汪 新

(上海鐵路局經(jīng)營(yíng)開(kāi)發(fā)處，上海 200071)

1 工程概況

擬建的一建筑設(shè)二層地下室，基坑面積8 650 m2，開(kāi)挖深度10.35 m。基坑?xùn)|側(cè)緊鄰高速鐵路，坑邊距鐵路坡腳僅15 m，該側(cè)高速鐵路對(duì)位移、沉降控制要求非常嚴(yán)格?；游鱾?cè)緊鄰馬路，坑邊距路邊僅6 m。基坑南側(cè)及北側(cè)為空地，條件較好。根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 120—2012)，本工程基坑安全等級(jí)為一級(jí)。

基坑采用鉆孔樁+2道鋼筋混凝土內(nèi)支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)，基坑?xùn)|側(cè)(鄰近高鐵)鉆孔樁為 φ1000@1 200 mm，其余側(cè)鉆孔樁為φ800@1 000 mm，同時(shí)于坑內(nèi)設(shè)置管井進(jìn)行降水，基坑四周采用三軸攪拌樁止水封閉。

2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘察報(bào)告，開(kāi)挖范圍內(nèi)地層自上而下為:

1層為雜填土，松散，主要由粉質(zhì)土組成，層厚1.50～5.70 m。

2-1層為粉質(zhì)黏土，軟塑，局部軟可塑，層厚0～2.70 m。

2-2層為黏質(zhì)粉土，濕，稍密，層厚0.90～3.00 m。

2-3層為砂質(zhì)粉土，稍密 ～中密，厚度1.30～4.30 m。

2-4層為砂質(zhì)粉土混粉砂，中密～密實(shí)，厚度3.60～6.80 m。

3-1層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，流塑，層厚7.10～14.90 m。

3-2層為粉質(zhì)黏土，軟塑～流塑，層厚0～9.00 m。

2.2 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地地下水為第四系孔隙潛水和承壓水?？紫稘撍饕x存于上部第四系粉質(zhì)黏土、粉土層中，水位埋深在1.10～4.70 m?？紫冻袎核饕x存于下部粉砂和圓礫中。

3 基坑監(jiān)測(cè)

3.1 監(jiān)測(cè)目的

1)了解圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、受力及周?chē)馏w的沉降情況，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2)對(duì)基坑周邊地下水位、地表沉降、變形等進(jìn)行監(jiān)控，分析基坑施工對(duì)周邊環(huán)境的影響。

3)通過(guò)獲得的圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周?chē)h(huán)境在施工中的綜合信息，對(duì)設(shè)計(jì)和施工方案的合理性進(jìn)行評(píng)價(jià)，為優(yōu)化施工組織提供可靠依據(jù)，并指導(dǎo)后續(xù)施工。

3.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

根據(jù)監(jiān)測(cè)目的和設(shè)計(jì)要求，確定基坑本身監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為:地下水位、支護(hù)樁沉降和水平位移、周邊地表和道路沉降、深層水平位移、支撐軸力、立柱沉降。

本工程的監(jiān)測(cè)重點(diǎn)除基坑本身外，由于基坑?xùn)|側(cè)坑邊距高速鐵路只有15 m，高鐵路基坡腳、路肩、接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)及鋼軌沉降也作為監(jiān)測(cè)重點(diǎn)，提高報(bào)警值和控制值的標(biāo)準(zhǔn)，加大監(jiān)測(cè)頻率，進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，必要時(shí)采取措施確保高鐵安全。沿相鄰的鐵路線每隔20～30 m設(shè)立一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖1。

圖1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置示意

3.3 監(jiān)測(cè)周期及監(jiān)測(cè)頻率

監(jiān)測(cè)周期為自基坑土方開(kāi)挖至地下室側(cè)壁回填至標(biāo)高0。監(jiān)測(cè)頻率見(jiàn)表1，高鐵部分的監(jiān)測(cè)頻率見(jiàn)表2。

表1 基坑部分的監(jiān)測(cè)頻率

表2 高鐵部分的監(jiān)測(cè)頻率 次/d

3.4 監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)文件及基坑規(guī)范要求，各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的控制值和報(bào)警值如表3所示。

表3 監(jiān)測(cè)控制值和報(bào)警值

4 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

4.1 監(jiān)測(cè)結(jié)果指導(dǎo)施工

通過(guò)基坑監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)施工中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)施工方案進(jìn)行了局部調(diào)整，問(wèn)題得到解決。

