 120-2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》 圓弧滑動(dòng)簡單條分法計(jì)算嵌固深度：圓心(-3.392，15.771)，半徑23.516 m，對應(yīng)的安全系數(shù)Kh=1.385≥ 1.350。計(jì)算出的嵌固深度值h0=7.500 m，但當(dāng)前基坑嵌固深度采用值ld=6.150m，需再加深嵌固深度1.350 m才能確?；舆吰掳踩?。

抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算根據(jù)下列公式計(jì)算：

(9)

式中：KS為抗傾覆安全系數(shù)；Mp為被動(dòng)土壓力及支點(diǎn)力對樁底的抗傾覆彎矩，對于錨桿或錨索，支點(diǎn)力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值；Ma為主動(dòng)土壓力對樁底的傾覆彎矩。

通過計(jì)算，工況1～7對應(yīng)的抗傾覆安全系數(shù)分別為KS1=3.714、KS2=4.438、KS3=2.533、KS4=3.052、KS5=1.779、KS6=2.139、KS7=1.965，均大于1.250，滿足規(guī)范要求。

圖13 整體穩(wěn)定性計(jì)算簡圖(單位：m)

3.5 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算模擬

本節(jié)采用Geostuido軟件模擬，旨在說明采用嵌固深度不變、增加錨桿的方法是否能達(dá)到規(guī)范要求這一問題。其他條件參數(shù)不變，只改變錨索長度、數(shù)量和間距(表5)，穩(wěn)定性系數(shù)達(dá)到1.914(圖14)，故只要設(shè)計(jì)合理也能達(dá)到規(guī)范要求，具體方案建議應(yīng)考慮施工難度和工程經(jīng)濟(jì)性。

表5 模型的錨桿參數(shù) m

圖14 基坑邊坡穩(wěn)定性

3.6 基坑周邊沉降量

成都卵石地層深基坑周圍地表沉降隨著基坑開挖過程逐漸增大[8]，當(dāng)基坑開挖深度為13.35 m時(shí)，基坑周圍地表沉降量遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)離基坑的沉降量。同時(shí)，建筑物靠近基坑側(cè)的沉降變形大于遠(yuǎn)離基坑側(cè)的沉降變形[9]，三種計(jì)算方法得出的沉降量影響范圍均是在距離基坑邊13.00 m處，在有效控制的范圍內(nèi)(圖15)。

圖15 基坑周邊沉降量

4 基坑監(jiān)測

4.1 監(jiān)測原則及布置方法

該基坑主要監(jiān)測樁體頂部水平位移，基坑周邊建筑物裂縫、地面沉降，支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化，地下水位變化等情況[10]。

(1)基坑監(jiān)測點(diǎn)要準(zhǔn)確反映基坑的實(shí)際狀態(tài)和變形趨勢，內(nèi)力和變形的突變點(diǎn)和關(guān)鍵特征點(diǎn)均要布置監(jiān)測設(shè)備，基坑DE段有高大建筑物的影響，需加強(qiáng)布置；且監(jiān)測標(biāo)志需穩(wěn)固、明顯且結(jié)構(gòu)合理，監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)便于觀測。

(2)基坑邊坡頂部的監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)沿基坑周邊均勻布置，在基坑的頂角部位需布置監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)的水平間距為15～20 m。此外，觀測點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)加工過的全站儀或者水準(zhǔn)儀的棱鏡支架，用以消除監(jiān)測水平位移的對中誤差；鑒于基坑較深,且周邊建筑較為復(fù)雜,為提高監(jiān)測精度,消除測量安全隱患，利用貼膜片方式采取免棱鏡三維監(jiān)測，測量精度為 0. 1 mm[11]。

(3)建筑位移監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)當(dāng)布置在建筑物的外墻角、裂縫兩側(cè)以及外墻中間部位的墻或柱上，而在基坑中建筑物的觀測點(diǎn)主要布置在DE側(cè)上，沿基坑墻邊均勻布置，在建筑物的墻角需布置監(jiān)測點(diǎn)。

(4)在基坑開挖初期重點(diǎn)在軸力的監(jiān)測，開挖后期重點(diǎn)在變形的監(jiān)測。地下水位的變動(dòng)和周邊沉降密切相關(guān)，保持地下水位平穩(wěn)是防止周邊過大沉降的有效措施。在降水天氣下，不但應(yīng)注意水位變化，也要注意沉降的監(jiān)測。

