宜昌及周邊地區(qū)基坑設(shè)計(jì)實(shí)踐與監(jiān)測研究

張彥輝 張紅瓊

(1.湖北三峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 宜昌 443000；2.湖北省地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程有限公司，湖北 宜昌 443000)

現(xiàn)代高層建筑的興起，尤其是在寸土寸金的大都市，開發(fā)商對地下空間的開發(fā)越來越多，各種大型深基坑越來越多。隨著施工經(jīng)驗(yàn)的增加，開挖深度在10m以內(nèi)的基坑設(shè)計(jì)和施工都較為成熟。由于實(shí)際工程中專業(yè)分割的關(guān)系，深基坑在工程實(shí)踐中沒有將設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理三者很好的結(jié)合起來。目前，宜昌地區(qū)超大型深基坑開挖施工工程中支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境等變形特性缺乏有針對性的研究成果，該地區(qū)大型深基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)和施工存在較大的技術(shù)挑戰(zhàn)和研究意義。本文依托宜昌某小區(qū)A地塊基坑工程，采用雙排樁、樁錨、土釘墻及自穩(wěn)放坡作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的大型基坑開挖現(xiàn)場監(jiān)測實(shí)例，研究基坑開挖工程中支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、地表沉降的變化規(guī)律，旨在為該地區(qū)深基坑的開挖支護(hù)設(shè)計(jì)與施工提供有價值的參考。

1 工程概況及地質(zhì)條件

1.1 工程概況

宜昌某小區(qū)A地塊擬建項(xiàng)目由五棟25層住宅樓附屬商業(yè)及地下室組成，擬建建筑為框架及剪力墻結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目規(guī)劃總占地面積約20856.0m2，規(guī)劃總建筑面積100510.0m2。擬建建筑場區(qū)設(shè)有一至三層地下室，基坑最大開挖深度為17.08m，基坑成矩形，周長約473.8m，開挖面積約15553.9m2，約14.5萬m3。基坑?xùn)|側(cè)、西側(cè)及北側(cè)為已建道路，道路下方分布有煤氣管及污水管，基坑南側(cè)為施工空地，場地條件較寬松。

1.2 地質(zhì)條件

根據(jù)揭露地層，基坑側(cè)壁主要地層各層土的物理力學(xué)指標(biāo)見表1。地下水主要為地表水和上層滯水。

表1 抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值成果表

2 基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)

由于該基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，地質(zhì)條件較差，開挖深度較大，考慮到基坑開挖過程中對周邊道路及管線的保護(hù)，結(jié)合本地同類型基坑支護(hù)的成功經(jīng)驗(yàn)，擬根據(jù)不同地段采用不同的支護(hù)結(jié)構(gòu)型式[1-2]：AB及KA段填土較厚，采用雙排樁支護(hù)；BC段采用排樁+一排錨索支護(hù)，樁頂土層采用自穩(wěn)放坡支護(hù)；HK段采用排樁+兩排錨索支護(hù)；EF段采用放坡+土釘支護(hù)；其余各段采用自穩(wěn)放坡+掛網(wǎng)噴漿支護(hù)。本基坑重要性等級為AB、BC、CD、HK及KA段為一級、其余段為二級。

3 監(jiān)測項(xiàng)目及監(jiān)測點(diǎn)布置

為監(jiān)測基坑施工過程中支護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境的變化情況，結(jié)合本工程施工特點(diǎn)及一級基坑變形控制要求，沿基坑四周及周邊道路布置沉降和位移監(jiān)測點(diǎn)[3-4]。本工程共設(shè)置樁頂水平位移、沉降監(jiān)測點(diǎn)16個監(jiān)測點(diǎn)，編號為S01-S16。土體深層水平位移監(jiān)測點(diǎn)11個，編號CX01～CX13。道路沉降觀測點(diǎn)48個，編號C01～C48。

4 監(jiān)測結(jié)果分析

本項(xiàng)目的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)至基坑底板完成后 的28d。本次選取變形較大的觀測點(diǎn)作為研究，所有監(jiān)測數(shù)據(jù)測點(diǎn)布置取值從基坑開挖前開始到監(jiān)測期間基坑穩(wěn)定且各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)不再變化時截止。

