崔高航 趙杉妮

(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

0 引言

隨著我國城市化建設(shè)的發(fā)展，城市土地資源越來越稀缺。建筑物逐漸向地上和地下發(fā)展。近年來，全球都興起了超高層建筑的熱潮。隨著建筑物高度的增加和地下空間的使用需求逐漸增多，深基坑設(shè)計(jì)已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢(shì)。深基坑施工對(duì)周邊環(huán)境影響較大，為保證周邊建筑及公共設(shè)施等的安全，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就至關(guān)重要[1]。特別是哈爾濱地區(qū)，由于哈爾濱冬季較長，且冬季氣溫多在0 ℃以下，深基坑施工大多會(huì)經(jīng)歷冬季的凍融期[2]，對(duì)基坑安全影響更大。現(xiàn)階段深基坑研究中關(guān)于寒冷地區(qū)深基坑施工的研究較少，對(duì)武漢[3]、杭州[4,5]、上海[6]等地區(qū)深基坑施工研究文獻(xiàn)較多。本文以哈爾濱某基坑工程為實(shí)例，對(duì)周邊路面的沉降、排樁的水平位移進(jìn)行分析，對(duì)寒冷地區(qū)深基坑穩(wěn)定性進(jìn)行了相關(guān)研究。

1 工程概況

哈爾濱某項(xiàng)目位于哈爾濱市松北區(qū)昆明街與世茂大道交口處，規(guī)劃由商場(chǎng)、住宅、公建及地下車庫組成。擬建建筑物分兩部分，一部分商場(chǎng)為地下2層，地上多層商場(chǎng)；另一部分為地下1層，地上高層住宅。其中商場(chǎng)室外地坪絕對(duì)高程為118.4 m，商場(chǎng)地下2層承臺(tái)底絕對(duì)高程為107.0 m，實(shí)際基坑深度為11.4 m。高層住宅室外地坪絕對(duì)高程為118.4 m，地下1層承臺(tái)底絕對(duì)高程為113.4 m，實(shí)際基坑深度為5.0 m；商場(chǎng)與高層住宅之間有12.0 m寬管廊，管廊高點(diǎn)絕對(duì)高程為113.4 m，管廊低點(diǎn)絕對(duì)高程為107.0 m，深度差為6.4 m。

1.1 工程地質(zhì)條件

通過分析地質(zhì)勘察報(bào)告，本場(chǎng)地地層按照相關(guān)工程特點(diǎn)劃分主層7層。基坑場(chǎng)地內(nèi)的地基土主要是堆積物，其組成為雜填土、細(xì)砂、中砂、粗砂、粉質(zhì)粘土等。主要土層分布見表1。

表1 場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)一覽表 m

1.2 水文地質(zhì)條件

勘察場(chǎng)區(qū)地下水類型為第四系砂、礫石層孔隙潛水，地下水賦存于下部的砂層中，含水層分布較穩(wěn)定。初見水位埋深5.9 m～7.8 m，靜止水位埋深6.3 m～8.3 m。地下水位受一定的大氣降水和蒸發(fā)的影響。地下水動(dòng)態(tài)變化規(guī)律為：7月～9月份為豐水期，水位高；3月～5月份為枯水期，水位低。通過查閱近年同區(qū)域水文資料，地下水位總體變化幅度在2 m～3 m左右。經(jīng)調(diào)查場(chǎng)區(qū)附近沒有對(duì)地下水產(chǎn)生污染的污染源。

2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)

基礎(chǔ)形式采用樁基礎(chǔ)。該基坑采用土釘墻、支護(hù)樁、錨桿、樁間噴掛混凝土相結(jié)合的支護(hù)體系。各部分支護(hù)形式如下：商場(chǎng)基坑位置采用超流態(tài)混凝土灌注樁錨桿復(fù)合支護(hù)；高層住宅位置淺基坑與商場(chǎng)深基坑高差部分采用土釘墻支護(hù)，土釘墻放坡比例為1∶1；樁頂上部位為0.5 m高冠梁，冠梁上部做1.5 m高的混凝土擋墻；樁間加三層錨桿，錨桿為兩樁一錨，間距為1 800 mm，樁間掛網(wǎng)噴射混凝土。具體基坑支護(hù)設(shè)計(jì)見圖1。根據(jù)JGJ/T 111—98建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范，該場(chǎng)地適宜采用管井降水方法。

3 基坑開挖與監(jiān)測(cè)

深基坑的安全與穩(wěn)定直接關(guān)系到基坑本身及基坑周邊道路和鄰近地下管線的安全，根據(jù)深基坑支護(hù)有關(guān)規(guī)范要求：結(jié)構(gòu)主體地下部分施工階段必須對(duì)基坑支護(hù)系統(tǒng)和周邊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)[7]。由于深基坑周邊環(huán)境的復(fù)雜性，深基坑支護(hù)在施工過程中受到的干擾因素較多，施工環(huán)境復(fù)雜。建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，應(yīng)對(duì)安全等級(jí)為一二級(jí)的支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的監(jiān)測(cè)。

