深基坑SMW工法樁環梁支護結構的監測

□文/徐莉莉 董 澎

工程概況

西安道地下停車場工程位于和平區西安道、柳州路和營口道3條路圍合地塊，占地面積8 250 m2，地下建筑面積19 512 m2，地上建筑面積1 091 m2。設計標高±0.000相當于大沽水平標高3.50 m，室外地坪+0.20 m。地下為平面移動機械式4層立體車庫，埋深約12.5 m，基坑最大深度12.65 m；地上局部1層，其他部分利用車庫屋頂覆土綠化，形成立體園林景觀。

周邊情況及地質條件

周邊情況

工程地處市區繁華地段，周邊道路地下管線、電纜錯綜復雜，各類建筑均與基坑相隔一條馬路且周邊道路交通繁忙。南側西安道距基坑邊緣僅10 m，距基坑邊緣約26 m是天津市第一中學15層宿舍樓；東側柳州路距基坑邊緣僅8 m，路東為胸科醫院；西北側營口道距基坑邊緣約21 m；北側為津匯廣場寫字樓。基坑開挖所面臨的巖土工程問題較多，周圍環境復雜，因此選擇適宜的支護、降水方案，確保周圍建筑物、道路和周邊管線安全至關重要。

地質條件

基坑開挖涉及土層分布情況見表1。

表1 各層土質特征

地下靜止水位埋深1.40～1.50 m，相當于標高2.06～1.97 m，表層地下水屬潛水類型。埋深約20.00 m以下粉土（4b）為微承壓水層，微承壓水層承壓水頭埋深約5.00 m，相當于大沽水平標高-1.40 m左右。

基坑支護及降水方案

基坑支護方案

基坑呈三角形，西北側110 m，南側95 m，東側85 m。根據地下建筑物平面布局、樁基布置、用地情況以及場地周邊環境綜合考慮，基坑支護方案選用SMW工法樁+2道鋼筋混凝土環梁內支撐體系。SMW工法樁徑φ850 mm，樁間距600 mm，有效樁長23.5 m。每根水泥攪拌樁內插熱軋H型鋼，型鋼間距600 mm，有效長度20.5～21.0 m。水泥攪拌樁長度超過型鋼目的在于將承壓水層截斷，在施工降水時不會發生串井，使用SMW工法樁優點在于此樁既擋土又止水且占地少，內插的H型鋼可拔出回收，降低工程造價。

支撐結構包括水平支撐系統和支撐柱。水平支撐系統根據結構樓層的標高和SMW工法樁受力合理性來布置，包括帽梁、腰梁、2道環梁及輻射撐；帽梁與第1道環梁標高-1.1～-1.8 m，腰梁與第2道環梁標高-6.85～-7.5 5 m，采用3個不同直徑的環梁相切，在環梁與環梁、環梁與帽梁、環梁與腰梁相切部位采用現澆板連接并加強，角部做成輻射支撐形式。支撐柱采用灌注樁和鋼格構柱，灌注樁部分樁徑φ800 mm，有效樁長20 m，鋼格構柱部分與鋼筋籠焊牢一并下入，鋼格構柱軸線與支撐軸線垂直和平行。

基坑降水方案

基坑內設21口大口井降水并提前做成，降水15 d后進行開挖。開挖至坑底標高時沿基坑周邊做等粒徑碎石盲溝，盲溝隨挖隨填形成300 mm寬、400 mm深，與降水井相連組成排水系統。降水井采用φ500 mm無砂水泥管，保證抽水不抽泥。基坑周圍設觀測井8口，該井兼做回灌井，井深14.5 m，成井要求同降水井，井口高出地面0.5 m。基坑內設減壓井2口，井深23.5 m，由鋼管與濾管組成，自現地坪至大沽標高-17.7 m為鋼管部分，-16.7 m至井底為濾管部分，鋼管與濾管在-16.7～-17.7 m處銜接，銜接部分密封不得漏水，-17.2 m至井底在濾管外回填等粒徑碎石濾料，-17.0～-8.5 m即基礎設計標高-12.0 m范圍內在鋼管外回填粘土球，以確保減壓井只能排出承壓水而不與潛水層連通。基坑地表面周邊做截水溝，防止地面水流入基坑。

