蔣曉慶

(安徽廣播電視大學(xué) 開放教育學(xué)院,合肥　230022)

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合肥膨脹土地區(qū)深基坑深層土體位移監(jiān)測分析

蔣曉慶

(安徽廣播電視大學(xué) 開放教育學(xué)院,合肥230022)

摘要：為了對合肥南站地鐵換乘站深基坑樁錨支護(hù)體系深層土體位移進(jìn)行監(jiān)測,共安裝33個測斜孔,從中選擇代表監(jiān)測點TX54以及TX56進(jìn)行數(shù)值分析,得出隨著基坑深度的增加,深層土體水平位移累積量不斷減小,通常在基坑頂部產(chǎn)生的水平位移量最大;水平位移變化率不斷減小,最終趨于0 mm/d。通過數(shù)值分析,同一深度處,水平位移累積量隨時間的變化呈對數(shù)函數(shù)變化。

關(guān)鍵詞：膨脹土;深基坑;水平位移累積量;水平位移變化率;監(jiān)測

一、引言

合肥南站軌道交通土建工程包含三站兩區(qū)間,其中合肥市軌道交通1號線、4號線、5號線換乘車站站址位于國鐵合肥南站房北側(cè)下方。車站地處合肥市包河區(qū),位于廬州大道以西、徽州大道以東,合寧高速以北龍川路以南。1、5號線車站為地下三層15 m寬島式站臺車站;車站標(biāo)準(zhǔn)段基坑凈寬48.6 m,深度約為15 m,采用地下二層三柱四跨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用Φ1 000@1 500 mm鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐體系,第一道支撐采用鋼筋混凝土支撐,第2～4道采用錨索支撐。施工平面圖如圖1。

深基坑的開挖和支護(hù)不斷出現(xiàn),必然會涉及到膨脹土問題。若基坑開挖深度超過膨脹土埋置深度,在干濕循環(huán)的環(huán)境下,膨脹土將會影響深基坑的穩(wěn)定性,進(jìn)而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。因此選擇深基坑支護(hù)類型及監(jiān)測維護(hù),尤其顯得十分重要。鑒于合肥軌道建設(shè)處于復(fù)雜的地質(zhì)情況,因此本項目對深基坑支護(hù)采取樁錨聯(lián)合支護(hù)方案。結(jié)合國內(nèi)外類似項目工程實踐的經(jīng)驗總結(jié),采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu),安全經(jīng)濟(jì),能夠有效限制深基坑土體產(chǎn)生的水平位移增加,同時有利于深基坑周邊環(huán)境的穩(wěn)定。

在深基坑深層土體監(jiān)測過程中,結(jié)合水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù),判斷深基坑的穩(wěn)定性,進(jìn)一步確定深基坑是否處于安全穩(wěn)定狀態(tài)[1-2]。判斷深基坑的穩(wěn)定性,首先確定水平位移累積量及每天水平位移變化量的預(yù)警值,其次對兩種監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行數(shù)值分析和預(yù)警值比較,以此判斷深基坑的安全狀態(tài),同時反饋給施工單位,及時采取維護(hù)措施,防止邊坡坍塌。若監(jiān)測數(shù)據(jù)波動比較小時,主要利用制定的預(yù)警值進(jìn)行預(yù)警,結(jié)合按最大值控制的標(biāo)準(zhǔn)、按變化速度的判斷、按時態(tài)曲線的形態(tài)來判斷等方法來綜合判別[3-6]。

閆周福運用基坑周邊土層沉降計算法對揚州某基坑周邊建筑沉降進(jìn)行理論計算,并將計算和實測沉降值進(jìn)行分析比較,指出了計算與沉降值存在偏差的原因。[7]在對建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上,總結(jié)出影響基坑周邊建筑沉降的因素。最后,結(jié)合沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)和影響因素,詳盡地分析其對基坑周邊建筑物沉降的影響。劉建偉結(jié)合工程實踐中大量的基坑監(jiān)測數(shù)據(jù),提出樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)在基坑工程中最大變形的估計公式,描述了樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)最大變形與工程要素間的數(shù)學(xué)關(guān)系。[8]

二、深基坑監(jiān)測點布置及監(jiān)測頻率

(一)測點布置

本工程中,受到基坑開挖影響的建構(gòu)筑物主要為已經(jīng)施工完畢的地鐵車站1、4、5號線地下結(jié)構(gòu)部分。故根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范資料和設(shè)計單位提供資料,對地鐵車站1、4、5號線地下結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行水平位移觀測。根據(jù)規(guī)范要求,沿基坑開挖側(cè)面,按照水平間距20 m布設(shè)一組水平位移監(jiān)測點。本項目的監(jiān)測時間從2011年10月10日至2012年6月25日。各點監(jiān)測次數(shù)均達(dá)到208次，水平位移量累計和變化速率的預(yù)警值分別是30 mm,3 mm/d,兩者有一個達(dá)到預(yù)警值時,務(wù)必停止施工,對深基坑支護(hù)參數(shù)進(jìn)行修正和適當(dāng)處理,才能繼續(xù)施工。

