某近海深基坑監(jiān)測工程分析

劉凌志

（深圳市勘察測繪院有限公司，廣東 深圳 518028）

1 工程概況

1.1 工程簡述

某國家重點(diǎn)工程項(xiàng)目，需要在海邊進(jìn)行深基坑開挖，其基坑到海邊距離最近距離僅約10m 遠(yuǎn)，在基坑施工前，先在基坑近海的北側(cè)做了鋼板樁及旋噴樁，用以防止海浪、潮水及海水滲漏影響。基坑支護(hù)范圍：基坑開挖底面積長89m，寬59m。場坪標(biāo)高在＋4.58 m～＋11.51 m 之間，基底標(biāo)高為－20.80m，最大護(hù)坡高度為32.3 m。工程最大難點(diǎn)在于基坑?xùn)|側(cè)和東北側(cè)淤泥質(zhì)土層厚，地質(zhì)條件復(fù)雜。本監(jiān)測工程項(xiàng)目布置有坡頂沉降點(diǎn)、邊坡水平位移（測斜孔）孔、支護(hù)樁變形監(jiān)測（測斜孔）孔、支護(hù)樁頂沉降點(diǎn)、爆破振動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)，通過動(dòng)態(tài)監(jiān)測，全面及時(shí)地反映基坑的安全狀況，確保工程的順利進(jìn)行，在出現(xiàn)異常情況時(shí)應(yīng)及時(shí)反饋，采取必要的工程應(yīng)急措施，調(diào)整施工工藝或修改設(shè)計(jì)參數(shù)。

1.2 工程地質(zhì)概況

1.2.1 工程場地地貌概述

場地原始地貌為山前海涂灘地，標(biāo)高一般應(yīng)為＋2.0～－2.0m，在基坑施工之前經(jīng)過塑料排水板處理，并堆填了7～13 m 不等厚度的碎（塊）石預(yù)壓，外側(cè)已建成護(hù)堤。場地地形均較平坦，開闊。

1.2.2 工程地質(zhì)情況

1.2.2.1 第四系全更新統(tǒng)地層（Q4）

2）海相沉積層（Q4m）。淤泥：灰色，呈流塑狀態(tài)，屬高壓縮性土。層厚為7.70 m，層底標(biāo)高為－8.44m。

淤泥質(zhì)粘土：灰色，飽和，呈軟～流塑狀態(tài)，屬高壓縮性土。層厚：1.00～7.00 m，層底標(biāo)高為－7.92～0.02m。

淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色，流塑～軟塑狀態(tài)，屬高壓縮性土；切面稍有光滑，干強(qiáng)度高，韌性中等，無搖振反應(yīng)。層厚：1.00～7.70 m，層底標(biāo)高為：－14.67～－7.35m。

含粘性土中砂：灰黃、黃褐色，呈稍密～中密狀態(tài)。層厚：2.00～2.70 m，層底標(biāo)高為：－3.56～－2.68m。

1.2.2.2 第四系上更新統(tǒng)地層（Q3）

粉質(zhì)粘土：褐黃色～灰褐色，可塑～硬塑，屬中等壓縮性土，層厚：0.60～2.40 m，層底標(biāo)高為：－17.07～－8.52m。

粘土：顏色一般為灰色～青灰色，呈可塑狀態(tài)，層厚為1.90m，層底標(biāo)高：－18.97m。

粉質(zhì)粘土：灰色～青灰色，呈可塑狀態(tài)，屬中等壓縮性土，厚度：1.70m，層底標(biāo)高：－20.67m。

1.2.2.3 第四系中更新統(tǒng)地層（Q2）

含礫粉質(zhì)粘土：黃褐色，可塑～硬塑。無搖振反應(yīng)，稍有光滑，干強(qiáng)度高韌性中等。與下伏基巖直接接觸。厚度和揭露厚度為0.70～6.70m，層底標(biāo)高－21.77～－4.26m。

1.2.2.4 上侏羅系地層（J3）

基巖主要是侏羅系上統(tǒng)地層，凝灰質(zhì)砂巖與安山玄武巖。巖石致密堅(jiān)硬，具塊狀、層狀構(gòu)造。

凝灰質(zhì)砂巖層厚和揭露厚度0.80～17.00m，層底標(biāo)高－25.87～5.61m。安山玄武巖的巖層厚和揭露厚度為5.90～9.40 m，層底標(biāo)高－20.94～－5.19m。

1.3 各土層性質(zhì)

各土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 各土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

1.4 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

由于本工程西南為基巖區(qū)，而工程北側(cè)、東側(cè)為深埋淤泥層，因此，本基坑邊坡分3種地層條件。采用不同支護(hù)形式，分述如下。

1.4.1 完全基巖邊坡

基巖邊坡主要分布在基坑西側(cè)、南側(cè)，通常按1∶0.3放坡。當(dāng)分級(jí)放坡開挖時(shí)，邊坡過渡平臺(tái)寬度≥0.5 m?；鶐r面上部若有回填土層，當(dāng)坡高在5～8m 內(nèi)，坡度1∶1.0；過渡平臺(tái)寬1.0m，坡高小于5m 的不設(shè)過渡平臺(tái)。

