李俊俊

(長江大學城市建設學院，湖北 荊州 434023；武漢市漢陽區(qū)建筑管理站，湖北 武漢 430050)

汪中林，程成,肖桃李

(長江大學城市建設學院，湖北 荊州 434023)

水泥土重力式擋墻在基坑圍護中的變形特性研究

李俊俊

(長江大學城市建設學院，湖北 荊州 434023；武漢市漢陽區(qū)建筑管理站，湖北 武漢 430050)

汪中林，程成,肖桃李

(長江大學城市建設學院，湖北 荊州 434023)

重力式擋墻支護結構是以自身重力來維持擋土墻在土壓力作用下的穩(wěn)定，是目前國內(nèi)比較常見的一種支護形式。為研究水泥土重力式擋墻在基坑圍護中的變形特性，針對湖北某水泥土重力式擋墻支護結構基坑工程，通過現(xiàn)場取土樣進行室內(nèi)研究，優(yōu)化設計方案，并結合施工現(xiàn)場監(jiān)測技術，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行研究。重點分析基坑支護結構位移及地表沉降的變化情況，探討基坑變形規(guī)律。結果表明，各項監(jiān)測數(shù)據(jù)均在設計預警值內(nèi)；重力式擋墻支護結構對臨近建筑物及道路沉降具有良好的控制作用；室內(nèi)試驗研究能為基坑支護設計進行優(yōu)化；監(jiān)測數(shù)據(jù)可為基坑開挖提供參考與指導，有效保證基坑施工安全。該研究結果可為類似基坑工程提供參考與指導。

基坑工程；重力式擋墻；監(jiān)測；變形

近年來，基坑工程的規(guī)模不斷擴大、開挖不斷加深、施工空間更加狹窄，基坑開挖對支護結構的要求越來越高，既要保證施工的安全進行，又要保證周邊環(huán)境不受損害，所以要求對支護結構的變形動態(tài)及時掌握，提前預測，做好防范準備，才能確保工程的順利進行。要掌握支護結構變形的實時動態(tài)，就必須在土方開挖過程中通過基坑監(jiān)測來實施。鄭越、杜婭妮等[1，2]通過沉降觀測、位移監(jiān)測、錨桿拉力監(jiān)測等數(shù)據(jù)，反映周邊建筑物及其配套設施在整個區(qū)域內(nèi)變形的情況，為安全施工提供重要參數(shù)；劉港[3]介紹了監(jiān)測項目和測點布置、采樣頻率及時間、監(jiān)測警戒值、監(jiān)測實施方案、工程措施建議等相關內(nèi)容，論證了工程項目施工前的巖土工程監(jiān)測分析的必要性；丁智、王曉強等[4，5]通過對支護結構深層水平位移、鋼支撐軸力、地表沉降和地下水位等監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，得出了一些有價值的結論與監(jiān)測建議。李四維[6]以北京地區(qū)某地鐵深基坑工程為研究對象，根據(jù)施工過程的監(jiān)測結果，分析該基坑在開挖過程中圍護樁體和樁頂?shù)奈灰?、鋼支撐軸力及基坑周圍土體地表沉降的變化；蘇建鋒[7]以天津某深基坑工程為背景，對基坑現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了研究，重點分析了基坑的樁體深層水平位移、立柱豎向位移及地下水位的變化情況；顧剛[8]在珠海某工程基坑開挖過程中，通過測斜數(shù)據(jù)出現(xiàn)報警，反映基坑頂部不斷向內(nèi)收縮，并指出鋼支撐預加力不足是導致地下連續(xù)墻水平位移的關鍵因素，針對該具體問題提出了處理措施。由于各地區(qū)各種土質(zhì)條件及環(huán)境因素不同，諸多學者對不同類型的深基坑進行了研究。就目前而言，關于湖北地區(qū)深基坑監(jiān)測研究較少。為此，筆者針對湖北某深基坑工程，運用基坑監(jiān)測的手段，對重力式擋墻支護結構進行現(xiàn)場監(jiān)測，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了研究。

1 工程概況和地質(zhì)條件

圖1 基坑環(huán)境位置圖

該工程項目由一棟19層、3層和5層連體還遷樓及整體地下室組成，總建筑面積約為12191m2，地下室面積3850m2。正負零設計標高為32.8m，自然地面標高為32.2m?；又ёo結構采用水泥土重力式擋墻，開挖深度為5.7～6.4m。

