基坑地面沉降突變?cè)蚍治黾疤幚泶胧?/h1>
2017-05-15 03:32:01陳誠(chéng)
山西建筑 2017年10期
陳 誠(chéng)
(中鐵西安勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710054)
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基坑地面沉降突變?cè)蚍治黾疤幚泶胧?/p>
陳 誠(chéng)
(中鐵西安勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710054)
結(jié)合貴陽(yáng)市某地鐵工程的地質(zhì)條件，介紹了錨索的施工工序，通過監(jiān)測(cè)施工過程中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，分析了基坑地面沉降突變的產(chǎn)生原因，并提出了針對(duì)性的處理措施，為類似地質(zhì)條件的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)提供參考。
地鐵車站，基坑，圍護(hù)結(jié)構(gòu)，錨索
0 引言
地鐵車站施工通常需要開挖較深的基坑，基坑的支護(hù)形式一般根據(jù)其規(guī)模，地質(zhì)邊界條件確定，基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)使用有限元軟件能很好的解決，包括基坑頂部的地面沉降等都可以計(jì)算出來(lái)，但實(shí)際工程中因地質(zhì)條件的差異，施工工藝的原因，基坑頂部地面沉降會(huì)顯著增大，本文通過實(shí)際的工程案例分析地面沉降顯著增大的原因。
1 工程概況
貴陽(yáng)市某地鐵車站基坑南側(cè)，基坑深度13.2 m，周邊地面開闊，基坑邊50 m范圍內(nèi)無(wú)永久性建筑，基坑頂部有一條施工便道，供工程車輛通過，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)情況如圖1所示。
基坑支護(hù)采用樁+錨索形式，圍護(hù)樁采用樁徑1 m，中心間距2 m鉆孔灌注樁，錨索水平間距2 m，從頂部到基坑底共設(shè)三道錨
索，傾斜角度30°。
2 工程地質(zhì)條件
根據(jù)《工程地質(zhì)勘察報(bào)告》，本區(qū)段地層從上至下依次為人工回填土層,硬塑狀紅粘土，可塑狀紅粘土，強(qiáng)溶蝕帶，中風(fēng)化灰?guī)r，主要性質(zhì)見表1。
表1 巖土施工工程分級(jí)表
3 錨索施工工序
主要工序?yàn)椋哄^索制作→鉆孔→錨索安裝→錨固段注漿→立錨墩→張拉→封孔注漿。
鉆孔采用潛孔沖擊式鉆機(jī)(風(fēng)動(dòng))，錨索注漿采用二次注漿，一次注漿初凝后進(jìn)行二次注漿，二次注漿采用純水泥漿，注漿壓力為2.5 MPa～3.0 MPa。錨索的安裝角度為30°。
4 施工過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)
在基坑的頂部布置有沉降觀測(cè)點(diǎn)，從基坑邊緣算起，分別間距2 m,4 m,10 m設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)①，②，③，圍護(hù)結(jié)構(gòu)冠梁頂部設(shè)置有水平位移測(cè)點(diǎn)，每層錨索也設(shè)有相應(yīng)的拉力測(cè)點(diǎn)。前期開挖階段每2天測(cè)量1次數(shù)據(jù)，隨著開挖深度的加大，監(jiān)測(cè)頻率提高到1 d測(cè)量1次。
監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的報(bào)警值按表2數(shù)據(jù)控制。
表2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目報(bào)警值
本文選取了施工單位在2016年7月7日～2016年7月18日基坑南側(cè)中部觀測(cè)剖面位置的觀測(cè)數(shù)據(jù)(測(cè)點(diǎn)1～測(cè)點(diǎn)3為地面沉降觀測(cè)點(diǎn))。在施工第三道錨索過程中基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表3,圖2所示。
表3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)表 mm
基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化的4個(gè)階段：
1)從施工第一道錨索時(shí)起算，前面8 d為施工第一道、第二道錨索時(shí)的地面沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)，地面沉降變化較為緩慢，滿足設(shè)計(jì)的觀測(cè)要求值。
