天津某深基坑工程監(jiān)測(cè)結(jié)果分析與研究

陳 濤，張 敏，李更召，翟 超，邢衛(wèi)民

（天津市勘察院，天津300191）

巖土工程具有地質(zhì)條件的不確知性、土性參數(shù)的不確定性以及荷載條件的多樣性等特點(diǎn)［1］，加之現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境復(fù)雜多變，從而使得巖土工程具有很強(qiáng)的不可預(yù)見(jiàn)性，對(duì)于實(shí)際工程中可能遇到的多種問(wèn)題，很難單純從理論上進(jìn)行預(yù)測(cè)。此時(shí)，在理論指導(dǎo)下有計(jì)劃地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工程的監(jiān)測(cè)工作顯得十分必要［2-4］。監(jiān)測(cè)工作是巖土工程信息化施工中不可缺少的重要部分，及時(shí)掌握基坑開(kāi)挖過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變形情況，有利于優(yōu)化施工方案，縮短施工工期，降低施工成本［5-6］。以往有學(xué)者對(duì)深基坑監(jiān)測(cè)進(jìn)行了研究，總結(jié)了深基坑開(kāi)挖過(guò)程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移、圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移、立柱豎向位移、地下水位等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的變化規(guī)律。趙慶強(qiáng)等［7］對(duì)深圳地鐵2號(hào)線基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)出了基坑開(kāi)挖過(guò)程中深層水平位移、周邊建筑物沉降及支撐軸力的變化趨勢(shì)。徐中華等［8］對(duì)上海銀行大廈深基坑監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行了研究，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析，及時(shí)掌握了基坑的變形情況和對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，達(dá)到及時(shí)調(diào)整施工方案的目的。安關(guān)峰等［9］對(duì)采用放坡土釘墻支護(hù)的廣州市小谷圍島地鐵站基坑的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，土體測(cè)斜結(jié)果表明基坑開(kāi)挖過(guò)程中不同位置（剖面）錨索、錨桿、土釘發(fā)揮作用具有時(shí)間效應(yīng)，錨桿軸力變化小說(shuō)明良好土層中錨桿（錨索）發(fā)揮作用強(qiáng)。周香蓮等［10］對(duì)采用逆作法施工的北侖電廠循環(huán)水泵房基坑進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析，總結(jié)出了逆作法施工中基坑的變形情況。

以前的學(xué)者多對(duì)建筑基坑及地鐵深基坑施工監(jiān)測(cè)進(jìn)行了較為廣泛的研究，而針對(duì)緊鄰地鐵保護(hù)區(qū)的建筑基坑的監(jiān)測(cè)研究較少，天津某深基坑工程開(kāi)挖面積較大，周?chē)h(huán)境復(fù)雜，緊鄰地鐵，以此基坑工程為研究對(duì)象，對(duì)基坑開(kāi)挖過(guò)程中基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)以及周?chē)h(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)類(lèi)似工程具有一定的工程實(shí)踐意義。

1 工程概況

某基坑工程項(xiàng)目場(chǎng)地?cái)M建建筑物為地下3層，地上兩棟高層住宅及商業(yè)用房，最高建筑物高度近200m，基坑最深約為18.4m，基坑面積約為8 856 m2，采用三道混凝土支撐，該基坑為一級(jí)基坑。周邊環(huán)境復(fù)雜，緊鄰地鐵，其地下室外墻線與地鐵控制線接近，其外墻距地鐵結(jié)構(gòu)最近處約9m。本文對(duì)此基坑工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分析，并將理論與實(shí)踐相結(jié)合，綜合其研究成果對(duì)監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行歸納總結(jié)，為基坑的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作提供重要的參考資料。

2 監(jiān)測(cè)方案

本基坑采用雙輪銑水泥擋土墻進(jìn)行止水，鉆孔灌注樁進(jìn)行支護(hù)，混凝土三道支撐，基坑支護(hù)剖面圖如圖1所示。

圖1 基坑支護(hù)剖面圖

2.1 基坑監(jiān)測(cè)內(nèi)容

結(jié)合基坑的具體情況，對(duì)基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)布點(diǎn)并合理選擇監(jiān)測(cè)儀器，基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及監(jiān)測(cè)儀器見(jiàn)表1，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布點(diǎn)圖見(jiàn)圖2。

表1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及監(jiān)測(cè)儀器

圖2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖

2.2 監(jiān)測(cè)頻率

本基坑為一級(jí)基坑，根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》［11］（GB50497-2009），監(jiān)測(cè)頻率見(jiàn)表2。

需要注意的是，監(jiān)測(cè)期間如遇異常情況，若日變化量較大時(shí)，需適當(dāng)增加監(jiān)測(cè)頻率，直至變化穩(wěn)定為止。

2.3 監(jiān)測(cè)報(bào)警值

本基坑監(jiān)測(cè)報(bào)警值見(jiàn)表3。

表2 施工階段監(jiān)測(cè)頻率

表3 監(jiān)測(cè)報(bào)警值

在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過(guò)報(bào)警值時(shí)，及時(shí)通知相關(guān)部門(mén)，并采取相應(yīng)的預(yù)警措施。