根據(jù)上述布置原則，該基坑地下水位監(jiān)測點(diǎn)共布置6個(gè)，分布在基坑各邊上；基坑水平位移及豎向位移監(jiān)測點(diǎn)沿基坑邊均勻布置59個(gè)，且頂角部位有設(shè)立；建筑物沉降點(diǎn)共布置8個(gè)，沿建筑物墻邊均勻布置；基準(zhǔn)點(diǎn)布置4個(gè)(圖16)。

圖16 基坑監(jiān)測點(diǎn)布置

4.2 基坑變形監(jiān)測指標(biāo)

為使基坑變形在可控范圍內(nèi)，需規(guī)范監(jiān)測點(diǎn)的變形指標(biāo)，根據(jù)相應(yīng)技術(shù)規(guī)范[12-14]以及該工程的實(shí)際概況，規(guī)定了該基坑的變形監(jiān)測指標(biāo)(表6)。

表6 基坑變形監(jiān)測指標(biāo)

4.3 基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

根據(jù)監(jiān)測，基坑周邊建筑物無裂縫情況發(fā)生、地面沉降控制很好，支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，地下水位穩(wěn)定，本文重點(diǎn)分析基坑頂部位移。過大的基坑變形會(huì)導(dǎo)致基坑失穩(wěn)甚至造成特大工程事故，基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)和施工過程中為了確?；臃€(wěn)定，控制基坑變形非常重要[15]。根據(jù)規(guī)范，樁錨支護(hù)形式頂部變形值不大于30.00 mm[16]，實(shí)際監(jiān)測的基坑最大累計(jì)位移為15.50 mm，小于基坑監(jiān)測位移報(bào)警值30.00 mm(圖17)；變形速率最大值為0.50 mm/d，小于報(bào)警值3.00 mm/d(圖18)。實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)表明該支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式對樁頂和深層水平位移的控制效果較好，有效地控制其水平位移的發(fā)展，有利于安全施工。

圖17 基坑監(jiān)測點(diǎn)累計(jì)位移值

圖18 基坑監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)

一般開挖深度越深、土質(zhì)越軟、錨索數(shù)量越少、樁體嵌固深度越小、載重越重，側(cè)向位移越大。但該基坑變形量的不同，是開挖深度、土層結(jié)構(gòu)、施工荷載、支護(hù)結(jié)構(gòu)等因素相互耦合的結(jié)果。其中，載重(施工荷載)是所有因素之中唯一不確定性因素?；?.4節(jié)模型，減去載重，穩(wěn)定性系數(shù)由原來的1.914增大到3.318(圖19)，可見其嚴(yán)重影響著基坑變形和穩(wěn)定性。李二超、楊瑜等[17]研究了動(dòng)載對基坑邊坡側(cè)向位移的影響，表明載重尤其是動(dòng)載，嚴(yán)重影響著淺部土層側(cè)向變形量，載重使頂層土層下壓將荷載傳遞到中上部土層，并產(chǎn)生位移，對-1.00～-6.00 m深度范圍土體影響最大，在-3.00 m產(chǎn)生最大值，隨深度增加，這種影響逐漸減弱。

圖19 無載重條件下的邊坡穩(wěn)定性

5 結(jié)束語

(1)南光廠砂卵石地層的地下水(潛水)水位較高，利用管井法降水取得良好的效果，但仍需做好雨季地表排水工作，避免水位上升造成水壓力增大，以及巖土體c、φ值降低，引發(fā)基坑局部變形過大甚至垮塌。

(2)錨樁支護(hù)結(jié)構(gòu)具有良好的受力條件和靈活的錨點(diǎn)設(shè)置，使其在保持自身穩(wěn)定的同時(shí)有效抑制基坑位移變形，DE段樁體的嵌固深度為6.15 m時(shí)，穩(wěn)定性系數(shù)較低，加深1.35 m后可符合標(biāo)準(zhǔn)，此外合理的加錨方式也可達(dá)到要求。

(3)冠梁、錨索1、錨索2、錨索3以及下部未開挖土體將樁體分隔成為4段類似簡支的受力分布段，錨索的加撐能夠使控制段只產(chǎn)生相對較小的彎矩和剪力，但支撐節(jié)點(diǎn)會(huì)受到方向相反的剪力值的作用，需要引起注意。

(4)載重對基坑變形和穩(wěn)定性影響甚重，在施工中應(yīng)嚴(yán)格限制載重與基坑邊坡的距離，本文對該基坑設(shè)置了監(jiān)測方法，結(jié)果表明基坑穩(wěn)定，且達(dá)到了預(yù)期的目的。