2)進(jìn)入第9天施工第三道錨索時(shí)，地面沉降數(shù)值顯著增大，地面沉降速率達(dá)到了6.3 mm/d以上，樁頂水平位移也達(dá)到了6 mm/d，地面的變化速度明顯超過了設(shè)計(jì)要求的3 mm/d的報(bào)警值，錨索拉力明顯增大，個(gè)別監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)值接近設(shè)計(jì)值。
3)第12天,第13天暫時(shí)停止了第三道錨索的施工，停止施工的2 d里，基坑坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)，地面沉降和樁頂位移值變化正常。
4)從第14天重新開始施工時(shí)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)又開始顯著增大，基坑的變形速率過大。第三方監(jiān)測(cè)單位及施工單位根據(jù)要求上報(bào)了相關(guān)數(shù)據(jù)。
5 成因分析
施工第一道、第二道錨索時(shí)基坑變化速率在一個(gè)合理的范圍
內(nèi)，當(dāng)施工第三道錨索時(shí)基坑變形卻出現(xiàn)了顯著的變化，當(dāng)停止施工時(shí)，邊坡又重新恢復(fù)了穩(wěn)定。因此可以推斷出是第三道錨索的施工造成了基坑的顯著變形，地面沉降說明基坑邊坡土體發(fā)生了壓密或者土體向臨空面產(chǎn)生了位移。根據(jù)地質(zhì)資料地層上層為填土和粘性土，中間層為強(qiáng)溶蝕帶，底層為中風(fēng)化灰?guī)r。第一道錨索位于粘性土層，第二道錨索位于粘性土與強(qiáng)溶蝕帶的分界面，第三道錨索位于溶蝕帶與中風(fēng)化灰?guī)r的分界面，第一道錨索施工對(duì)鉆孔周邊土體的擾動(dòng)造成孔隙水壓力消散，土體有效應(yīng)力增大產(chǎn)生壓密，這種壓密在一個(gè)正常的變化范圍內(nèi)；第二道錨索在溶蝕帶的頂部施工，對(duì)土體擾動(dòng)產(chǎn)生的變化在正常的變化范圍；第三道錨索位于溶蝕帶底部、中風(fēng)化帶頂部，而溶蝕帶裂隙發(fā)育，巖體破碎，穩(wěn)定性較差，底部受到震動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了滑裂面，滑體向臨空面產(chǎn)生了位移，加上基坑降水，同時(shí)伴隨著土體的壓密，當(dāng)再次施工滑體受到震動(dòng)時(shí)繼續(xù)產(chǎn)生位移。
因此，可總結(jié)為以下兩個(gè)主要原因：
1)隨著基坑降水，土體中孔隙水壓力消散，有效應(yīng)力增加，造成土骨料壓密。
2)施工機(jī)械對(duì)溶蝕帶的擾動(dòng)，溶蝕帶樁后側(cè)土體向臨空方向產(chǎn)生了滑移。
6 施工處理措施
通過對(duì)其成因的分析，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況采取了幾點(diǎn)措施：
1)頂部的施工便道臨時(shí)改遷到別處，減少基坑頂部的附加荷載。
2)坡頂處進(jìn)行地面硬化，防止地表水滲入地下。
3)加強(qiáng)基坑監(jiān)測(cè)頻率，由每天1次改為每天2次，若沉降繼續(xù)顯著增大，就停止施工，對(duì)坡頂體進(jìn)行卸載。
采取相應(yīng)措施后，工程加快了南側(cè)的施工進(jìn)度，在2 d之內(nèi)施工完剩余錨索后，基坑頂部地面沉降減緩，變形趨于穩(wěn)定，直至主體結(jié)構(gòu)施工完，再未出現(xiàn)報(bào)警情況。
7 結(jié)語(yǔ)
本文對(duì)施工過程中沉降、位移產(chǎn)生突變的原因進(jìn)行了分析，對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說，在設(shè)計(jì)錨索(桿)時(shí)應(yīng)避開樁后強(qiáng)溶蝕帶或者夾有大量破碎巖體土層的底部，當(dāng)無(wú)法避開時(shí)，應(yīng)對(duì)該層錨索(桿)進(jìn)行加強(qiáng)，增大錨索的安全儲(chǔ)備。圍護(hù)樁也需驗(yàn)算相應(yīng)位置的抗沖切能力，保證土層破壞時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)有足夠的抗力。
[1] 劉國(guó)彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.
[2] 俞建霖，龔曉南.某基坑工程變形性狀研究[J].土木工程學(xué)報(bào)，2002(3)：27-29.
[3] 陳仲頤.土力學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.
[4] GB 50497—2009，建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].
