富水區(qū)深基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)分析

郝順 梁東 邢江鵬 王安明

摘 要：鄭州某深基坑設(shè)計(jì)開(kāi)挖深度為11.2m，因工程場(chǎng)地附近存在溝渠，地下水位埋深較淺，地下含水量豐富，對(duì)基坑開(kāi)挖極為不利。因此，有必要對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的坡頂位移、深層水平位移等進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明，隨著基坑每一段的開(kāi)挖，坡頂位移與深層水平位移會(huì)發(fā)生驟然增大，地下水較豐富側(cè)的位移量更為明顯。隨著支護(hù)體系的完備位移量逐漸得到控制，在開(kāi)挖至基底后，位移趨于穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：深基坑;樁錨支護(hù);高壓旋噴樁;現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：U231.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）05-0106-03

Abstract： The design excavation depth of a deep foundation pit in Zhengzhou is 11.2m， due to the existence of trenches near the project site， the groundwater level is relatively shallow， and the underground water content is rich， which is extremely unfavorable to excavation of the foundation pit. Therefore， it is necessary to continuously monitor the slope top displacement and deep horizontal displacement of the foundation pit retaining structure. The results show that with the excavation of each section of the foundation pit， the displacement of the slope top and the horizontal displacement in the deep layer will suddenly increase， and the displacement of the richer side of the groundwater will become more obvious. As the complete displacement of the supporting system is gradually controlled， the displacement tends to stabilize after excavation to the base.

Keywords： deep foundation pit;pile-anchor support;high-pressure jet grouting pile;field monitoring

隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，城市中心用地愈發(fā)緊張，地下空間的開(kāi)發(fā)和利用已成為必然[1]。當(dāng)前，地下空間工程朝規(guī)模大、開(kāi)挖深度大、地質(zhì)條件復(fù)雜的方向發(fā)展[2]，但同時(shí)易引起基坑結(jié)構(gòu)發(fā)生大變形，引發(fā)安全事故。深基坑安全事故不僅包括基坑本身的支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、變形失穩(wěn)、坍塌、人員傷亡等直接事故，還包括其影響范圍內(nèi)所發(fā)生的鄰近建筑物開(kāi)裂傾斜、公用市政設(shè)施破壞等間接的意外事故[3]。所以，保障基坑安全的課題日益重要。考慮到實(shí)際施工中各種復(fù)雜因素的擾動(dòng)，精準(zhǔn)的基坑監(jiān)測(cè)才是現(xiàn)場(chǎng)工程安全的保障。目前，雖常采用數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)兩種方法，但數(shù)值模擬方法在建立模型時(shí)的計(jì)算參數(shù)通常難以確定，模擬結(jié)果存在一定偏差[4]。因此，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)仍為保障基坑支護(hù)安全的主流選擇。

1 工程概況

擬建建筑場(chǎng)地位于鄭州市中牟縣境內(nèi)，主要由高層辦公樓、酒店、高層公寓、商業(yè)樓以及兩層地下室組成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件及自然地面標(biāo)高，基坑開(kāi)挖深度為10.5～11.63 m。由于建筑場(chǎng)地位于開(kāi)發(fā)區(qū)，所以周邊較為空曠。距離基坑西側(cè)10m處有兩臺(tái)變壓器，距離基坑西側(cè)和北側(cè)開(kāi)挖邊線(xiàn)約10m位置有暗溝渠，南側(cè)距離32 m處為某擬建主干道中心線(xiàn)。水位埋深為1.7～3.0 m，其補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水。本地近3～5年內(nèi)最高水位為1.0 m左右（埋深），歷史最高水位為0.5 m（埋深）。

2 支護(hù)設(shè)計(jì)

基坑設(shè)計(jì)總深度為11.2 m，坑底標(biāo)高為-12.3 m，分為兩部分開(kāi)挖。設(shè)計(jì)標(biāo)高-5.6 m以上部分采用坡度比1∶0.5放坡開(kāi)挖，使用復(fù)合土釘墻支護(hù)，共設(shè)有三層土釘，標(biāo)高5.6 m以下部分至坑底采用高壓旋噴樁內(nèi)插22 b型工字鋼進(jìn)行支護(hù)，并配置預(yù)應(yīng)力錨桿錨固。高壓旋噴樁具有良好的截水性，可作為止水帷幕，而工字鋼具有良好的強(qiáng)度與剛度，二者結(jié)合可以形成具有良好支撐力與防滲功能的地下連續(xù)墻，大大提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的承壓能力與安全性。

3 施工監(jiān)測(cè)

3.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

一是基坑頂部水平和豎向位移觀測(cè)，在基坑周邊共計(jì)布設(shè)19個(gè)測(cè)點(diǎn)，間距約為26 m，依據(jù)周邊環(huán)境條件進(jìn)行調(diào)整。二是圍護(hù)體深層水平位移觀測(cè)，在基坑周邊選擇位點(diǎn)布置測(cè)斜管，孔內(nèi)埋設(shè)PVC測(cè)斜管，并延伸至地面上半米，共設(shè)置10個(gè)測(cè)斜管。

3.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

建筑場(chǎng)地視野空曠，但由于周邊地下水位較高，且北側(cè)與西側(cè)存在水渠，滲透較為嚴(yán)重，加之土釘墻支護(hù)體系屬于被動(dòng)支護(hù)體系，在其施工與使用過(guò)程中對(duì)各種類(lèi)型地下水的影響較為敏感[5]，所以基坑北側(cè)與西側(cè)的監(jiān)測(cè)便尤為重要。本文將重點(diǎn)以北側(cè)與西側(cè)支護(hù)段監(jiān)測(cè)結(jié)果為分析對(duì)象。

