上海陶家宅基坑監(jiān)測與分析

陳 讓 清

(西安科技大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，陜西 西安 710054)

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，城市住房和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也飛速發(fā)展。而城市可利用的土地資源又十分有限，這使得城市地下空間的利用大大增加。對城市空間開發(fā)利用不可避免地要遇到深基坑工程問題[1]，而這類基坑工程不僅周邊建筑眾多而且道路、地下管線繁多復(fù)雜，這就要求在基坑施工過程中必須嚴(yán)格控制基坑的變形，從而盡可能多的減小基坑施工對臨近環(huán)境的不利影響。對此國內(nèi)眾多學(xué)者[2-5]通過對實(shí)際基坑工程監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究基坑開挖對周圍環(huán)境的影響。本文主要通過對圍護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐軸力、立柱及坑外水位的變形監(jiān)測分析，及時了解基坑施工過程中對周圍環(huán)境的影響，從而確保工程施工的順利進(jìn)行。

1 工程簡介

1.1 工程概況

圖1為陶家宅基坑平面及周圍環(huán)境圖。該工程建設(shè)場地位于上海市浦東新區(qū)，其南側(cè)緊鄰昌邑路、西側(cè)有一棟4層建筑物及一條小路，北側(cè)為一處待建空地，東側(cè)緊鄰福山路。該工程總的建筑面積約為38 952.9 m2，而基坑開挖面積約為7 784.3 m2，平面布置基本成梯形，開挖深度為10.5 m。

1.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘察報(bào)告可知，該工程場地地質(zhì)類型主要為軟弱地層，具體土層的物理力學(xué)性質(zhì)見表1。

2 監(jiān)測方案

按照相關(guān)監(jiān)測要求，結(jié)合本工程相關(guān)安全要求及周圍環(huán)境情況，擬對該項(xiàng)目3倍開挖深度及1.5倍樁長范圍進(jìn)行信息化監(jiān)測，具體監(jiān)測項(xiàng)目和相關(guān)測點(diǎn)布設(shè)情況如下：

1)圍護(hù)頂部變形監(jiān)測：圍護(hù)樁樁身水平位移監(jiān)測主要反映圍護(hù)墻相對于圍護(hù)墻頂面不動點(diǎn)的相對位移，故必須測出圍護(hù)墻頂面的絕對水平位移，通過兩者比較才能得出圍護(hù)墻縱深方向各個點(diǎn)的絕對水平位移。

表1 土層物理力學(xué)指標(biāo)

2)圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移監(jiān)測：為監(jiān)測圍護(hù)墻體側(cè)向變形，擬對可能產(chǎn)生較大變形的部位埋設(shè)帶導(dǎo)槽的PVC塑料管。

3)坑外潛水水位觀測：通過水位孔監(jiān)測基坑開挖后止水帷幕的止水效果，避免因坑內(nèi)水土流失嚴(yán)重對基坑正常施工及周邊環(huán)境帶來嚴(yán)重危害，同時以保持基坑內(nèi)土體的相對干燥，便于土方開挖和土渣運(yùn)輸。

4)立柱樁垂直位移監(jiān)測：為了避免因坑內(nèi)土體隆起過大造成基坑失穩(wěn)破壞，及時掌握基坑內(nèi)土體隆起情況，擬在立柱樁頂部設(shè)置垂直位移監(jiān)測點(diǎn)。

5)支撐軸力監(jiān)測：為避免基坑在施工過程中，支撐實(shí)際軸力出現(xiàn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值情況，造成基坑因軸力破壞發(fā)生失穩(wěn)，擬對支撐受力和截面較大部位進(jìn)行監(jiān)測。

3 監(jiān)測警戒值

1)對于水平和垂直位移監(jiān)測，若出現(xiàn)連續(xù)3 d每天沉降量大于3 mm或者累計(jì)達(dá)到30 mm時應(yīng)立即停止施工，同時采取相應(yīng)防治措施。

2)對于支撐軸力監(jiān)測，由于支撐布設(shè)位置不同，若第一道支撐軸力達(dá)到6 000 kN或者第二道支撐軸力達(dá)到8 000 kN時，應(yīng)及時停止施工。