1)基坑非對(duì)稱開(kāi)挖引起支撐軸力驟然加大

2013年10月17日，開(kāi)挖基坑?xùn)|南側(cè)，未開(kāi)挖西南側(cè)，N10監(jiān)測(cè)點(diǎn)(位于南側(cè)中部第1道支撐)軸力由－4 825 kN增長(zhǎng)為－5 574 kN，變化值為749 kN，如圖2所示。對(duì)基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得知，基坑非對(duì)稱開(kāi)挖后，支撐受力不均導(dǎo)致支撐軸力增大，故建議施工單位開(kāi)挖東南側(cè)的同時(shí)，也開(kāi)挖西南側(cè)，保證基坑對(duì)稱開(kāi)挖，之后支撐軸力減小為5 263 kN，保證了基坑的開(kāi)挖安全。

圖2 N10監(jiān)測(cè)點(diǎn)軸力變化曲線

2)換撐局部不完整引起土體深層水平位移加大

2013年12月11日，基坑拆除南側(cè)第2道支撐，CX5監(jiān)測(cè)點(diǎn)(位于東南角)深層水平位移當(dāng)天增加2.8 mm，周?chē)冃卧龃?。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析，原因?yàn)橄虏康装鍝Q撐局部不完整，建議施工單位對(duì)底板澆筑不完整處進(jìn)行補(bǔ)充澆筑。處理后，CX5監(jiān)測(cè)點(diǎn)深層水平位移量得到穩(wěn)定，如圖3所示。

圖3 CX5深層水平位移變化曲線

3)基坑外側(cè)降水引起地面沉降

基坑開(kāi)挖過(guò)程中西側(cè)馬路中部出現(xiàn)多條裂縫，最寬達(dá)10 mm。通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析得知，基坑西側(cè)坑外不斷降水，地下水位下降，造成地面沉降，產(chǎn)生裂縫。施工單位停止坑外降水后，后期沉降趨于穩(wěn)定，裂縫未進(jìn)一步發(fā)展。

4.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果綜合分析

對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)及鄰近高鐵安全狀況綜合分析如下。

1)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)

支護(hù)樁沉降和水平位移、土體深層水平位移、支撐軸力、立柱沉降監(jiān)測(cè)值均在控制值范圍內(nèi)，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全。

2)高鐵設(shè)備、設(shè)施

高鐵設(shè)備、設(shè)施的變形首先表現(xiàn)在基坑?xùn)|側(cè)支護(hù)樁的樁頂水平位移、土體深層水平位移和水位變化上。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，這三項(xiàng)監(jiān)測(cè)值均在控制值范圍內(nèi)。

選取基坑中部高鐵監(jiān)測(cè)剖面的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。剖面上有鋼軌監(jiān)測(cè)點(diǎn)PT15(距坑邊25 m)、路肩監(jiān)測(cè)點(diǎn)ST5(距坑邊21.6 m)、路基坡腳監(jiān)測(cè)點(diǎn)ST13(距坑邊16.3 m)，其中，路肩、坡腳的沉降報(bào)警值為8 mm，控制值為10 mm;鋼軌的沉降報(bào)警值為6 mm，控制值為8 mm。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別作出基坑開(kāi)挖以來(lái)10月15日、11月15日、12月15日的沉降曲線，如圖4所示?？梢?jiàn)路基坡腳沉降量略微超過(guò)控制值，路肩、鋼軌沉降量正常。說(shuō)明基坑開(kāi)挖對(duì)高鐵設(shè)備、設(shè)施的影響在安全范圍內(nèi)。

圖4 高鐵坡腳、路肩、鋼軌監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降曲線

5 結(jié)論

本工程運(yùn)用基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)，針對(duì)基坑非對(duì)稱開(kāi)挖引起支撐軸力驟然加大、換撐局部不完整引起土體深層水平位移加大、基坑外側(cè)降水引起地面沉降等問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整施工方案，有效防止了施工中可能發(fā)生的基坑失穩(wěn)，保證了基坑的安全開(kāi)挖，同時(shí)減小了對(duì)周邊環(huán)境的影響，保證了高速鐵路的安全運(yùn)營(yíng)。

［1］李瑞杰.地鐵工程深基坑施工監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用［J］.鐵道建筑，2010(5):53-55.

［2］賈彩虹，楊國(guó)忠，張雪穎.蘇州地鐵超寬超深基坑工程監(jiān)測(cè)與分析［J］.鐵道建筑，2010(10):61-65.

［3］孔德森，吳燕開(kāi).基坑支護(hù)工程［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2012.

［4］賀躍光，杜年春，吳盛才，等.工程施工監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)處理［M］.北京:人民交通出版社，2013.