(二)監(jiān)測頻率

2011年10月10日至31日,兩天監(jiān)測一次;由于深基坑開挖后期,開挖速度較快,深基坑水平位移變化量大,逐漸加大監(jiān)測頻率。11月1日至12月2日,一天監(jiān)測一次;12月3日至2012年1月3日,一天兩測;2012年1月4日至2012年4月2日,一天一測;2012年4月3日至6月25日,七天一測。鑒于監(jiān)測過程與施工過程同步,避免不了施工影響,導(dǎo)致監(jiān)測的中斷或者遮擋。TX54布點的深度達(dá)到9.5m,TX56布點的深度達(dá)到5m,每隔0.5m布置一監(jiān)測點。

三、深基坑監(jiān)測結(jié)果分析

鑒于測點多,取代表點TX54、TX56。測斜孔TX54在監(jiān)測到第206次時(2012年6月4日),出現(xiàn)了第一次警報,此時的水平位移最大累積量達(dá)到30.05 mm(0米處),立刻停止土方開挖,及時加上支撐。6月5日監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),此時水平位移累積量達(dá)到29.12 mm。每天監(jiān)測一次,水平位移累積量逐漸下降。6月25日時的水平位移最大累積量達(dá)到28.34,在允許變形范圍之內(nèi)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是:(1)該測點位于深基坑西側(cè),雨水管在測點附近,檢查發(fā)現(xiàn)有漏水現(xiàn)象,膨脹土遇水迅速發(fā)生膨脹崩解,最終導(dǎo)致此處土體水平位移偏大的現(xiàn)象。(2)該測點位于徽州大道處,路面過往車輛多,在反復(fù)動荷載的作用下,土體側(cè)向位移量也會偏大。通過及時加撐的施工手段,水平位移累積量才得到控制。測斜孔TX56的水平位移變化量先隨時間變化,不同深度在不斷地增加,但是在四個月之后,離地表2米以內(nèi)的水平位移變化量越來越小,最終的水平位移累積量為10.55 mm(0米處)。

本項目通過對監(jiān)測測斜孔數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,繪制了不同深度處水平位移累積量-時間以及水平位移變化率-時間的曲線圖。用以描述監(jiān)測點在八個月內(nèi)的變化情況。鑒于TX54、TX56變化趨勢相同,只繪制TX56的變化趨勢并進(jìn)行數(shù)值分析:

(1) 圖2(見126頁)中的圖(a)～(f)曲線變化趨勢相似,隨著基坑深度的增加,水平位移累積量在不斷減小。通過數(shù)值模擬分析,不同深度處水平位移累積量呈對數(shù)函數(shù)變化趨勢。

(2) 圖3(見127頁)中各深度處,除個別點的水平位移變化率大于3 mm/d,隨著深度的增加,水平位移變化率在不斷地減少，例如,0到1米處,水平變化率集中在0.5～1 mm/d,2 m處水平變化率集中在0.5～1 mm/d,3到5 m處,水平變化率集中在0～0.5 mm/d。

(3) 圖3能夠反映出,不同深度處,在三個月之后,水平位移變化率基本趨于0mm/d,土體深層水平位移變化趨于穩(wěn)定。

四、結(jié)論

1.隨著基坑深度的增加,深層土體測斜孔水平位移累計變化量不斷減小,通常情況下基坑頂部位移較大。由于深基坑開挖后期,施工資源比較齊備充足,如勞動力和設(shè)備等。開挖速度迅速增加,基坑開挖卸載之后,地下水位下降,導(dǎo)致支護(hù)樁后土體固結(jié),同時產(chǎn)生側(cè)向位移,使得基坑頂部土體位移較大。鑒于大量測點研究表明,不同深度處水平位移累積量呈對數(shù)函數(shù)變化趨勢,相關(guān)系數(shù)R2越大,擬合度越高,對后期監(jiān)測工作量的減少提供理論依據(jù)。

2.隨著基坑深度的增加,深層土體測斜孔水平位移變化率不斷減少,后基本趨于0 mm/d。在深基坑開挖前期,引起基坑周圍土體的擾動,使得土體水平位移變化率較大;開挖結(jié)束后,樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的兩側(cè)土壓力趨于平衡,達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),水平位移變化率幅度很小,曲線漸漸趨于直線。

參考文獻(xiàn)：

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[7]閆周福.軟土地區(qū)深基坑開挖對圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其周邊環(huán)境影響的研究[D].重慶：重慶大學(xué),2009:10-11.

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[責(zé)任編輯李潛生]

中圖分類號：TU411

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-6021(2015)01-0124-05

收稿日期：2014-09-05

基金項目:安徽省教育廳自然科學(xué)研究項目(項目編號：KJ2013B092)。

作者簡介：蔣曉慶(1985-),女,安徽亳州人,助教,碩士。研究方向：非飽和膨脹土性質(zhì)研究。

The Deep Foundation Soil Displacement Monitoring
in Hefei Expansive Soil Area

JIANG Xiao-qing

(School of Open Education, Anhui Radio and TV University, Hefei 230022,China)

Abstract:In order to monitor the deep foundation pile and anchor soil displacement of the subway transfer station,in Hefei South Railway Station 33 inclinometer holes have been installed. This paper chooses representative monitoring points TX54 and TX56 to do numerical analysis, and concludes that with the depth of the pit increasing, the deep soil horizontal displacement accumulation decreases. Usually at the top of the pit, there exists the maximum horizontal displacement. The horizontal displacement change rate continues to decrease, eventually tends to 0 mm/d. Through numerical analysis, it is found that the cumulative horizontal displacement varies at the relation of logarithm function with time in the same soil depth.

Key words:expansive soil; deep foundation；horizontal displacement accumulation；horizontal displacement change rate; monitoring