3)對于土體深層位移監(jiān)測，若支護(hù)結(jié)構(gòu)在水平方向每天位移達(dá)到2 mm或者累計(jì)位移達(dá)到20 mm時，應(yīng)采取相關(guān)防治措施。

4)對于坑外地下水位監(jiān)測，若地下水位變化量累計(jì)達(dá)到1 000 mm時，應(yīng)采取相關(guān)防治措施，控制地下水位變化。

4 基坑主要監(jiān)測數(shù)據(jù)及分析

基坑監(jiān)測每天進(jìn)行一次，及時了解基坑的相關(guān)變形情況，并適時做出調(diào)整以確保基坑的穩(wěn)定和周邊環(huán)境及建筑物的安全使用。

4.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移

圖2，圖3給出基坑在開挖過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移變化情況。

由圖2，圖3可以看出，發(fā)生最大位移為48 mm(Q4測點(diǎn))。隨著基坑開挖圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移逐漸增加，當(dāng)基坑開挖至基底時圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移趨于穩(wěn)定。由于基坑底板澆筑完成進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)施工及支撐的拆除導(dǎo)致土體發(fā)生回彈圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移出現(xiàn)迅速增長，當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)施工完成，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移再次趨于穩(wěn)定。基坑圍護(hù)方案主要采用型鋼水泥攪拌墻加二道鋼筋混凝土內(nèi)支撐的圍護(hù)形式，其整體性相對于地下連續(xù)墻小，且空間效應(yīng)不太明顯。

4.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)垂直位移

圖4，圖5給出基坑在開挖過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的垂直位移變化情況。

由圖4，圖5圍護(hù)結(jié)構(gòu)垂直變形監(jiān)測結(jié)果可以看出，隨著基坑土體的不斷開挖，圍護(hù)結(jié)構(gòu)會隨著土體共同下沉，同時圍護(hù)結(jié)構(gòu)又對土體的沉降起到一定約束作用，圍護(hù)結(jié)構(gòu)垂直變形變化逐步趨于穩(wěn)定。由于土體的卸荷作用，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的垂直變形發(fā)生明顯下沉。

4.3 立柱樁垂直位移

立柱樁的垂直位移變化如圖6所示。

由圖6可看出，立柱樁的垂直變形主要集中在基坑開挖階段，由于基坑內(nèi)土方的開挖，坑內(nèi)土體卸載造成坑底土體回彈，帶動立柱上升直至基坑開挖至底部，變化不再明顯增大，趨于穩(wěn)定。

4.4 支撐軸力

圖7為基坑開挖各支撐軸力變化情況。

各支撐在完成后，隨著下層土體的開挖，軸力逐漸增大。當(dāng)基坑土體開挖從第二道支撐向下挖至基底時，第二道支撐軸力迅速上升，第一道支撐軸力增大速率明顯減小。此外土體開挖至底部時，第二道支撐軸力逐步達(dá)到最大，第一道支撐軸力開始出現(xiàn)減小。隨著第二道支撐的拆除，第一道支撐的軸力又出現(xiàn)增加。說明每道支撐的設(shè)置和拆除會對臨近支撐產(chǎn)生很大影響。

4.5 坑外水位

圖8為基坑開挖坑外水位變化情況。

由圖8中監(jiān)測點(diǎn)SW5的水位變化情況可以看出，水位變化主要集中在基坑開挖期間，隨著基坑開挖至底部，地下水位變化也逐步趨于穩(wěn)定。最大累計(jì)變化量達(dá)到1.36 m，最小累計(jì)變化量為0.36 m，均小于監(jiān)測預(yù)警值。說明全封閉式三軸攪拌樁止水帷幕施工較好，起到了良好的止水效果。

5 結(jié)語

通過對上海陶家宅基坑工程監(jiān)測資料的整理分析，可以得出以下結(jié)論：

1)支撐的拆除對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平變形和垂直變形均有一定影響，隨著支撐距離地表的距離越小，拆除影響的效果越明顯。

2)支撐的設(shè)置和拆除對臨近支撐會產(chǎn)生很大影響，所以支撐的設(shè)置和拆除應(yīng)加強(qiáng)對臨近支撐的監(jiān)測。

3)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移和垂直位移隨基坑開挖深度的不斷增加均呈現(xiàn)增大的趨勢，但都在允許范圍內(nèi)。