對(duì)于基坑開挖深度大的基坑工程，受基坑土體成分和周圍環(huán)境的影響，在基坑施工過程中必須對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊建筑物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本工程主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：基坑各邊支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、地表沉降、地下水位變化等。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖2所示。

3.1 基坑周邊路面沉降

基坑施工過程中，在深基坑各邊沿基坑水平方向布置路面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)26個(gè)。其中東側(cè)7個(gè)、南側(cè)13個(gè)、西側(cè)6個(gè)。各邊路面沉降曲線見圖3。由圖3可以看出，基坑周邊路面沉降值均在25 mm以內(nèi)，沉降量最大值發(fā)生在東側(cè)d3測(cè)點(diǎn)為21.2 mm。東西兩側(cè)沉降量較南側(cè)略大，主要原因是基坑?xùn)|西側(cè)均鄰近既有建筑，南側(cè)緊鄰世茂大道并無明顯地上建筑。并且由圖3可知，2012年3月～2012年9月基坑各側(cè)路面沉降值及沉降速率較大，之后路面沉降逐漸趨于穩(wěn)定。對(duì)于所監(jiān)測(cè)的基坑工程來講，此階段經(jīng)歷了兩個(gè)不利因素：一是嚴(yán)冬的低溫條件；二是大雨。2012年3月～2012年5月期間，哈爾濱地區(qū)氣溫逐漸回暖，晝夜溫差大，導(dǎo)致土體經(jīng)歷多次凍融循環(huán)，由于凍土融化，地表沉降增加較為明顯。2012年5月～2012年7月時(shí)間段導(dǎo)致路面沉降較快的主要原因是：在此期間哈爾濱正值雨季，且基坑經(jīng)歷一次罕見大雨，路面發(fā)生較大沉降。

3.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移

基坑各邊圍護(hù)樁頂水平位移曲線見圖4。在基坑施工過程中，基坑圍護(hù)樁頂均發(fā)生明顯水平位移，特別是2012年3月～2012年7月期間，各測(cè)點(diǎn)均發(fā)生較大平移，之后樁頂水平位移變化幅度逐漸減小。截至2013年3月基坑樁頂最大水平位移發(fā)生在東側(cè)D3測(cè)點(diǎn)最大值為49 mm。從圖4中曲線可以看出，2012年9月之后樁頂?shù)乃轿灰期呌谄椒€(wěn)，除東側(cè)個(gè)別測(cè)點(diǎn)外，其他測(cè)點(diǎn)平移量基本未變，基坑各邊土體與圍護(hù)樁達(dá)到平衡狀態(tài)。并且由圖4可見，距離陰角較近的測(cè)點(diǎn)X1,D11,N1,N20位置冠梁水平位移值明顯較小，表明陰角處土體穩(wěn)定性更好。由圖4c)可見，基坑南側(cè)n3～n8測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)明顯高于南側(cè)其他測(cè)點(diǎn)，基坑南側(cè)冠梁平移最大量發(fā)生在n8測(cè)點(diǎn)達(dá)45 mm，發(fā)生這一現(xiàn)象的原因主要是，在n3～n8測(cè)點(diǎn)基坑支護(hù)上方建有臨時(shí)建筑物，基坑上部荷載明顯高于其他測(cè)點(diǎn)處，土體主動(dòng)土壓力增大，導(dǎo)致冠梁平移量增加。

3.3 基坑局部失穩(wěn)

對(duì)基坑開挖過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)基坑開挖至關(guān)重要。通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析及時(shí)判斷基坑支護(hù)的工作情況，確?；又ёo(hù)處于安全可靠的工作狀態(tài)，保證工程安全順利的完成。例如本基坑支護(hù)工程在分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)深基坑?xùn)|側(cè)支護(hù)體系第一道鋼梁數(shù)據(jù)異常，經(jīng)安全巡檢發(fā)現(xiàn)：東側(cè)2012年完成的支護(hù)體系第一道鋼梁有翻背情況；北側(cè)2014年鋼板樁支護(hù)和放坡噴錨支護(hù)已于2014年7月完成，由于工程2014年緩建未實(shí)現(xiàn)基坑平口，基坑經(jīng)歷2014年～2015年冬季凍融期，基坑周邊由于回填土解融下沉，支護(hù)上部噴錨面層出現(xiàn)裂縫。并且基坑上邊距離住宅基坑圍墻側(cè)有大面積裸露土面。為預(yù)防施工現(xiàn)場(chǎng)土方坍塌事故的發(fā)生，保證施工安全，依據(jù)多方專家意見，對(duì)基坑支護(hù)進(jìn)行了加強(qiáng)。

4 結(jié)語

1)地表沉降及排樁水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：降水和凍融循環(huán)對(duì)基坑的穩(wěn)定性有顯著的影響，特別是凍融循環(huán)對(duì)基坑支護(hù)平移的影響。

2)通過項(xiàng)目本身的設(shè)計(jì)要求，結(jié)合工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件以及施工的具體要求，選取合適的支護(hù)形式。

3)在保證基坑安全及周邊環(huán)境安全的前提下，根據(jù)基坑周邊環(huán)境不同，可采用多種支護(hù)相結(jié)合的形式，使支護(hù)結(jié)構(gòu)方案達(dá)到最優(yōu)。