商業(yè)中心深基坑支護(hù)體系監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

張跟柱 李旺 胡永紅 潘恒琦

（中國(guó)建筑第五工程局有限公司安徽分公司，安徽 合肥 230041）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)步伐也不斷加快，深基坑工程也越來(lái)越多［1］。深基坑工程是大型商業(yè)中心施工的基礎(chǔ)性工程，深基坑工程施工涉及基坑支護(hù)技術(shù)方法、土方開挖施工工藝及支護(hù)體系監(jiān)測(cè)監(jiān)控等諸多內(nèi)容［2］?；娱_挖是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，與之有關(guān)的穩(wěn)定和環(huán)境影響也在動(dòng)態(tài)變化中［3］。因此，在施工過(guò)程中，必須對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周圍管線進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)測(cè)［4］。深基坑支護(hù)體系變形過(guò)大失穩(wěn)坍塌是目前難度最大的深基坑破壞問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)是減小基坑風(fēng)險(xiǎn)，驗(yàn)證和修正初始計(jì)算參數(shù)的有效手段，一方面，為深基坑工程決策、設(shè)計(jì)修改、工程施工和工程質(zhì)量管理提供第一手的監(jiān)測(cè)資料和依據(jù)；另一方面，有助于快速反饋施工信息，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采用最優(yōu)的工程對(duì)策［5-6］。應(yīng)根據(jù)深基坑支護(hù)體系及周圍環(huán)境監(jiān)測(cè)方案和反饋系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控并保證工程的安全［7-8］。通過(guò)對(duì)已有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析也可以為類似深基坑工程施工提供參考。本文以某商業(yè)中心深基坑工程的監(jiān)測(cè)為例，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，研究了施工過(guò)程中基坑的水平變形、周圍地表沉降和水平位移、深層土體水平位移的變化規(guī)律等。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

本工程中商業(yè)區(qū)為地下三層/二層/一層結(jié)構(gòu)，建筑面積約19.75萬(wàn)m2。商業(yè)區(qū)包含地下三層、二層、一層結(jié)構(gòu)，開挖深度約為15.5m、10.65m、6.15m，地下三層為一基坑，地下二層、一層為二級(jí)基坑。住宅區(qū)為地下一層結(jié)構(gòu)，基坑開挖深度為5.05m，為二級(jí)基坑?，F(xiàn)場(chǎng)施工先施工住宅部分，再施工商業(yè)部分。擬建場(chǎng)地較為平坦，土質(zhì)情況為①層雜填土；②1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；②2層粉土夾粉砂；②3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；④層粘土；⑤層圓礫；⑥層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖；⑦層中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。擬建道路沿線場(chǎng)地淺層地下水為第四系孔隙性潛水，主要含水層為第一層填土和第二層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，穩(wěn)定水位埋深1.00～1.80m，穩(wěn)定水位標(biāo)高10.50～15.60m，主要受大氣降水、地表水及側(cè)向地下水補(bǔ)給，水量一般。

1.2 工程重難點(diǎn)

基坑開挖深度較深，支護(hù)體系復(fù)雜，地下水豐富降水要求高，監(jiān)測(cè)監(jiān)控難度大，加之工期緊，項(xiàng)目管理難度較大。

2 基坑支護(hù)體系設(shè)計(jì)

該深基坑采用排樁圍護(hù)+SMW 工法樁+兩道鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。排樁為灌注樁，樁直徑1200mm，樁長(zhǎng)為19～29.5m，間距1400mm；排樁后設(shè)置一道樁直徑650mm，樁長(zhǎng)為10～26m三軸攪拌樁，內(nèi)插長(zhǎng)度未6000mm，間距為1350mm的10#工字鋼作為輔助支護(hù)和止水措施。

3 監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)

為了確保該商業(yè)中心深基坑支護(hù)體系的施工安全，制定了完善的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)監(jiān)控方案。本工程監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容有：①圍護(hù)樁體深度方向水平位移；②圍護(hù)樁頂水平位移；③支撐內(nèi)力監(jiān)測(cè)；④周邊管線沉降。本深基坑工程基準(zhǔn)設(shè)置在變形影響范圍以外且位置穩(wěn)定、易于長(zhǎng)期保存的地方，工作基點(diǎn)設(shè)在相對(duì)穩(wěn)定且便于進(jìn)行作業(yè)的地方。

