賈 媛

(山東省地震局，山東 濟(jì)南 250102)

1 概述

如今隨著城市的發(fā)展與建設(shè)，基坑工程往往處于建筑和其他地下工程密集的區(qū)域。基坑的設(shè)計(jì)也從傳統(tǒng)的強(qiáng)度控制轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃慰刂?，從而避免?duì)周圍環(huán)境的影響[1]。由于開挖卸荷、基坑降水等原因，基底產(chǎn)生隆起、支護(hù)結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)傾斜變形，必然引起基坑四周地面與原有建筑物的沉降變形，故對(duì)周圍環(huán)境的監(jiān)測(cè)顯得尤為重要[2,3]。

對(duì)于基坑開挖對(duì)周圍環(huán)境影響的分析，國(guó)內(nèi)外已有許多經(jīng)驗(yàn)和成果。鄭剛等[4]研究了天津某深基坑開挖規(guī)律，采用了數(shù)值模擬的方法，對(duì)橫撐距離、支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度、約束條件等進(jìn)行分析，研究不同情況支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律。劉國(guó)彬等[5]利用可靠度理論進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)受力及變形分析，并研究了土體變異性對(duì)結(jié)果的影響，提出支護(hù)結(jié)構(gòu)受力及變形的預(yù)測(cè)方法。俞建霖等[6]利用有限元分析方法，對(duì)軟土地區(qū)基坑開挖對(duì)地表沉降影響進(jìn)行研究，分析了基坑被動(dòng)加固區(qū)的深度和寬度變化對(duì)基坑變形的影響。本文以天津地鐵某基坑為例，對(duì)其開挖過程中和結(jié)構(gòu)施工階段支護(hù)結(jié)構(gòu)的樁頂位移、沉降、支撐軸力、周圍建筑物沉降等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其結(jié)果希望對(duì)其他類似相關(guān)工程提供科學(xué)合理的借鑒。

2 工程概況

天津地鐵6號(hào)線某基坑等級(jí)為二級(jí)，總長(zhǎng)約60 m，隧道主體結(jié)構(gòu)埋深約10 m，基坑開挖采用明挖法施工，與某建筑物-1層地下室連接?；硬捎肧MW工法，樁φ800@600 mm，內(nèi)插HN700×300×13×24型鋼，隔一插一(二)布置，內(nèi)支撐體系為兩道鋼管支撐(φ609，t=16 mm)加鋼腰梁，如圖1所示。場(chǎng)地地下潛

水水位埋深1.1 m～2.6 m。第一承壓水含水層為 ⑧2粉土層，標(biāo)高約為0.0 m～-0.5 m。

3 基坑監(jiān)測(cè)方案

在基坑開挖施工過程中進(jìn)行了安全監(jiān)測(cè)，保證基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)、鄰近建筑物等周圍環(huán)境的安全。監(jiān)測(cè)內(nèi)容有樁水平位移、樁頂沉降、支撐軸力、地下水位、地表沉降、周圍建筑物沉降等。根據(jù)GB 50497—2009建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[7]的規(guī)定，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、布置、技術(shù)方法及頻率如表1所示。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖2所示。

表1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容、方法和頻率

根據(jù)基坑等級(jí)、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求及GB 50497—2009建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，參照地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，確定安全監(jiān)測(cè)報(bào)警值，如表2所示。其中預(yù)警值定為報(bào)警值的80%。

表2 安全監(jiān)測(cè)報(bào)警值

預(yù)警指標(biāo)報(bào)警值樁頂沉降速率3 mm/d,累計(jì)20 mm樁頂水平位移速率3 mm/d,累計(jì)20 mm支撐軸力設(shè)計(jì)軸力的80%建筑物沉降速率3 mm/d,累計(jì)15 mm

4 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

4.1 樁頂沉降

樁頂沉降監(jiān)測(cè)是在圍護(hù)體頂部圈梁施作完畢后，在設(shè)計(jì)位置打入沉降釘，使用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)采用閉合水準(zhǔn)路線時(shí)可以只觀測(cè)單程，采用附合水準(zhǔn)路線形式必須進(jìn)行往返觀測(cè)，取兩次觀測(cè)高差中數(shù)進(jìn)行平差。樁頂沉降曲線如圖3所示。

從圖3中可看出，在基坑土體開挖階段，由于應(yīng)力釋放，低的基底發(fā)生回彈，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)有一定的上浮，最大值約為5 mm(其中上浮為“+”)，遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)允許值20 mm。而隨著基坑墊層、底板、側(cè)墻、頂板的施作以及土體回填等工作的繼續(xù)，樁體圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相互之間的應(yīng)力得以加強(qiáng)，樁頂沉降則出現(xiàn)略微下沉并逐步趨于平緩、穩(wěn)定。

4.2 樁頂水平位移

在支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的測(cè)點(diǎn)處埋入光滑的凸球面的鋼制測(cè)釘，采用全站儀進(jìn)行觀測(cè)。樁頂水平位移曲線如圖4所示。與樁頂沉降原因相同，在基坑土體開挖階段，由于應(yīng)力釋放，支撐結(jié)構(gòu)有不同程度向基坑里側(cè)偏移的現(xiàn)象。而隨著鋼管支撐的陸續(xù)架設(shè)，水平位移得到抑制。樁頂最大水平位移約為-25 mm(其中向基坑內(nèi)為“-”)。當(dāng)樁頂水平位移達(dá)到預(yù)警指標(biāo)時(shí)，對(duì)變形較大部位及時(shí)采取了架設(shè)支撐、坑外土體卸荷措施，控制住了樁頂位移繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢(shì)。

4.3 支撐軸力

軸力計(jì)安裝在鋼支撐管與圍護(hù)樁間，監(jiān)測(cè)基坑施工過程中其支撐軸力的變化，第一道支撐的軸力變化曲線如圖5所示。從圖5中可看出，在施加第一道和第二道支撐期間，軸力基本穩(wěn)定，在開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，軸力達(dá)到最大值，約為250 kN。

4.4 建筑物沉降

在基坑開挖和施工降水過程中，常引起周圍地面的下沉，從而造成建筑物的沉降變形，為此在基坑施工期間必須對(duì)基坑周圍的建筑物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。用高程觀測(cè)的方法來了解被保護(hù)建筑物的沉降，從而了解其是否發(fā)生會(huì)引起傾斜或開裂的不均勻沉降。建筑物沉降曲線如圖6所示。

從圖6中可以看出，在施工期間，監(jiān)測(cè)點(diǎn)中有的上浮有的下沉，但總體上建筑物體現(xiàn)為下沉的趨勢(shì)。不過沉降最大均在±3 mm(“+”表示上浮，“-”表示下沉)左右，遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)允許值15 mm。在監(jiān)測(cè)末期，建筑物沉降則基本趨于穩(wěn)定，均在2 mm以內(nèi)。

5 結(jié)語

基坑開挖信息化施工是近幾年逐漸興起和重視的課題，在基坑開挖過程中的監(jiān)測(cè)，不僅可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案、研究理論，更可以指導(dǎo)工程施工。本文以天津地鐵某基坑為例，對(duì)其開挖過程中和結(jié)構(gòu)施工階段支護(hù)結(jié)構(gòu)的樁頂位移、沉降、支撐軸力、周圍建筑物沉降等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其結(jié)果表明，對(duì)于此工程，支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、周圍建筑物沉降均在規(guī)范規(guī)定的范圍之內(nèi)。其結(jié)果希望對(duì)其他類似相關(guān)工程提供科學(xué)合理的借鑒。