1.4.2 基巖埋深小于－8m，無淤泥地層的邊坡

位于場地東南角，地層10.61～－2.39m 回填石，－2.39～－7.99 m 為含礫粉質(zhì)粘土，－7.99m以下為0.6m 的強(qiáng)風(fēng)化安山玄武巖、6.9m 的中、微風(fēng)化玄武巖，以下為微風(fēng)化巖和凝灰質(zhì)砂巖。

此地層護(hù)坡采用上部回填土層放坡，下部基巖放坡，中部含礫粉質(zhì)粘土層用排樁形式支護(hù)，嵌入基巖3m。設(shè)2層錨索。

1.4.3 基巖埋深大，淤泥層厚的邊坡

位于場地東北角。自＋6.0～2.0m 為回填石層，－2.0～－12.3 m 為淤泥層，至－15.0 m 為含礫粉質(zhì)粘土層，以下為中風(fēng)化安山玄武巖。上部回填石層開挖放坡，坡度為1∶1，且增設(shè)不小于15m的過渡平臺(tái)一個(gè)。

對(duì)于10m 厚的淤泥層進(jìn)行深層攪拌，攪拌樁徑0.6m，樁與樁搭接0.15 m，深攪樁深入下部粘土層0.3m。整個(gè)深攪區(qū)樁呈格柵式。

護(hù)坡樁樁徑1m，樁長16m，嵌入基巖3m，樁頂設(shè)在－2m 標(biāo)高，設(shè)4層錨索。頂部為拉錨梁及垂直錨索。本基坑護(hù)坡樁軸線總長168 m，共113根Ф1 000的鋼筋混凝土樁。

2 主要監(jiān)測項(xiàng)資料成果分析

2.1 爆破振動(dòng)測試成果分析

經(jīng)在基坑?xùn)|南和西北角靠近支護(hù)樁區(qū)域多次試驗(yàn)爆破，爆破單段藥量控制在3kg時(shí)，現(xiàn)場測試結(jié)果距離爆破區(qū)最近的群樁監(jiān)測點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)最大振速為3.266～9.780cm／s，設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)3cm／s，現(xiàn)場測試均超出該值。之后，經(jīng)過業(yè)主組織基坑爆破專家專題會(huì)討論，將支護(hù)樁振動(dòng)控制指標(biāo)調(diào)整為8～10cm／s，現(xiàn)場測試結(jié)果表明各測點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)均在控制范圍之內(nèi)。

2.2 邊坡沉降及水平位移觀測

2.2.1 邊坡沉降觀測

本工程在基坑施工之前部分區(qū)域淤泥經(jīng)過打設(shè)排水板堆載預(yù)壓處理之后，淤泥固結(jié)度較高。累計(jì)最大的沉降點(diǎn)均分布在為北側(cè)邊坡，其中累計(jì)沉降量最大的點(diǎn)為51.7 mm。巖質(zhì)邊坡的沉降監(jiān)測點(diǎn)累計(jì)沉降量均在20mm 以內(nèi)。

2.2.2 邊坡深層水平位移（測斜管）觀測

邊坡深層水平位移（測斜管）設(shè)置在基坑平臺(tái)邊坡上的回填碎石開挖線后緣，東側(cè)邊坡從施工時(shí)開始到開挖到基坑底高程期間深層水平位移（測斜管）最大變化點(diǎn)總位移為97.24mm，在基坑施工期間，靠近基坑側(cè)帷幕灌漿施工時(shí)，深層水平位移產(chǎn)生向基坑外部方向的位移，變化速率在－3.31～4.84mm／d，主要由于灌漿壓力擠壓測斜管所致。

東側(cè)邊坡變化量最大的測斜管各階段變化量：起始地面標(biāo)高＋3.0m，開挖至－2.5m 高程累計(jì)位移為61.08 mm，占施工期間總位移量的60.5%；－2.5m高程開挖至－6.0m 高程，它的累計(jì)位移為18.56mm，占施工期間總位移量的18.4%；－6.0高程至－10.0m 高程累計(jì)位移為11.66mm，占施工期間總位移量的11.5%；－10.0 m 高程開挖至－14.0m 高程累計(jì)位移量為4.23mm，應(yīng)占施工期間總體累計(jì)位移量的4.2%；－14.0m 高程開挖至基坑地板標(biāo)高的－20.8m 高程，累計(jì)位移量應(yīng)該為2.28mm，占施工期間總體位移量的2.3%。，基坑基礎(chǔ)施工及回填期間，累計(jì)位移量為3.12 mm，占施工期間總體位移量的3.1%。