本工程設(shè)置兩道混凝土支撐，均布設(shè)支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)將鋼筋計(jì)安裝在鋼筋構(gòu)架中部的上下左右四邊拐角的主筋上，與支撐方向平行。鋼筋計(jì)埋設(shè)在支撐梁兩支點(diǎn)間1/3部位，并避開節(jié)點(diǎn)位置。導(dǎo)線延主筋排布至圈梁、圍檁外側(cè)，出線口與梁面正交處用導(dǎo)管保護(hù)，護(hù)管長(zhǎng)40cm，一半埋入梁內(nèi)。水平位移監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)可利用已有穩(wěn)定的施工控制點(diǎn)，應(yīng)埋設(shè)在便于標(biāo)石或建造觀測(cè)墩、便于安裝儀器設(shè)備、便于觀測(cè)人員作業(yè)的位置。設(shè)置強(qiáng)制對(duì)中的觀測(cè)墩或?qū)ｉT觀測(cè)標(biāo)石的，對(duì)中誤差不應(yīng)超過(guò)0.1mm，采用精密的光學(xué)對(duì)中裝置，對(duì)中誤差不宜大于0.5mm。深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在基坑平面上撓度最大的位置，基坑每側(cè)中部、陽(yáng)角部位、周邊荷載較大布設(shè)應(yīng)布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，樁體測(cè)斜管埋設(shè)于灌注樁鋼筋籠內(nèi)部，將測(cè)斜管用鋼絲綁扎于鋼筋籠內(nèi)部，并隨其一起沉入孔內(nèi)。測(cè)斜管采用鉆孔埋設(shè)，以下部管端作為位移基準(zhǔn)點(diǎn)。預(yù)埋測(cè)斜管為PVC管，測(cè)斜管的上下管間預(yù)留一定縫隙，用來(lái)調(diào)整因打樁擠土對(duì)測(cè)斜管造成的影響，接頭處牢固固定、密封。測(cè)斜管安放就位后調(diào)正方向，使管內(nèi)的一對(duì)測(cè)槽垂直于測(cè)量面。管頂高出地面約10～50cm。管線監(jiān)測(cè)點(diǎn)根據(jù)管線修建年份、類型、材料、尺寸及現(xiàn)狀等情況，確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置；監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在管線的節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)角點(diǎn)和變形曲率較大的部位，并延伸至基坑邊緣以外1～3倍基坑開挖深度范圍內(nèi)的管線。

4 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

該深基坑開挖順序?yàn)閺谋毕蚰鲜┕ぁＳ捎诒竟こ滩捎脙傻冷摻罨炷林?，所以施工周期較長(zhǎng)；本文選擇2020年8月～2021年1月這一階段監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。由圖1可知圍護(hù)排樁由上往下沿樁深度方向樁體水平位移累計(jì)值呈現(xiàn)先增加后減少變化規(guī)律，最大水平位移分布在樁頂以下2～4m范圍內(nèi)，最大水平位移累計(jì)值為8.8mm，在預(yù)警值范圍內(nèi)；由圖2可知排樁頂部水平位移累計(jì)值隨著時(shí)間增加不斷增加，增長(zhǎng)率隨時(shí)間增加不斷減小，最大水平位移累計(jì)值為8.8mm，在預(yù)警值范圍內(nèi)；由圖3可知支撐軸力累計(jì)值隨著時(shí)間增加不斷增加，增長(zhǎng)率隨時(shí)間增加不斷減小，最大軸力為3032KN，在預(yù)警值范圍內(nèi)；周邊管線豎向位移累計(jì)值隨著時(shí)間增加不斷增加，增長(zhǎng)率隨時(shí)間增加不斷減小，管線最大豎向位移累計(jì)值為23mm，在預(yù)警值范圍內(nèi)。由監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，基坑各項(xiàng)指標(biāo)均在控制范圍內(nèi)。

圖1 排樁水平位移累計(jì)變形量曲線圖

圖2 樁頂水平位移累計(jì)變形量曲線圖

圖3 支撐軸力監(jiān)測(cè)曲線圖

5 結(jié)語(yǔ)

本文基于商業(yè)中心深基坑施工項(xiàng)目進(jìn)行支護(hù)體系監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，采用方案設(shè)計(jì)與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析相結(jié)合的方法，得出如下結(jié)論。

1）給出了深基坑支護(hù)方案，該基坑采用排樁圍護(hù)+SMW 工法樁+兩道鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。有效地控制了基坑周邊土體的水平位移和地表沉降，基坑底板的隆起也得到了有效控制。

2）結(jié)合深基坑施工存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素，進(jìn)行了深基坑支護(hù)體系監(jiān)測(cè)布局，給出了具體施工工藝及注意事項(xiàng)。

3）通過(guò)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，圍護(hù)樁頂水平位移、圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移監(jiān)測(cè)及支撐內(nèi)力監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)均在控制值范圍內(nèi)，該深基坑土方開挖過(guò)程處于安全狀態(tài)。