海上花苑深基坑現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

譚永華，張桂龍

(天津市勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，天津 300110)

0 引言

基坑是目前工程建設(shè)過程中較為常見的重大危險源工程。隨著城市建設(shè)發(fā)展，地下空間開發(fā)、利用程度越來越高。為了保證施工人員的安全和周邊建筑的穩(wěn)定，在基坑工程實施進(jìn)行支護(hù)是十分必要的。由于巖土工程問題較為復(fù)雜，采取了基坑支護(hù)措施后，仍有較多的工程出現(xiàn)了基坑垮塌、周邊沉降等問題，帶來了較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡。因此，加強(qiáng)基坑工程的監(jiān)測、預(yù)警工作是十分重要的[1-4]?；庸こ虒嵤┖?，加強(qiáng)周邊監(jiān)測預(yù)警，減少基坑垮塌風(fēng)險[5-7]。海上花苑項目位于城區(qū)，基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，既有建筑、管線較多，基坑開挖深度大，為了降低基坑變形破壞風(fēng)險，在基坑實施后進(jìn)行了變形觀測預(yù)警。

1 工程概況

海上花苑項目位于南運(yùn)河南路與新三條石大街交口，項目設(shè)置2層地下室，基坑開挖深度約為9.4 m，周長約為360 m。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，基坑?xùn)|側(cè)為南運(yùn)河、西側(cè)為海上花苑西地塊(已經(jīng)建成的小區(qū))、北側(cè)為小伙巷、南側(cè)為天津惠靈頓國際學(xué)校；根據(jù)基坑支護(hù)方案，基坑采用排樁+內(nèi)支撐支護(hù)。樁徑800 mm、樁間距1 000 mm、樁長16 000 mm；內(nèi)支撐采用砼支撐。基坑周邊環(huán)境較復(fù)雜，重要建筑物眾多，基坑破壞后將造成嚴(yán)重的損失。因此，為了保證周邊建筑物以及基坑自身的安全，在工程實施后采取了相關(guān)監(jiān)測工作。

圖1 基坑水平位移監(jiān)測點(diǎn)位示意圖

2 監(jiān)測方案布置

水位位移監(jiān)測點(diǎn)主要布置在圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部上，間隔8～15 m布設(shè)一個觀測點(diǎn)，基坑水平位移監(jiān)測點(diǎn)位示意圖見圖1。

在基坑周圍30 m以外的穩(wěn)定區(qū)域布設(shè)3個沉降基準(zhǔn)點(diǎn)。豎向(維護(hù)結(jié)構(gòu)頂部)位移監(jiān)測點(diǎn)與其水平位移監(jiān)測點(diǎn)共用。位置參見沉降觀測點(diǎn)位布設(shè)示意圖見圖2。

圖2 沉降觀測點(diǎn)位布設(shè)示意圖

基坑周邊分布有較多的管線，因此周邊管線與地表點(diǎn)共用地表變形監(jiān)測點(diǎn)，結(jié)合基坑方案和周邊管線分布情況，共布設(shè)61個監(jiān)測點(diǎn)，地表變形監(jiān)測點(diǎn)位見圖3。

圖3 周邊地表變形監(jiān)測點(diǎn)位置示意圖

3 基坑及周邊變形情況分析

3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平變形分析

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)共布設(shè)40個點(diǎn)(點(diǎn)號為1-40)。向基坑內(nèi)部方向的最大位移變形量為54.5 mm(5號點(diǎn))，最小位移量為26.7 mm(16號點(diǎn))；各個監(jiān)測點(diǎn)的平均位移量為42.1 mm(向基坑內(nèi)方向)。為了分析基坑的變形機(jī)制，繪制5號點(diǎn)(最大變化量)、16號點(diǎn)(最小變化量)時間-水平位移曲線，見圖4。從圖4，可以看出，5號點(diǎn)水平位移大致可分為A、B兩個階段：

A階段為2017年05月03日到2017年10月27日，累計水平位移量凈增34.7 mm，平均每天的水平位移量為0.196 mm。

B階段為2017年10月27日到2018年08月16日，累計水平位移量凈增19.8 mm，平均每天的水平位移量為0.068 mm。

由此可知， 5號點(diǎn)水平位移速率最大的為A階段，水平位移速率最小的為B階段。到2018年08月16日基礎(chǔ)施工完成為止，水平位移趨于穩(wěn)定。

圖4 最大、最小變形點(diǎn)時間-水平位移曲線

3.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)沉降變形分析

3.2.1 沉降量情況

海上花苑1-8號樓工程基坑豎向(圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂)位移布設(shè)了40個觀測點(diǎn)，從各次沉降觀測記錄及其曲線圖5來看，各點(diǎn)平均累計沉降量為14.1 mm；37號點(diǎn)沉降量最大，為19.2 mm，16號點(diǎn)沉降量最小，為8.6 mm。

3.2.2 沉降速率

從本建筑物(圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂)各觀測點(diǎn)，沉降量最大為37號點(diǎn)(位置參見沉降觀測點(diǎn)位布設(shè)示意圖)，現(xiàn)以37號點(diǎn)(最大沉降點(diǎn)號)為代表對沉降過程及其沉降速率進(jìn)行分析：