監(jiān)測數(shù)據(jù)表明基坑邊坡主要位移量發(fā)生在東側(cè)基坑邊坡形成過程以及腰梁澆筑之前，該時(shí)間段歷時(shí)130d，而從－2.5 m 高程開挖至地面標(biāo)高的－20.8m高程歷時(shí)81d，土體變形規(guī)律和實(shí)際施工情況相吻合。開挖過程中基坑?xùn)|側(cè)邊坡各高程深層水平位移典型變化曲線見圖1。

圖1 東側(cè)邊坡深度水平位移典型變化曲線

2.3 支護(hù)樁沉降及水平位移觀測

2.3.1 支護(hù)樁沉降觀測

樁頂沉降監(jiān)測點(diǎn)按照回填土（石）層、下臥淤泥層處密、完全基巖邊坡處疏的原則布置于支護(hù)樁樁頂。樁頂沉降從基坑開挖到基坑回填完成，樁頂累計(jì)沉降量在7.3～11.8mm。最大值發(fā)生在淤泥質(zhì)土層較的基坑?xùn)|側(cè)，最小值發(fā)生基坑西北側(cè)，樁頂沉降變化總體較為穩(wěn)定。

2.3.2 支護(hù)樁深層水平位移（測斜管）觀測

監(jiān)測期間水平位移深層水平位移（測斜管）最大值發(fā)生在基坑?xùn)|側(cè)，東側(cè)邊坡后方回填土石層地面標(biāo)高＋10.0m，支護(hù)樁護(hù)坡深度達(dá)30m，在開挖期間，支護(hù)樁由于后方主動(dòng)土壓力的作用，該區(qū)域的測斜孔位移明顯大于其他區(qū)域測斜孔，最大累積水平位移為53.15 mm，未超出警戒值80 mm。深度在孔口下6.5m；東北側(cè)和北側(cè)支護(hù)樁水平位移在27.97～36.94mm 之間。

東側(cè)支護(hù)樁深層水平位移（測斜孔）最大點(diǎn)從－2.5m 高程開挖至－6.0 m 高程，累計(jì)位移量為12.37mm，占施工期間總累計(jì)位移的22.8%；從－6.0m高程開挖至－10.0m高程累計(jì)位移量為14.64mm，占施工期間總累計(jì)位移的27.0%；從－10.0m開挖至－14.0m高程累計(jì)位移量為20.61mm，占施工期間總累計(jì)位移的38.1%；從－14.0m高程開挖至地板－20.8m 高程累計(jì)位移量為6.53mm，占施工期間總累計(jì)位移的11.1%。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際施工，從－10.0m 高程開挖至－14.0高程過程中東側(cè)部分區(qū)域已爆破至－20.8高程，基坑內(nèi)側(cè)應(yīng)力釋放過早導(dǎo)致該時(shí)間段內(nèi)位移速率相對(duì)較大，但基坑整體安全狀況處于受控狀況。開挖過程中支護(hù)樁深層水平位移典型變化曲線如圖2所示。

圖2 支護(hù)樁深層水平位移典型變化曲線

東北側(cè)支護(hù)樁監(jiān)測點(diǎn)平均水平位移在27.97～32.73mm 之間，平均位移量為30.4 mm，對(duì)應(yīng)深度為管口下6.5～7.5 m，基坑開挖施工期間平均位移為0.30～0.34mm／d，未出現(xiàn)超標(biāo)情況；北側(cè)支護(hù)樁監(jiān)測點(diǎn)平均深層水平位移在33.42～36.94mm，平均位移量為35.2 mm，對(duì)應(yīng)深度為管口下3.0～7.5 m，基坑開挖施工期間平均位移為0.40～0.43mm／d，未出現(xiàn)超標(biāo)情況；基坑支護(hù)樁在施工期間監(jiān)測數(shù)據(jù)基本正常，安全狀況處于受控狀況。

2.4 支護(hù)體系內(nèi)力觀測

錨索測力計(jì)設(shè)置6個(gè)監(jiān)測斷面，在不同高程的四層腰梁相應(yīng)位置安裝錨索測力計(jì)。其中基坑北側(cè)邊中部的－5.5m 高程錨索實(shí)測荷載368kN 超出設(shè)計(jì)值341kN，其余錨索實(shí)測荷載略小于設(shè)計(jì)值，總體實(shí)測值均控制在設(shè)計(jì)值的80%～110%。整個(gè)基坑開挖及回填過程中，錨索受力無明顯異常情況。

3 結(jié)論

1）由爆破振動(dòng)測試、深層土體水平位移、地表沉降、錨索測力計(jì)等各項(xiàng)監(jiān)測資料表明：本基坑在施工期間，基坑安全穩(wěn)定狀況處于受控狀態(tài)。通過現(xiàn)場監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)管理及信息化施工，并驗(yàn)證了基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案是安全可行的。

2）爆破振動(dòng)監(jiān)測中，設(shè)置合理的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度的允許值，可有效防止基坑爆破引起的樁身及周邊建筑物的破壞，對(duì)節(jié)約施工成本、保證施工合理工期有重要意義。

3）本文監(jiān)測成果可為類似基坑設(shè)計(jì)參數(shù)提供參考。

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