2.4 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

2.4.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移分析

基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移監(jiān)測(cè)采用滑動(dòng)式測(cè)斜儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由于基坑距離地鐵較近，本次監(jiān)測(cè)重點(diǎn)是靠近地鐵一側(cè)的基坑變形情況，需對(duì)靠近地鐵一側(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，現(xiàn)對(duì)地鐵一側(cè)的CX8、CX9、CX10監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，深層水平位移隨時(shí)間的變化曲線見(jiàn)圖3～圖5（圖中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移朝向基坑內(nèi)側(cè)方向?yàn)檎?/p>

圖3 CX8深層水平位移隨時(shí)間變化曲線

圖4 CX9深層水平位移隨時(shí)間變化曲線

圖5 CX10深層水平位移隨時(shí)間變化曲線

由圖3～圖5可以看出，基坑施工過(guò)程中，隨著土方開(kāi)挖以及各道支撐施工的進(jìn)行，基坑的深層水平位移表現(xiàn)出一定的變化。2013年3月7日，測(cè)得各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的初始值，隨后，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)入土方開(kāi)挖階段。由監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，在隨后的土方開(kāi)挖過(guò)程中，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的深層水平位移呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，漲幅較大。3月17日開(kāi)始第一道支撐的施工，隨后的監(jiān)測(cè)周期內(nèi)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的深層水平位移呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)，但漲幅有限。至4月12日，第一道支撐施工完畢，隨后進(jìn)行第一道支撐以下的土方開(kāi)挖，在土方開(kāi)挖過(guò)程中，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的深層水平位移增加，5月21日開(kāi)始第二道支撐的施工，至6月11日施工完畢，在支撐施工期間，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的深層水平位移漲幅有限。7月15日第三道支撐施工完畢，此時(shí)，CX8、CX9、CX10監(jiān)測(cè)點(diǎn)深層水平位移的最大值分別達(dá)到了32.53mm、40.82mm、35.44mm，隨后進(jìn)行基坑的底板施工，8月18日底板施工完畢，CX8、CX9、CX10監(jiān)測(cè)點(diǎn)深層水平位移的最大值分別為34.24mm、43.21mm、41.80mm，8月25日，底板施工完畢后正在進(jìn)行地下主體結(jié)構(gòu)施工，此時(shí)，CX8、CX9、CX10監(jiān)測(cè)點(diǎn)深層水平位移的最大值分別為35.07mm、43.79mm、42.92mm，最大位移值均朝向基坑方向，且均低于報(bào)警值。CX8、CX9、CX10均是靠近地鐵一側(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)于整個(gè)基坑工程而言具有代表性。并且，為了盡量減少對(duì)地鐵的影響，施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)靠近地鐵一側(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，在基坑施工過(guò)程中，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的深層水平位移均未達(dá)到報(bào)警值。

2.4.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移分析

為了更好的了解基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形情況，需對(duì)基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由于靠近地鐵一側(cè)是本次監(jiān)測(cè)工作的重點(diǎn)，現(xiàn)對(duì)靠近地鐵一側(cè)的水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)JC9、JC11、JC13的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移隨時(shí)間的變化曲線見(jiàn)圖6（圖中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移朝向基坑內(nèi)側(cè)方向?yàn)檎?/p>

圖6 圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移隨時(shí)間變化曲線

由圖6可以看出，在基坑施工過(guò)程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移呈現(xiàn)出波浪式上揚(yáng)趨勢(shì)。土方開(kāi)挖是一個(gè)卸荷的過(guò)程，圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的水平位移逐漸增大，而各道支撐的施工抑制了水平位移增大的趨勢(shì)。在基坑底板施工完畢后，圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移逐漸趨于穩(wěn)定，JC9、JC11、JC13監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移的最大值分別為13.9mm、19.0mm、6.5mm（朝向基坑內(nèi)側(cè)），均未超出報(bào)警值。

2.4.3 立柱豎向位移分析

選取基坑的立柱豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)LZ5、LZ6、LZ7的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，立柱豎向位移隨時(shí)間的變化曲線見(jiàn)圖7（圖中，立柱豎向位移上升為正）。

圖7 立柱豎向位移隨時(shí)間變化曲線

由圖7可以看出，隨著基坑施工的進(jìn)行，立柱的豎向位移逐漸增加，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，土體的開(kāi)挖即是卸荷的過(guò)程，從而坑底土體出現(xiàn)了一定的回彈，隨著開(kāi)挖的進(jìn)行，坑底土體的回彈逐漸增加，而各道支撐會(huì)從一定程度上抑制其變形，從而出現(xiàn)了圖8中較平緩曲線段，但從總體上來(lái)看，坑底土體出現(xiàn)了一定的回彈，底板施工完畢后，LZ5、LZ6、LZ7監(jiān)測(cè)點(diǎn)豎向位移的最大上升量分別為21.4mm、22.7 mm、23.3mm，均未超出報(bào)警值。

