某隧道基坑監測及安全穩定分析

吳曉旺，付建軍，杜學飛

（1.中鐵五局建筑公司遵義第五分公司，遵義 563000；2.中國科學院武漢巖土力學研究所，武漢 430071；3.恒大地產集團西安有限公司總工室，西安 710075）

某隧道基坑監測及安全穩定分析

吳曉旺1，付建軍2，杜學飛3

（1.中鐵五局建筑公司遵義第五分公司，遵義 563000；2.中國科學院武漢巖土力學研究所，武漢 430071；3.恒大地產集團西安有限公司總工室，西安 710075）

以某隧道RK2+280～+300段深基坑支護為例，介紹了樁撐支護監測方案，并對基坑圍護結構水平位移及頂部沉降位移、周邊建筑物沉降位移、支撐受力監測數據進行了分析整理。論證了樁撐支護在狹長型深基坑的適用性，同時指出了樁撐支護能保證基坑工程開挖及周邊施工。

深基坑；樁撐支護；沉降位移；施工安全

0 前 言

隨著城市建設的發展，世界各大城市都對地下空間進行了不同用途的開發利用，如地下鐵道、地下公路隧道等。基坑的工程特性也發生了兩方面的明顯變化：一方面基坑形狀由傳統的淺、矩形向深、狹長形轉變；另一方面許多地鐵線路都要經過建筑物密集群與地下管線群等，相應的施工環境對基坑的影響越來越復雜。以上基坑工程特性的變化將影響著基坑設計的兩個關鍵性問題，即土壓力模型和不同工況下支護結構簡化形式。因此基坑開挖現場的監測工作也日益受到重視。深基坑工程現場監測的目的在于確保施工期間基坑的穩定性、結構體本身的安全和穩定；確保施工影響區域內的已有建筑物及市政管線的安全穩定；及時為施工提供反饋信息，隨時根據監測資料調整施工工序，以便對可能出現的工程危害、周圍建、構筑物安全采取及時補救和加固措施，消除安全隱患。

1 工程概況

1.1 工程地質概況

此隧道RK2+280－+300段深基坑工程所處地層結構為典型的二元地層結構，上部以軟－可塑粘性土為主，具有中等－中等偏高壓縮性和較低強度，下部以中密－密實粉細砂層為主，呈中等－低壓縮性較好強度，各巖土層及地層結構及巖土工程特性見表1。

表1 工程土體物理力學性質參數

1.2 工程特性及基坑支護

此基坑工程開挖深度12.5m，寬39m，沿縱向延伸，屬于典型的狹長型深基坑。線路左側離基坑10m處附近有6層民房。綜合上述特點，基坑工程重要性等級為一級。主體采用筒樁支護，使用階段不參與主體結構受力，采用Φ1200mm，壁厚250mm的聯體筒樁，樁間距為1300mm，樁長25m，設四道Φ609mm§16mm的鋼支撐，支護剖面見圖1。

圖1 基坑支護剖面

2. 基坑監測及數據分析

2.1 監測方案

基坑監測的重點在于力學場、位移場監測，而力學場和位移場是相互影響的，基坑土體內部受力變化小，位移變化緩慢，基坑土體內部受力變化劇烈，位移變化快。國內外工程實踐及研究表明：土壓力監測數據準確性有待考證，土體變形力學模型一直是一個爭議的話題，即從力學性質變化推導變形存在不確定性，因此側重力學場監測很難迅速指導施工。本工程主要側重于變形監測，變形監測點的布設，堅持“全面監測、重點突出”的原則，平面位置上力求對稱，對基坑變形發展趨勢反應敏感。監測項目包括周邊地表沉降、周邊建筑物沉降、樁頂部水平位移和沉降監測、支撐軸力監測（見圖2）。