Cause analysis and treatment measures of foundation pit ground subsidence
Chen Cheng
(ChinaRailwayXi’anDesign&ResearchInstituteCo.,Ltd,Xi’an710054,China)
Combining with the geological conditions for some subway project in Guiyang City, the paper introduces the construction procedure of the anchor cable, analyzes the reasons for the subsidence of the foundation pit according to the monitoring of the enclosure structure in the construction, and points out the respective treatment, so as to provide some reference for the foundation support design with similar geological conditions.
subway station, foundation pit, enclosure structure, anchor cable
1009-6825(2017)10-0091-02
2017-01-21
陳 誠(chéng)(1988- )，男，助理工程師
TU463
A
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陳 誠(chéng)
(中鐵西安勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710054)
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基坑地面沉降突變?cè)蚍治黾疤幚泶胧?/p>
陳 誠(chéng)
(中鐵西安勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710054)
結(jié)合貴陽(yáng)市某地鐵工程的地質(zhì)條件，介紹了錨索的施工工序，通過監(jiān)測(cè)施工過程中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，分析了基坑地面沉降突變的產(chǎn)生原因，并提出了針對(duì)性的處理措施，為類似地質(zhì)條件的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)提供參考。
地鐵車站，基坑，圍護(hù)結(jié)構(gòu)，錨索
0 引言
地鐵車站施工通常需要開挖較深的基坑，基坑的支護(hù)形式一般根據(jù)其規(guī)模，地質(zhì)邊界條件確定，基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)使用有限元軟件能很好的解決，包括基坑頂部的地面沉降等都可以計(jì)算出來(lái)，但實(shí)際工程中因地質(zhì)條件的差異，施工工藝的原因，基坑頂部地面沉降會(huì)顯著增大，本文通過實(shí)際的工程案例分析地面沉降顯著增大的原因。
1 工程概況
貴陽(yáng)市某地鐵車站基坑南側(cè)，基坑深度13.2 m，周邊地面開闊，基坑邊50 m范圍內(nèi)無(wú)永久性建筑，基坑頂部有一條施工便道，供工程車輛通過，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)情況如圖1所示。
基坑支護(hù)采用樁+錨索形式，圍護(hù)樁采用樁徑1 m，中心間距2 m鉆孔灌注樁，錨索水平間距2 m，從頂部到基坑底共設(shè)三道錨
索，傾斜角度30°。
2 工程地質(zhì)條件
根據(jù)《工程地質(zhì)勘察報(bào)告》，本區(qū)段地層從上至下依次為人工回填土層,硬塑狀紅粘土，可塑狀紅粘土，強(qiáng)溶蝕帶，中風(fēng)化灰?guī)r，主要性質(zhì)見表1。
表1 巖土施工工程分級(jí)表
3 錨索施工工序
主要工序?yàn)椋哄^索制作→鉆孔→錨索安裝→錨固段注漿→立錨墩→張拉→封孔注漿。
鉆孔采用潛孔沖擊式鉆機(jī)(風(fēng)動(dòng))，錨索注漿采用二次注漿，一次注漿初凝后進(jìn)行二次注漿，二次注漿采用純水泥漿，注漿壓力為2.5 MPa～3.0 MPa。錨索的安裝角度為30°。
4 施工過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)
在基坑的頂部布置有沉降觀測(cè)點(diǎn)，從基坑邊緣算起，分別間距2 m,4 m,10 m設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)①，②，③，圍護(hù)結(jié)構(gòu)冠梁頂部設(shè)置有水平位移測(cè)點(diǎn)，每層錨索也設(shè)有相應(yīng)的拉力測(cè)點(diǎn)。前期開挖階段每2天測(cè)量1次數(shù)據(jù)，隨著開挖深度的加大，監(jiān)測(cè)頻率提高到1 d測(cè)量1次。
監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的報(bào)警值按表2數(shù)據(jù)控制。
表2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目報(bào)警值
本文選取了施工單位在2016年7月7日～2016年7月18日基坑南側(cè)中部觀測(cè)剖面位置的觀測(cè)數(shù)據(jù)(測(cè)點(diǎn)1～測(cè)點(diǎn)3為地面沉降觀測(cè)點(diǎn))。在施工第三道錨索過程中基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表3,圖2所示。
表3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)表 mm
基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化的4個(gè)階段：
1)從施工第一道錨索時(shí)起算，前面8 d為施工第一道、第二道錨索時(shí)的地面沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)，地面沉降變化較為緩慢，滿足設(shè)計(jì)的觀測(cè)要求值。