監測項目

基坑較深且面積較大，周邊環境復雜，因此基坑側壁安全等級按一級考慮，為確保基坑實施順利進行，同時保證相鄰建筑物、道路的安全，在基坑開挖時進行現場監測。監測項目包括：圍護結構墻頂和支撐系統的水平位移監測；支撐系統的垂直位移檢測；支撐構件的內力及撓曲變形監測，包括帽梁、腰梁、環梁及輻射撐等的內力及撓曲變形；基坑圍護結構沿垂直方向水平位移的監測；支撐柱沉降或隆起；場地周圍建筑物、地下設施、道路和管線的沉降監測；周邊道路水平位移監測。

基坑報警值：基坑變形預警值為55 mm，位移不穩定且超過規范要求；坑底、地面或周邊管線出現異常或裂縫；地面沉降量報警值為最大沉降量≤0.1%H（H為開挖深度）。

監測方法

圍護結構墻頂和支撐系統的水平位移監測

考慮基坑降水、開挖對圍護結構墻頂和支撐系統的影響，在圍護結構墻頂和支撐系統上布設水平位移觀測點，使用全站儀定期對各點進行監測。每間隔15～25 m布設一個觀測點，圍護結構墻頂設置17個監測點（1～17），-1.800 m與-7.550 m處支撐系統頂各設置16個監測點（R-1～R-16）。

支撐系統的垂直位移監測

在施工現場沉降影響范圍之外，設置3個基準點作為沉降監測基準點。先對設置的3個基準點聯測，再將基準點和全部監測點組成閉合水準環路進行監測。

支撐構件內力及撓曲變形監測

采用振弦式鋼筋計，在被測構件沿鋼筋方向每間隔一段距離設置一對，環梁內主筋螺紋連接，信號線伸出環梁外。鋼筋計傳感器與信號線做防水處理，信號線采用金屬屏蔽線，以減少外界因素對信號的干擾。在環梁澆注混凝土前測量出初始值，基坑開挖前再量測一次內力值。在-1.800 m與-7.550 m處環梁上各設置4組軸力監測點和4組撓曲監測點（F-1～F-4）。

基坑圍護結構沿垂直方向水平位移監測

使用測斜儀由下至上量測預先固定在工法樁H型鋼側壁上測斜管的變形情況，以了解基坑開挖、基礎施工過程中基坑支護結構在各個深度上的水平位移情況，推算圍護結構變形。在埋設時必須使測斜管的十字導槽垂直于基坑方向，使測斜管保持在一條直線上。當測斜管埋入后，即可開始測定初始值，根據基坑設計要求，在基坑圍護結構上設置6個監測孔（J-1～J-6）。

支撐柱隆起監測

利用高程監測的方法對支撐柱隆起監測，支撐柱設置16個沉降監測點（C-1～C-16）。

臨近建筑物及臨近道路沉降監測

在基礎施工期間，考慮到降水對臨近建筑物及臨近道路的影響，采用高程監測的方法對臨近建筑物及臨近道路沉降監測。在臨近建筑物結構主體靠近地表處設置監測點，臨近的6棟建筑物設置35個沉降監測點（1-1～8-6），臨近道路西安道、柳州路和營口道上設置 17個監測點（S-1～S-17）。

臨近道路水平位移監測

監測方法同圍護結構墻頂水平位移監測，臨近道路西安道、柳州路和營口道上設置17個監測點（S-1～S-17）。

監測數據分析

監測頻率

開挖前10 d進行初讀，開挖期間1次/d，報警期2次/d，拆撐期1次/d，坑底至±0.000每3～7 d一次。

數據分析

監測結果見表1。

表1 基坑監測數據

結語

針對工期緊，施工場地狹窄，周邊環境復雜等不利因素，基坑支護采用SMW工法樁圍護結構、兩道環梁及鋼格構支撐柱的混合支撐體系，提高了圍護結構整體剛度和穩定性。SMW工法樁在上海等地應用廣泛，但在天津市12.65 m的深基坑施工中采用SMW工法樁尚屬首例，為現場提供了較大的工作面，不影響后續配套管線施工，縮短了工期，取得了較好的社會和經濟效益，為今后施工同類型基坑提供了經驗。

[1]JGJ8-2007，建筑變形測量規范[S].

[2]JGJ120-99，建筑基坑支護技術規程[S].

[3]YB 9258-97，建筑基坑工程技術規范[S].

[4]DGJ08-116-2005，型鋼水泥土攪拌墻技術規程[S].

[5]GB50202-2002，建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S].