基坑南側開挖邊線距離地下管網(wǎng)線僅6.5m；北側為8層天然地基居民樓，最近處距基坑內(nèi)壁線僅8.3m；基坑東側為3棟廢棄2層磚房，西側北段為某酒店3層砼房、南段為酒店4層砼房，最近距基坑內(nèi)壁線約10m，周邊環(huán)境情況如圖1所示。

基坑側壁土層填土結構松散、坑壁有粉砂顆粒，易受地下水影響形成流土，從而影響坑壁穩(wěn)定性。場地地下水類型主要為上層滯水及承壓水，上層滯水靜止水位深度在地表下約0.5～1m，孔隙承壓水靜止水位深度約為4.5m。

2 室內(nèi)試驗研究

根據(jù)該工程勘察報告，基坑開挖深度范圍內(nèi)土層主要為雜填土、粉質(zhì)粘土夾粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和粉砂夾粘性土。對施工現(xiàn)場粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土進行取樣，在室內(nèi)做成70.7×70.7×70.7標準試塊進行水泥土無側限抗壓強度試驗。試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 水泥土試塊無側限抗壓強度測定值

通過對不同土質(zhì)水泥土進行室內(nèi)試驗，發(fā)現(xiàn)在標準養(yǎng)護條件下，水泥土試塊最佳水泥摻量為20%，且在一定齡期范圍內(nèi)其強度隨著齡期的增長逐漸增大。根據(jù)室內(nèi)試驗結果，該工程深基坑支護結構選取水泥土重力式擋墻結構，理論上能夠有效的控制深基坑的變形及周邊環(huán)境的穩(wěn)定。

3 施工監(jiān)測及信息反饋

為保證本基坑在開挖施工期間的正常有效運營，確保周邊交通要道的安全使用以及周邊建(構)筑物的安全，加強基坑施工現(xiàn)場監(jiān)測，掌握基坑支護動態(tài)、了解支護結構的作用效果顯得尤為重要。為確?；邮┕さ捻樌M行，在基坑開挖期間進行了圍護墻頂水平位移和豎向位移、圍護墻身深層水平位移、周邊建筑物豎向位移及臨近道路豎向位移等監(jiān)測工作。

3.1 支護結構水平位移及豎向位移

2015年7月15日在支護結構頂部布設共13個水平及豎向位移共同觀測點，7月22日取得水平及豎向位移觀測點初始值。在2015年7月22日至2015年9月20日期間共進行了25次水平及豎向位移的測量，具體監(jiān)測結果如圖2和圖3所示。在觀測期間，圍護墻頂最大水平位移位于基坑東側中部S8號點，因為在土方開挖過程中，采用的是非對稱開挖，先進行基坑北側開挖，再進行南側開挖，導致水土壓力不平衡，位移較大。但基坑支護結構在基坑開挖階段作用效果較好，所有觀測點水平位移及豎向位移變化速率、累計位移量均未超過預警值，基坑安全。

圖2 支護結構頂部水平位移 圖3 支護結構頂部豎向位移

3.2 深層水平位移

表2 深層水平位移統(tǒng)計

基坑開挖過程中，在支護結構外側水土壓力共同作用下，圍護墻體發(fā)生側向變形，影響基坑工程的安全施工。通過對埋設在支護墻體中的測斜管進行深層水平位移監(jiān)測，了解隨基坑開挖深度的增大，支護墻體在不同深度水平位移變化情況，由此判斷支護結構作用效果，為進一步施工提供參考和指導。該基坑共埋設6根測斜管，編號為CX1～CX6，在基坑開挖至土方回填階段，共計監(jiān)測30次，期間圍護墻體水平位移最大值及所在位置如表2所示。

從表2中可以看出，圍護墻體均向基坑內(nèi)側發(fā)生位移，最大位移約15mm，其中CX1和CX6最大位移均位于圍護墻頂部附近，其他4根測斜管變形最大位置均位于圍護墻頂下約一半開挖深度的位置。根據(jù)6根測斜管現(xiàn)場監(jiān)測成果繪制出樁體變形隨開挖深度變化的曲線，選取了具有代表性的 CX1(基坑西側中部)和CX5(基坑東側中部) 監(jiān)測點曲線進行分析，如圖4和圖5所示。