圖2 周邊建筑物沉降量變化曲線圖

2.2 監測結果及分析

位移監測結果顯示，隨著基坑開挖深度增加，周邊地表沉降、樁體水平位移、樁頂沉降位移和周邊建筑物沉降不斷增加，各最大值出現在開挖完成后。周邊建筑物靠近基坑一側的沉降(-35mm)明顯大于遠離基坑一側(-6mm)，民房墻體出現了裂縫，影響了建筑物安全。監測中及時報警，建議停止施工，及時采取了注漿的補救措施，避免裂縫進一步發展,確保了安全。圖2是建筑物的最終沉降結果；周邊地表沉降、樁頂水平位移呈現反彈趨勢，主要原因是坑底土體軸向及坑側土體側向卸荷引起的土體回彈；樁側水平位移顯示，最大位移出現在坑底附近，且每次支撐后最大值都出現在支撐面下，說明維護墻體之深層水平位移隨開挖呈明顯的多跨梁受力特點，見圖35。

圖3 樁頂沉降量變化曲線圖

圖4 樁側位移量變化曲線圖

圖5 周邊地表沉降量變化曲線圖

圖6內支撐受力結果顯示，G Z C 1 4-2、GZC14-3、GZC14-4施加預應力遠沒達到設計1100kN要求，且隨著開挖的進行，受力不斷增加。GZC14-3表現極為顯著，屬于一種被動的基坑支護，即內支撐產生作用力是以筒樁產生位移為基礎的，造成此類結果的原因可能是施工工序或接觸面質量控制不嚴的原因，因此建議施工單位加強施工質量控制；GZC14-1內支撐軸力監測結果顯示，隨著基坑開挖，內支撐軸力先有增加趨勢，后由于多道支撐即開挖完成，內支撐軸力減少到一個穩定值，一直維持在1800kN左右。表明在多道內支撐支護體系中，第一道支撐的功能發揮對保證整個支護結構的安全尤為重要。

圖6 內支撐受力時間變化曲線圖

3 結語

（1）在符合當前相關規范規程前提下，監測點的布設應著重考慮邊坡變形特性，因為監測點的變形速率、變形量都對基坑安全有預報作用，有目的地選取特征點位，可對基坑邊坡進行準確及時地監控。

（2）狹長型深基坑采用樁撐支護，既能有效控制樁基變形，又能節儉工程費用，可以使工程費用、質量、進度目標最優化。

（3）根據監測反饋信息，及時調整、修改支護設計，切實做好信息化施工，可以確保基坑工程安全，為提高工程項目經濟、社會效益做出應有貢獻。

[1] 劉建航,侯學淵.基坑工程手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,1997.

[2] 趙明階,何光春,王多垠.邊坡工程處理技術[M].北京:人民交通出版社,2003.

[3] 夏才初,李永盛.地下工程測試理論與監測技術[M].上海:同濟大學出版社,1998.

[4] 王 浩,覃衛民,湯 華.關于深基坑施工監測現狀的一些探討[J].巖土工程學報（增刊）.2006（28）.

[5] GJ 120-99,建筑基坑支護技術規程[S].

[6] DB 42/ 159-1998,深基坑工程技術規定[S].

[7] JGJ/ T 8-97J,建筑變形測量規程[S].

Monitoring and Stability Analysis on A Tunnel Foundation Pit

WU Xiaowang1, FU Jianjun2, DU Xuefei3
(1.The Fifth Subcompany of China Railway NO.5 Engineering Group Co. Ltd, Zunyi, Guiyang 563000; 2. Institute of Rock and Soil Mechanics, CAS, Wuhan, Hunan 430071; 3. Xi’an Subcompany of Evergrande Real Estate Group, Xi’an Shaanxi 710075)

Taking the tunnel RK2+280 +300 section in a foundation pit as an example, this paper introduced a monitoring program for the pile-bracing system, and carried out some monitoring data, including the horizontal displacement and displacement at the top of the pile pit structure, surface settlement of surrounding buildings, supporting ability. Through analyzing the applicability of the strip-type support used in the deep narrow excavation, this paper pointed out that the strip-type support can guarantee safety of excavation and construction security.

foundation pit; pile-bracing system; displacement of settlement; construction security

TU198

A

1007-1903(2009)03-0026-03