珠海某深基坑支護(hù)失穩(wěn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

楊萌萌

(珠海市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)站)

0 引言

珠海作為濱海城市，復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境成為工程建設(shè)中亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。地質(zhì)勘察資料和室內(nèi)土工試驗(yàn)參數(shù)對(duì)基坑設(shè)計(jì)和施工有很大的影響，對(duì)于復(fù)雜軟弱地層深基坑工程在施工過(guò)程中進(jìn)行全周期的監(jiān)測(cè)是基坑質(zhì)量、安全保證的關(guān)鍵，同時(shí)體現(xiàn)了基坑施工信息化的要求，是建設(shè)工程中必不可少的重要環(huán)節(jié)。

1 工程概況

某基坑位于珠海市保稅區(qū)。擬建1-2 層地下室，一層地下室開(kāi)挖深度為4.30m，兩層地下室開(kāi)挖深度為8.20m，基坑支護(hù)周長(zhǎng)約1189m，基坑安全等級(jí)為二級(jí)。本基坑采用φ1200@1400 灌注樁+一道鋼筋混凝土撐+基坑底被動(dòng)區(qū)支護(hù)進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)。

基坑西側(cè)、南側(cè)采用懸臂樁+被動(dòng)區(qū)支護(hù)；基坑北側(cè)與相鄰項(xiàng)目交界段采用大放坡開(kāi)挖，并在坡腳設(shè)置灌注樁解決深層滑動(dòng)問(wèn)題，灌注樁兼作相鄰項(xiàng)目開(kāi)挖負(fù)二層基坑支護(hù)；基坑西南角、西北角負(fù)二層區(qū)域采用灌注樁+鋼筋混凝土水平角撐+被動(dòng)區(qū)支護(hù)；基坑北側(cè)、東北角負(fù)二層區(qū)域上部大放坡至負(fù)一層樓板。本項(xiàng)目基坑局部失穩(wěn)情況出現(xiàn)在基坑北側(cè)、東北角區(qū)域，平面圖見(jiàn)圖1。

圖1 基坑基坑北側(cè)、東北側(cè)失穩(wěn)段平面圖

2 工程地質(zhì)情況

2.1 地層特征

擬建場(chǎng)地地貌為濱海平原地貌，現(xiàn)狀經(jīng)填土平整，地勢(shì)總體平整。根據(jù)詳勘報(bào)告，基坑場(chǎng)地巖土層地層從上至下為：

⑴人工填土層，淺黃色，主要由粉細(xì)砂和少量粘性土組成，場(chǎng)地西北角新近堆填有150m×65m×4m 范圍的雜填土，鉆探揭露場(chǎng)地北、西側(cè)該層夾雜建筑垃圾和生活垃圾，該場(chǎng)地填土堆填時(shí)間有20 多年；

⑵淤泥，深灰、灰黑色，具腥臭味，無(wú)搖振反應(yīng)，稍有光澤，干強(qiáng)度及韌性低，飽和，流塑；

⑶粉質(zhì)黏土，褐黃、（淺）肉紅色，具染手特性，無(wú)搖振反應(yīng)，稍有光澤，干強(qiáng)度及韌性中等，飽和，可塑；

⑷中粗砂，褐黃、灰白色，主要成分為石英質(zhì)中砂，呈次棱角狀，分選型一般，呈飽和、稍密～中密狀態(tài)；

⑸粉質(zhì)黏土，黃、（淺）肉紅色，具染手特性，無(wú)搖振反應(yīng)，稍有光澤，干強(qiáng)度及韌性中等，飽和，可塑；

⑹砂質(zhì)粘性土，褐黃色，主要由花崗巖原地風(fēng)化而成，夾鐵、錳質(zhì)結(jié)核，韌性差，干強(qiáng)度低，無(wú)搖振反應(yīng)，可塑～硬塑；

⑺全風(fēng)化花崗巖，褐黃色，主要由劇烈風(fēng)化的長(zhǎng)石、石英及暗色礦物組成，除石英及未完全風(fēng)化的長(zhǎng)石外，其余礦物風(fēng)化明顯，巖芯呈土狀，結(jié)構(gòu)完全破壞手捏易碎，遇水易分解。

2.2 水文地質(zhì)條件

勘察期間測(cè)得場(chǎng)地地下水埋藏較淺，穩(wěn)定水位埋深0.55～2.30m。地下水來(lái)源主要賦存于人工填土層、中粗砂層中，地下室主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水及鄰近水體的越流補(bǔ)給，并以垂直蒸發(fā)和潛流的形式向外側(cè)低洼處排泄。巖土力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 巖土物理力學(xué)指標(biāo)

3 基坑支護(hù)方案

3.1 基坑北側(cè)和東北側(cè)設(shè)計(jì)方案

基坑北側(cè)和東北側(cè)支護(hù)基坑深度為8.2m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)為φ1200mm@1400 m2鋼筋混凝土灌注樁+ 一道1200mm ×1200mm 鋼 筋 混 凝 土 內(nèi) 支 撐 梁， 采 用φ550@350 小直徑水泥攪拌樁止水，坡頂放坡高度為3.8m，采用多級(jí)放坡；圍護(hù)樁樁長(zhǎng)為35m，穿過(guò)淤泥層以中粗砂層作為持力層；基坑底位于流塑的淤泥層中，采用15 排大直徑φ800 水泥攪拌進(jìn)行格柵式加固?；又ёo(hù)設(shè)計(jì)剖面見(jiàn)圖2 所示。