2.4.4 地下水位分析

選取靠近地鐵一側(cè)的地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)SW8、SW9、SW10的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，地下水位隨時(shí)間的變化曲線見(jiàn)圖8（圖中，負(fù)值表示地下水位下降）。

圖8 地下水位隨時(shí)間變化曲線

由圖8可以看出，在基坑施工過(guò)程中，基坑周邊地下水位未有較大變化，當(dāng)監(jiān)測(cè)至48d時(shí)，基坑周邊地下水位出現(xiàn)小幅下降，可能是由于基坑土體滲水或現(xiàn)場(chǎng)抽水而致，之后，其水位變化幅度不大，并維持在一個(gè)較穩(wěn)定值附近。底板施工完畢后，SW8、SW9、SW10監(jiān)測(cè)點(diǎn)地下水位累計(jì)下降量的最大值分別為0.423m、0.239m、0.347m，均未超出報(bào)警值。

3 結(jié) 論

本文以某深基坑工程為例，介紹了基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理分析的過(guò)程，通過(guò)對(duì)基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移、圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移、立柱豎向位移以及地下水位監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析，可以得出以下結(jié)論：

（1）基坑的深層水平位移隨著基坑土體的開(kāi)挖而呈現(xiàn)出波動(dòng)性，土方開(kāi)挖會(huì)使得基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移增加，而支撐會(huì)抑制這種變形，但仍會(huì)出現(xiàn)較小漲幅，在開(kāi)挖與支撐施工的同時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移沒(méi)有超出報(bào)警值。

（2）土方開(kāi)挖和支撐施工使得基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移出現(xiàn)了波浪式上揚(yáng)趨勢(shì)，開(kāi)挖卸荷后，水平位移增幅明顯，在底板完成后，這種變形趨于穩(wěn)定。

（3）在土方開(kāi)挖卸荷的過(guò)程中，坑底土體出現(xiàn)了不同程度的回彈，從而使得在基坑施工過(guò)程中，立柱豎向位移呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)，而在支撐的作用下，這種變形漲幅有限，底板施工完成后，趨于穩(wěn)定。

（4）基坑周邊的地下水位會(huì)隨著基坑土體的滲水以及現(xiàn)場(chǎng)抽水而出現(xiàn)變化，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)抽水時(shí)，基坑周邊地下水位會(huì)出現(xiàn)明顯降低的變化趨勢(shì)。

（5）通過(guò)對(duì)基坑的深層水平位移、圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、立柱豎向沉降以及地下水位的監(jiān)測(cè)可以看出，監(jiān)測(cè)工作對(duì)于基坑施工而言，是非常有必要的，為基坑信息化施工提供了基本手段［12-13］，將變形控制在安全的范圍內(nèi)，當(dāng)出現(xiàn)超過(guò)報(bào)警值的情況時(shí)，及時(shí)報(bào)警，采取相應(yīng)的措施，能夠很好的保證工程的安全進(jìn)行。

［1］顧寶和.淺談巖土工程的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)［J］.巖土工程界，2007，（1）：19-23.

［2］馮文濱，吉文來(lái).某地下車(chē)庫(kù)深基坑監(jiān)測(cè)及其成果分析［J］.現(xiàn)代測(cè)繪，2011，34（4）：22-24.

［3］水偉厚，李 廣，李國(guó)章，等.上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)二期登機(jī)長(zhǎng)廊基坑監(jiān)測(cè)分析［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2006，28（Z1）：1819-1822.

［4］Ma Fenghai，Zheng Yan，Yang Fan.Research on deformation prediction method of soft soil deep foundation pit［J］.Journal of Coal Science ＆ Engineering（China），2008，14（4）：637-639.

［5］黃雪良.清江西苑深基坑監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)分析［J］.現(xiàn)代測(cè)繪，2012，35（2）：42-44.

［6］余榮平.廣州某建筑基坑監(jiān)測(cè)及位移分析［J］.巖土工程界，2007，12（1）：63.

［7］趙慶強(qiáng)，張建龍，王 輝，等.深圳地鐵2號(hào)線僑香站基坑監(jiān)測(cè)分析［J］.水利與建筑工程學(xué)報(bào)，2011，9（5）：129-134.

［8］徐中華，王衛(wèi)東，王建華.上海軟土地區(qū)上海銀行大廈深基坑工程的實(shí)測(cè)與分析［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，23（Z1）：4639-4644.

［9］安關(guān)峰，宋二祥，高俊岳，等.廣州地鐵小谷圍島站基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與監(jiān)測(cè)分析［J］.巖土力學(xué)，2006，27（2）：317-322.

［10］周香蓮，王建華.北侖電廠循環(huán)水泵房基坑監(jiān)測(cè)分析［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2006，28（Z1）：1802-1805.

［11］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50497-2009.建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

［12］李慶偉，陳龍華，程金明.北京某深基坑監(jiān)測(cè)實(shí)例分析［J］.施工技術(shù)，2008，37（9）：30-32.

［13］張建龍，湯 愷，羅順飛，等.廣佛線地鐵朝安站D出口基坑監(jiān)測(cè)分析［J］.水利與建筑工程學(xué)報(bào)，2013，11（4）：161-164，169.