4.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移

由圖1可知，1-1剖面S05～S10偏差已超出設(shè)計(jì)范圍，在基坑開挖期間，該段支護(hù)樁冠梁曾出現(xiàn)較大裂縫，報(bào)警時間第一次出現(xiàn)在基坑開挖至標(biāo)高70.0m左右時，在采取措施后，裂縫擴(kuò)展得到了控制，同時位移的變化速率也得到了控制，在第9期之后基本趨于穩(wěn)定。主要原因?yàn)槭┕挝辉O(shè)置的排水管未穿過加固體，加固體與兩側(cè)基巖形成類似攔擋壩結(jié)構(gòu)，加上該段位于原沖溝地段，在強(qiáng)暴雨情況下，地下水匯集無法排出，導(dǎo)致土壓力增大，位移突然增大，超過報(bào)警值。施工單位采取措施后，降排水管打通，排出樁后積水，后期位移呈現(xiàn)出變小的趨勢，隨著土方開挖，位移呈緩慢增長的趨勢，后期趨于穩(wěn)定。

圖1 支護(hù)結(jié)構(gòu)頂水平位移累計(jì)視圖

圖2 支護(hù)結(jié)構(gòu)頂豎向位移累計(jì)視圖

從圖1看出，各監(jiān)測點(diǎn)位移的變化趨勢相似，排除變形過大的幾個點(diǎn)后，其余點(diǎn)位的變形趨勢相對穩(wěn)定，位移的變化趨勢與設(shè)計(jì)曲線比較一致。

4.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部豎向位移

從圖1和圖2看出，由于基坑開挖原因，較大點(diǎn)位和發(fā)生時間在豎向位移圖和水平位移圖上基本一致。由于土體以及支護(hù)樁的變形在水平和豎向上幾乎同時發(fā)生，導(dǎo)致兩者在數(shù)據(jù)發(fā)展和曲線形態(tài)上高度一致。

由于經(jīng)典理論的近似性，我們還可以發(fā)現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)兩端部分點(diǎn)位出現(xiàn)水平位移較小豎向位移較大的情況，可以在某種程度上滿足實(shí)際工程的需要。

5 結(jié) 語

本文結(jié)合宜昌地區(qū)某小區(qū)A地塊基坑工程，從設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測等多方面進(jìn)行研究探討。依據(jù)該工程環(huán)境特點(diǎn)，設(shè)計(jì)多種支護(hù)方案并比較分析，分段將基坑支護(hù)形式合理組合。通過現(xiàn)場跟蹤，將計(jì)算成果和監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析，得到以下結(jié)論。

(1)通過檢測數(shù)據(jù)表明，對于基坑周邊分布有建筑物、道路及重要管線的地方，采用排樁加錨索(支撐)或雙排樁的支護(hù)方案使得整體剛度和穩(wěn)定性較好，保證了基坑安全，并且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

(2)通過基坑檢測數(shù)據(jù)，真實(shí)反映了基坑及周邊的動態(tài)變化，證明了支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是真確的，及時發(fā)現(xiàn)隱患并整改，證明了基坑監(jiān)測的重要性，為設(shè)計(jì)和施工提供了巨大的幫助，發(fā)揮了重要的作用。

(3)本工程因多處遺留地下障礙物，雖然給施工造成了很大的影響，但由于發(fā)現(xiàn)及時，合理調(diào)整設(shè)計(jì)方案，應(yīng)對措施得當(dāng)，避免了重大問題的出現(xiàn)。說明在基坑設(shè)計(jì)前，要全面正確清查地下情況，及時了解地下障礙物的所在，為基坑設(shè)計(jì)提供最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

(4)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案既要保證基坑及周邊環(huán)境的安全，又要考慮成本支出的合理性；施工方應(yīng)根據(jù)本工程地質(zhì)、水文、環(huán)境等特點(diǎn)編制合理的施工組織方案，同時要有多種應(yīng)急措施，最大限度的降低風(fēng)險(xiǎn)；監(jiān)測方要通過基坑監(jiān)測方案及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的不足和施工過程中的缺陷，及時采取應(yīng)對措施，避免不良后果的發(fā)生。通過本工程實(shí)踐驗(yàn)證了設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測三方相輔相成，對類似基坑工程施工也有參考意義。