海上花苑1-8號樓工程基坑豎向(圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂)沉降速率大致可分為A、B兩個階段。

A階段為2017年05月03日到2017年10月27日，累計沉降量凈增13.5 mm，沉降速率為0.076 mm。

B階段為2017年10月27日到2018年08月16日，累計沉降量凈增5.7 mm，沉降速率為0.019 mm。

圖5 最大、最小變形點(diǎn)時間-沉降量曲線

3.3 立柱結(jié)構(gòu)變形分析

3.3.1 柱結(jié)構(gòu)水平位移(同支撐水平位移)變形分析

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)共布設(shè)10個點(diǎn)(點(diǎn)號為1-10)。向基坑方向最大位移量為22.4 mm(2號點(diǎn))，最小位移量為8.3 mm(8號點(diǎn))；平均位移量為16.1 mm(向基坑內(nèi)方向)。水平位移速率及累計值均在正常范圍以內(nèi)(見圖6)。

圖6 柱結(jié)構(gòu)水平位移曲線

3.3.2 立柱結(jié)構(gòu)沉降變形分析

海上花苑1-8號樓工程基坑豎向(立柱結(jié)構(gòu)頂)位移布設(shè)了10個觀測點(diǎn)，從各次沉降觀測記錄及其曲線圖來看，各點(diǎn)平均累計沉降量為11.6 mm；最大沉降量17.7 mm(7號點(diǎn))，最小沉降量5.8 mm(1號點(diǎn))。豎向位移速率及累計值均在正常范圍以內(nèi)(見圖7)。

圖7 柱結(jié)構(gòu)沉降變形曲線

3.4 周邊環(huán)境變形分析

3.4.1 周邊地表及管線分析

1)沉降量情況

周邊地表及管線沉降觀測布設(shè)了61個觀測點(diǎn)，從各次沉降觀測記錄及其曲線圖來看，各點(diǎn)平均累計沉降量為12.6 mm；最大沉降量19.8 mm(14號點(diǎn))，最小沉降量4.8 mm(61號點(diǎn))。

2)沉降速率

從本基坑周邊地表及管線各觀測點(diǎn)，沉降量最大為14號點(diǎn)(位置參見沉降觀測點(diǎn)位布設(shè)示意圖)，現(xiàn)以14號點(diǎn)(最大沉降點(diǎn))為代表對沉降過程及其沉降速率進(jìn)行分析：

周邊地表及管線沉降速率大致可分為A、B兩個階段。

A階段為2017年05月03日到2017年10月27日，累計沉降量凈增15.1 mm，沉降速率為0.085 mm。

B階段為2017年10月27日到2018年08月16日，累計沉降量凈增4.7 mm，沉降速率為0.016 mm。

3.4.2 周邊建筑物分析

從2017年05月03日到2018年08月16日對海上花苑東地塊工程基坑的周邊建筑物共測量72次，共布設(shè)了41個沉降觀測點(diǎn)，最大沉降量為6 mm(S-9號點(diǎn))，最小沉降量0 mm(10-8號點(diǎn))，沉降速率均在正常范圍以內(nèi)(見圖8)。

3.4.3 基坑外水位監(jiān)測

水是誘發(fā)巖土體失穩(wěn)破壞的一個重要因素，因此，在基坑工程實施后，對基坑周邊的地下水位進(jìn)行觀測。自2017年08月28日到2018年08月16日的監(jiān)測周期，對海上花苑深基坑共22口觀測井(21號觀測井被覆蓋

無法觀測)基坑外水位監(jiān)測觀測了54次，各觀測井水位累計變化最大為-840 mm(SW9號井)，水位變化較為穩(wěn)定。

圖8 周邊建筑變形曲線

圖9 支撐軸力變化過程

3.4.4 支撐軸力監(jiān)測

支撐結(jié)構(gòu)的軸力是反應(yīng)基坑變形的另一個因素，自2017年7月24日到2018年3月5日的監(jiān)測周期，對10組剖面軸力監(jiān)測共監(jiān)測59次，根據(jù)軸力監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，各剖面鋼筋計所受應(yīng)力均在正常范圍內(nèi)變化，最大、最小軸力變化量與時間關(guān)系見圖9。

4 結(jié)語

(1)根據(jù)獲取的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移變形觀測數(shù)據(jù)，在基坑開挖初期，支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移變形量較小，之后隨基坑開挖深度的增大，水平變形不斷增大，在基礎(chǔ)底板施工完成后，變形趨于穩(wěn)定。

(2)根據(jù)基坑設(shè)計及監(jiān)測方案布設(shè)22口觀測井(21號觀測井被覆蓋無法觀測)，施工過程水位變化速率及水位變化累計值均表現(xiàn)正常。

(3)海上花苑1-8號樓工程基坑結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測、周邊環(huán)境監(jiān)測，一共觀測了72次。通過對其監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，基坑結(jié)構(gòu)累計變形值、基坑施工過程變形速率個別點(diǎn)位超過警戒值，大部分點(diǎn)位累計變形值及速率均在正常范圍以內(nèi)?；诱w變形及沉降不大，基坑結(jié)構(gòu)基本安全穩(wěn)定；基坑周邊臨近建筑物、構(gòu)筑物安全穩(wěn)定。