圖4 CX1深層水平位移 圖5 CX5深層水平位移

通過與監(jiān)測項目樁頂水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)對比，發(fā)現(xiàn)樁體水平位移最大累計變形量與樁頂水平位移變形值基本一致。從圖4和圖5可以看出，CX1和CX5處樁體均表現(xiàn)出樁頂水平位移較大，但CX1處樁體樁頂變形位置基本位于開挖深度之上，而CX5處樁樁頂變形最大，自樁頂至樁底附近均有表現(xiàn)；CX1和CX5處樁體水平位移趨勢均隨著開挖深度的增加而不斷增大。而其他4根測斜管整體變形較小，表明該段支護結構作用效果較好。

3.3 周邊建筑物及道路沉降

為確保基坑周邊地上地下各項設施的有效運轉和安全使用，對基坑周邊建筑物及道路有必要進行沉降觀測。該項目沉降觀測共計布設70個監(jiān)測點。在基坑開挖階段70個監(jiān)測點沉降較小，沉降變化速率及累計沉降量均未超過預警值，表明在開挖過程中周邊建筑物及道路安全，基坑支護結構作用效果較好。

4 結論

針對某復雜環(huán)境下的深基坑工程，通過巖土工程勘察及現(xiàn)場取樣研究，選取水泥土重力式擋墻支護結構，在土方開挖施工過程中結合基坑監(jiān)測技術，動態(tài)掌握基坑變形規(guī)律，得到以下結論：

1)整個基坑監(jiān)測項目，圍護墻體頂部水平位移和豎向位移、圍護墻體深層水平位移、周邊建筑物與道路沉降均在可控范圍內(nèi)，遠低于監(jiān)測報警值和控制值，驗證了設計與施工的合理性。

2)對于周邊環(huán)境復雜、開挖深度不深的基坑，采取重力式擋墻的支護形式，對周邊建筑物及道路沉降具有很好的保障作用。

3)在土方開挖過程中，采用非對稱開挖的方式，應當重點監(jiān)測位于開挖交界處的支護結構部位，并加強該部位的監(jiān)測頻率。

4)通過現(xiàn)場取土樣進行室內(nèi)試驗，可為深基坑支護設計進行優(yōu)化。

[1]杜婭妮.某商業(yè)樓深基坑工程監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析[J].施工技術,2016(13):59，63～66.

[2]劉港.廣州軌道交通7號線一期工程基坑監(jiān)測分析[J].施工技術,2014(S2):5～9.

[3]鄭越, 段紅志.地下基坑及周邊建筑監(jiān)測實例分析[J].測繪通報,2014(S2):77～81.

[4]丁智,王達,虞興福,等.杭州地鐵新塘路、景芳路交叉口工程深基坑監(jiān)測分析[J].巖土工程學報,2013(S2):445～451.

[5]王曉強, 張東曉.某地鐵深基坑監(jiān)測實例分析[J].四川建筑科學研究,2013(4):149～151.

[6]李四維, 高華東, 楊鐵燈.深基坑開挖現(xiàn)場監(jiān)測與數(shù)值模擬分析[J].巖土工程學報,2011(S1):291～298.

[7]蘇建鋒, 張東濤.天津某深基坑現(xiàn)場監(jiān)測實例分析[J].施工技術,2015(S2):128～130.

[8]顧剛, 牛犇.珠海某基坑施工監(jiān)測結果分析及處理措施[J].施工技術,2016(21):103～106.

[編輯] 計飛翔

2016-11-10

湖北省自然科學基金項目(2015CFB667)；湖北省教育廳科學技術研究項目(Q20141307)。

李俊俊(1989-)，男，碩士生，現(xiàn)主要從事建設工程質(zhì)量管理方面的研究工作。

汪中林(1991-)，男，碩士生，現(xiàn)主要從事地下工程方面的研究工作，504612798@qq.com。

TU470

A

1673-1409(2017)01-0067-04

[引著格式]李俊俊,汪中林，程成,等.水泥土重力式擋墻在基坑圍護中的變形特性研究[J].長江大學學報(自科版)，2017,14(1)：67～70.