3.2.1 基坑頂部水平位移。如圖2所示，基坑頂部水平位移集中在2015年4月初期，此時(shí)高壓旋噴樁布置完畢，基坑開(kāi)始二階段開(kāi)挖。在開(kāi)挖至9 m深度時(shí)，由于尚未配置錨桿，支護(hù)對(duì)土體的約束主要用高壓旋噴樁與上部分的土釘墻承擔(dān)，此時(shí)的旋噴樁為單支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)，依靠上端的冠梁與底部的嵌固端來(lái)平衡土體帶來(lái)的側(cè)壓力。但是，地下潛水的滲透作用較為嚴(yán)重，對(duì)土體參數(shù)影響較大，同時(shí)土中水的重力作用和滲透力增加了不穩(wěn)定土體的下滑力，加大了邊坡的支護(hù)荷載等一系列影響[6]，導(dǎo)致坡頂在較短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的位移。從圖2可知，產(chǎn)生水平位移最大的三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)均位于基坑北側(cè)與西側(cè)，且水平位移超過(guò)10 mm的監(jiān)測(cè)點(diǎn)也均位于基坑北側(cè)與西側(cè)，最大值點(diǎn)位于B17，位移量為66.5 mm，已大大超過(guò)報(bào)警值。由于位移過(guò)大，原先設(shè)計(jì)的錨桿變更為錨索，且預(yù)應(yīng)力增加至80 kN。在后續(xù)的監(jiān)測(cè)中，水平位移并未再發(fā)生較大波動(dòng)。由此可以看出，樁錨支護(hù)仍然發(fā)揮了良好的功效。這表明，溝渠帶來(lái)的地下水滲透對(duì)支護(hù)影響明顯。在錨索配置之后，支護(hù)樁逐漸變?yōu)槎嘀c(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)，錨索的主動(dòng)約束作用大大增強(qiáng)了下部支護(hù)的穩(wěn)定性，同時(shí)提高了支護(hù)樁對(duì)土體的抵推作用，支護(hù)逐漸趨于穩(wěn)定，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)未再發(fā)生大范圍變化。

3.2.2 深層水平位移?；又?chē)苍O(shè)置10個(gè)測(cè)斜孔，北側(cè)兩個(gè)，西側(cè)三個(gè)，測(cè)斜孔埋置于樁錨支護(hù)的冠梁上方，監(jiān)測(cè)深度為8 m。下面從中選取1號(hào)、8號(hào)測(cè)斜孔數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。1號(hào)測(cè)斜孔位于基坑北側(cè)，詳細(xì)數(shù)據(jù)如圖3所示。隨著開(kāi)挖的進(jìn)行，開(kāi)挖段的深層水平位移有明顯增加，未開(kāi)挖段的位移量較小。由圖3可以看出，4月2日的位移量有較大變化，這是因?yàn)椴捎脴跺^支護(hù)部分的土體初步開(kāi)挖而冠梁尚未設(shè)置，上半部分土體的荷載對(duì)支護(hù)樁影響較大。此時(shí)，支護(hù)樁相當(dāng)于懸臂梁受力結(jié)構(gòu)，對(duì)上部土壓力的抵抗較為薄弱。隨著錨索與面層的配置，支護(hù)體系得到錨固力補(bǔ)足，深層水平位移變化趨勢(shì)漸緩，5月22日又一次較大程度的開(kāi)挖，出現(xiàn)了明顯位移，此后位移變化平穩(wěn)。7～8 m監(jiān)測(cè)段靠近主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力的凈土壓力零點(diǎn)位置，故位移趨于0。最大位移為深度1 m處，位移為13.3 mm，并未超過(guò)報(bào)警值（累計(jì)位移40 mm）。

基坑西側(cè)8#監(jiān)測(cè)點(diǎn)處臨近溝渠，存在較為豐富的地下水，對(duì)支護(hù)體系影響較大。由圖4可以看出，4月4日，初步開(kāi)挖期間便出現(xiàn)了超過(guò)報(bào)警值的位移量，最大位移量為85.65 mm，位于深度1 m處。此后，位移的增速并未減緩，直到4月29日達(dá)到最大位移量的221.85 mm，日均位移量超過(guò)4 mm/d。此時(shí)采取了一定安全措施，深層水平位移略有收縮，最大位移量收縮為185.6 mm，位于深度2 m處。此后，位移增速明顯收斂，自5月2日至10月20日，日均位移量小于0.1 mm/d，表明位移已得到控制。隨著基坑開(kāi)挖至基底，支護(hù)施工完畢后，深層水平位移有“兩頭小，中間大”的趨勢(shì)，逐漸發(fā)展為“鼓腹?fàn)睢盵7]，且由于上部土體的影響，最大位移點(diǎn)較為偏向上方。

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)鄭州某深基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論。土釘墻支護(hù)體系屬于被動(dòng)柔性支護(hù)體系，在其施工與使用過(guò)程中對(duì)各種類(lèi)型地下水的影響較為敏感。例如，對(duì)各類(lèi)型地下水不進(jìn)行有效的控制，將對(duì)邊坡支護(hù)的整體穩(wěn)定性形成極大的隱患。深層水平位移隨著基坑的開(kāi)挖整體呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，但不同深度的位移增加并不呈線(xiàn)性變化。在支護(hù)完全施工完畢后，深層水平位移最終發(fā)展為“兩端小，中間大”的形狀。高壓旋噴樁有較好的截水、止水性能，工字鋼則具有較高的強(qiáng)度和剛度，將兩者相結(jié)合形成的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，對(duì)于具有類(lèi)似工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件的基坑支護(hù)工程具有參考價(jià)值。

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