2)進(jìn)入第9天施工第三道錨索時(shí)，地面沉降數(shù)值顯著增大，地面沉降速率達(dá)到了6.3 mm/d以上，樁頂水平位移也達(dá)到了6 mm/d，地面的變化速度明顯超過了設(shè)計(jì)要求的3 mm/d的報(bào)警值，錨索拉力明顯增大，個(gè)別監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)值接近設(shè)計(jì)值。
3)第12天,第13天暫時(shí)停止了第三道錨索的施工，停止施工的2 d里，基坑坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)，地面沉降和樁頂位移值變化正常。
4)從第14天重新開始施工時(shí)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)又開始顯著增大，基坑的變形速率過大。第三方監(jiān)測(cè)單位及施工單位根據(jù)要求上報(bào)了相關(guān)數(shù)據(jù)。
5 成因分析
施工第一道、第二道錨索時(shí)基坑變化速率在一個(gè)合理的范圍
內(nèi)，當(dāng)施工第三道錨索時(shí)基坑變形卻出現(xiàn)了顯著的變化，當(dāng)停止施工時(shí)，邊坡又重新恢復(fù)了穩(wěn)定。因此可以推斷出是第三道錨索的施工造成了基坑的顯著變形，地面沉降說明基坑邊坡土體發(fā)生了壓密或者土體向臨空面產(chǎn)生了位移。根據(jù)地質(zhì)資料地層上層為填土和粘性土，中間層為強(qiáng)溶蝕帶，底層為中風(fēng)化灰?guī)r。第一道錨索位于粘性土層，第二道錨索位于粘性土與強(qiáng)溶蝕帶的分界面，第三道錨索位于溶蝕帶與中風(fēng)化灰?guī)r的分界面，第一道錨索施工對(duì)鉆孔周邊土體的擾動(dòng)造成孔隙水壓力消散，土體有效應(yīng)力增大產(chǎn)生壓密，這種壓密在一個(gè)正常的變化范圍內(nèi)；第二道錨索在溶蝕帶的頂部施工，對(duì)土體擾動(dòng)產(chǎn)生的變化在正常的變化范圍；第三道錨索位于溶蝕帶底部、中風(fēng)化帶頂部，而溶蝕帶裂隙發(fā)育，巖體破碎，穩(wěn)定性較差，底部受到震動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了滑裂面，滑體向臨空面產(chǎn)生了位移，加上基坑降水，同時(shí)伴隨著土體的壓密，當(dāng)再次施工滑體受到震動(dòng)時(shí)繼續(xù)產(chǎn)生位移。
因此，可總結(jié)為以下兩個(gè)主要原因：
1)隨著基坑降水，土體中孔隙水壓力消散，有效應(yīng)力增加，造成土骨料壓密。
2)施工機(jī)械對(duì)溶蝕帶的擾動(dòng)，溶蝕帶樁后側(cè)土體向臨空方向產(chǎn)生了滑移。
6 施工處理措施
通過對(duì)其成因的分析，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況采取了幾點(diǎn)措施：
1)頂部的施工便道臨時(shí)改遷到別處，減少基坑頂部的附加荷載。
2)坡頂處進(jìn)行地面硬化，防止地表水滲入地下。
3)加強(qiáng)基坑監(jiān)測(cè)頻率，由每天1次改為每天2次，若沉降繼續(xù)顯著增大，就停止施工，對(duì)坡頂體進(jìn)行卸載。
采取相應(yīng)措施后，工程加快了南側(cè)的施工進(jìn)度，在2 d之內(nèi)施工完剩余錨索后，基坑頂部地面沉降減緩，變形趨于穩(wěn)定，直至主體結(jié)構(gòu)施工完，再未出現(xiàn)報(bào)警情況。
7 結(jié)語(yǔ)
本文對(duì)施工過程中沉降、位移產(chǎn)生突變的原因進(jìn)行了分析，對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說，在設(shè)計(jì)錨索(桿)時(shí)應(yīng)避開樁后強(qiáng)溶蝕帶或者夾有大量破碎巖體土層的底部，當(dāng)無(wú)法避開時(shí)，應(yīng)對(duì)該層錨索(桿)進(jìn)行加強(qiáng)，增大錨索的安全儲(chǔ)備。圍護(hù)樁也需驗(yàn)算相應(yīng)位置的抗沖切能力，保證土層破壞時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)有足夠的抗力。
[1] 劉國(guó)彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.
[2] 俞建霖，龔曉南.某基坑工程變形性狀研究[J].土木工程學(xué)報(bào)，2002(3)：27-29.
[3] 陳仲頤.土力學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.
[4] GB 50497—2009，建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].
Cause analysis and treatment measures of foundation pit ground subsidence
Chen Cheng
(ChinaRailwayXi’anDesign&ResearchInstituteCo.,Ltd,Xi’an710054,China)
Combining with the geological conditions for some subway project in Guiyang City, the paper introduces the construction procedure of the anchor cable, analyzes the reasons for the subsidence of the foundation pit according to the monitoring of the enclosure structure in the construction, and points out the respective treatment, so as to provide some reference for the foundation support design with similar geological conditions.
subway station, foundation pit, enclosure structure, anchor cable
1009-6825(2017)10-0091-02
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