圖2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)剖面圖

3.2 計(jì)算剖面及計(jì)算結(jié)果

采用理正深基坑設(shè)計(jì)軟件單元計(jì)算對(duì)設(shè)計(jì)剖面進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，基坑安全等級(jí)為二級(jí)，基坑重要性系數(shù)取γ0=1.00，基坑外超載取20MPa。采用增量法計(jì)算內(nèi)力和位移，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖3。采用瑞典條分法計(jì)算整體穩(wěn)定性，整體穩(wěn)定安全系數(shù)KS=4.163，抗傾覆安全系數(shù)最小值Kt=1.898，抗隆起安全系數(shù)Ks=8.923，內(nèi)支撐計(jì)算軸力892KN，坡頂計(jì)算最大沉降量為30mm。理論計(jì)算結(jié)果均滿(mǎn)足規(guī)范要求。

圖3 支護(hù)樁水平位移、彎矩、剪力圖

4 基坑變形及監(jiān)測(cè)分析

按照《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）及設(shè)計(jì)文件要求，基坑失穩(wěn)段施工監(jiān)測(cè)包括如下內(nèi)容：

⑴基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：圍護(hù)樁頂水平位移及沉降，WY34～WY39；圍護(hù)樁深層水平位移測(cè)斜，CX23～CX27；支撐軸力，ZC15～ZC20；立柱沉降，LC14～LZ20。

⑵周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：周邊地表沉降和位移監(jiān)測(cè)，PS30～PS43；基坑外水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)，SW12～SW15。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖4。

圖4 基坑北側(cè)、東北側(cè)監(jiān)測(cè)平面圖

4.1 地表沉降監(jiān)測(cè)及分析

根據(jù)基坑坡頂位移曲線(xiàn)分析，在2017 年12 月16日開(kāi)挖至支撐梁底、施工支撐梁前，基坑坡頂位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大變形值為33mm，2018 年1 月5 日開(kāi)挖到底，基坑坡頂位移最大值為88mm，隨后基坑坡頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)以14mm/d 進(jìn)行變化，直至變化至133mm 后破壞。

圖5 基坑坡頂位移曲線(xiàn)圖

4.2 支護(hù)樁頂沉降監(jiān)測(cè)及分析

圖6 支護(hù)樁頂位移曲線(xiàn)圖

根據(jù)支護(hù)樁頂位移曲線(xiàn)分析，在2017 年12 月16日開(kāi)挖至支撐梁底、施工支撐梁前，支護(hù)樁頂位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大變形值為30mm，2018 年1 月5 日開(kāi)挖到底，支護(hù)樁頂位移最大值為95mm，隨后支護(hù)樁頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)以10mm/d 進(jìn)行變化，最大變形值為95mm，基坑進(jìn)行覆土反壓后，最大變形值穩(wěn)定為82mm。

4.3 土體測(cè)斜監(jiān)測(cè)及分析

根據(jù)基坑北側(cè)、東北側(cè)基坑測(cè)斜管CX23～CX26 數(shù)據(jù)分析，隨著基坑土方開(kāi)挖深度加深，測(cè)斜變化變大，基坑開(kāi)挖到底時(shí)，位移出現(xiàn)明顯的突變，位移最大處為11～15m 處，在基坑底以下7～11m 處；基坑進(jìn)行土方反壓后，測(cè)斜變化速率變緩，最大位移點(diǎn)出現(xiàn)在CX26 點(diǎn)，樁身測(cè)斜值為119mm。

圖7 支護(hù)樁樁身測(cè)斜曲線(xiàn)圖

4.4 內(nèi)支撐梁軸力監(jiān)測(cè)及分析

內(nèi)支撐梁受基坑開(kāi)挖、土體卸荷等施工因素的影響，混凝土支撐梁軸力監(jiān)測(cè)值分為明顯三個(gè)階段。第一階段處于土方開(kāi)挖階段，軸力值變化至1000kN；第二階段為基坑失穩(wěn)反壓階段，內(nèi)支撐梁監(jiān)測(cè)值變化至2500kN～3500kN，隨著基坑底土方反壓結(jié)束，支撐軸力最大值變化至4000kN，隨后趨于穩(wěn)定；基坑加固后，內(nèi)支撐梁變化值變化趨于穩(wěn)定。

圖8 混凝土支撐內(nèi)力曲線(xiàn)圖

4.5 基坑現(xiàn)場(chǎng)失穩(wěn)及處理

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的破壞情況，內(nèi)支撐梁與冠梁連接處出現(xiàn)裂縫，裂縫寬度約為30mm，裂縫呈現(xiàn)上下貫通的情況；支護(hù)樁與冠梁連接處出現(xiàn)水平移動(dòng)，最大為位移為35mm；冠梁在支撐梁中間處出現(xiàn)彎曲破壞；基坑底出現(xiàn)隆起變形?；右殉霈F(xiàn)整體失穩(wěn)破壞的情況，項(xiàng)目部立即對(duì)本支撐段進(jìn)行基坑內(nèi)回填反壓，避免基坑進(jìn)一步變形及垮塌。

圖9 基坑現(xiàn)場(chǎng)失穩(wěn)破壞照片

5 基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析和建議

⑴通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，基坑失穩(wěn)根本原因?yàn)榛拥总浲凉こ绦再|(zhì)差，樁身嵌固段在流塑狀淤泥層中位移過(guò)大是該基坑失穩(wěn)的重要原因。

⑵從基坑失穩(wěn)監(jiān)測(cè)過(guò)程中可以看出，各測(cè)量值在同一時(shí)間內(nèi)均出現(xiàn)數(shù)值急劇變化的情況，最早出現(xiàn)報(bào)警預(yù)警值是基坑頂和支護(hù)樁頂水平及位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

⑶在軟土基坑工程中，土方開(kāi)挖施工速度必須控制，應(yīng)采取分層、分區(qū)進(jìn)行施工。