鄭漢欽
摘要:在深基坑開挖施工過程中,基坑周邊土體應力狀態(tài)改變引起土體及支護結構變形,由于土體的不均勻性,理論設計模型無法完全真實反映土體實際應力及變形情況.因此,在深基坑開挖施工過程中,需對基坑支護結構、周圍土體及建(構)筑物進行綜合、系統(tǒng)的監(jiān)測,以全面了解工程實際變形情況及變形趨勢,進而驗證設計參數(shù),修正施工方法,確保工程順利進行.本文結合具體工程實例,介紹監(jiān)測技術在深基坑工程施工中的應用.
關鍵詞:深基坑;支護結構;監(jiān)測技術
中圖分類號:TU473? 文獻標識碼:A? 文章編號:1673-260X(2019)01-0103-03
基坑工程是一個涉及地質、水文、氣象等條件及土力學、結構、施工組織和管理等學科的系統(tǒng)工程.隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,城市土地資源越來越緊張,基坑工程呈現(xiàn)出了開挖面積大、深度深等特點,且在基坑開挖過程中,土體性狀和支護結構的受力狀態(tài)都在不斷變化,顯然用傳統(tǒng)的固定不變的計算模型和參數(shù)來描述不斷變化的土體性狀是不合適的.為確保基坑工程的順利施工,需要對基坑進行現(xiàn)場監(jiān)測,利用監(jiān)測結果指導現(xiàn)場施工,進行信息反饋優(yōu)化設計,使設計達到優(yōu)質安全、經(jīng)濟合理、施工便捷的目的[1].
1 工程概況
某基坑位于福州溫泉公園路北側、福壽巷東側.整個場地設2層地下室,寬約63m,長約68m,開挖深度為9.200~9.600m,基坑側壁安全等級為Ⅰ級.采用圍護樁+兩道鋼筋混凝土內支撐支護型式,圍護樁采用SMW工法樁(詳見圖1).
場地土自上而下依次為:①雜填土:松散、層厚約3.2m;②淤泥:流塑性、層厚約16.6m;③粉質粘土:可塑、層厚約5m;④卵石:中密~密實、層厚約15m.
基坑開挖范圍內的地下水主要為,上部雜填土層中的孔隙潛水,總體透水性較強,富水性較好,直接受大氣降水和相鄰地表水滲流補給,混合穩(wěn)定水位埋深為1.40~1.80m.基坑采用明挖法施工,施工期約6個月.
2 監(jiān)測內容、監(jiān)測頻率及設計預警值
2.1 監(jiān)測內容(詳見圖2)
在深基坑開挖施工過程中,針對基坑實際情況,主要監(jiān)測內容為:
(1)深層水平位移(測斜)監(jiān)測:采用鉆孔埋入法埋設測斜管,測斜管埋入土體深度大于圍護樁埋深,約為20~23m.采用測斜儀進行觀測.
(2)坡頂沉降、立柱沉降監(jiān)測:在基坑維護樁樁頂每15~20m水平位移監(jiān)測,在基坑維護樁樁頂每15~20m布置一個觀測標志,用精密水準儀配合2米銦鋼水準尺進行沉降觀測,用全站儀進行坡頂水平位移監(jiān)測.
(3)地下水位監(jiān)測:采用鉆孔埋入法埋設水位觀測管,管壁中下部采用礫石回填,上部采用粘土填實止水.采用SC型鋼尺水位分層沉降儀進行觀測.
(4)立柱沉降監(jiān)測:在支撐立柱上布置沉降觀測點,用精密水準儀配合2米銦鋼水準尺觀測其在基坑開挖過程中的沉降(回彈)變形量.
2.2 監(jiān)測頻率及設計預警值
根據(jù)基坑支護設計說明及《建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范》(GB 50497-2009)相關條文要求,本工程監(jiān)測頻率及報警指標如下表1、表2.
3 監(jiān)測結果分析
3.1 深層水平位移(測斜)監(jiān)測
在基坑開挖過程中,深層土體側向變形曲線整體均呈現(xiàn)上下小、中間大即“臌脹型”的變化規(guī)律,詳見下圖3.土體深層水平位移速率增大主要在土體開挖過程中和支撐拆除期間,而后均呈現(xiàn)收斂狀.施工期間由于周邊居民阻撓施工,第二道支撐未能及時跟進支護,導致基坑中下部土體側向變形未能得到有效控制,各測點累計變形量最大值為29.30~78.18mm,均超出預警值,經(jīng)與設計、業(yè)主、施工、監(jiān)理溝通后,施工方采取緊急措施,如坡頂禁止車輛及建筑材料壓載、坑底回填土反壓等,減緩變形速度,至第二道支撐施工完成后,監(jiān)測數(shù)值逐漸趨于穩(wěn)定.
3.2 坡頂沉降與水平位移監(jiān)測
(1)基坑坡頂沉降監(jiān)測點采用測量釘埋置于冠梁上,其沉降變形量主要受樁體自重、施工荷載及基坑開挖引起的樁周摩阻力變化及樁底持力層影響,監(jiān)測期間坡頂沉降監(jiān)測點數(shù)據(jù)變化正常,累計沉降量為11.4~17.7mm,最大變化速率為0.43~1.63mm,均未超過設計預警值.
(2)基坑第一道支撐設計施工合理,基坑開挖過程中,坡頂土體向坑內位移受到有效的控制,開挖施工期間,坡頂水平位移監(jiān)測點累計水平位移量為14.7~20.1mm,最大變化速率為1.1~2.3mm,變形速率及累計變形量均未超過設計預警值.內支撐拆除期間,基坑支護結構由支撐式變?yōu)閼冶凼剑瑧︶尫?,圍護樁頂變形速度急劇加大,而后幾天即趨于收斂穩(wěn)定,說明圍護樁本身剛度有效發(fā)揮作用,較好的控制了基坑的側向變形[2].
3.3 地下水位監(jiān)測
本基坑開挖影響范圍內主要土層為淤泥,其透水性差,采用集水明排方式排水,施工區(qū)間,地下(地表)水位變幅在223~437mm,未對基坑開挖產(chǎn)生不利影響.
3.4 立柱沉降監(jiān)測
影響立柱豎向位移的所有因素中,基坑坑底隆起與豎向荷載是最主要的兩個方面.基坑內土方的開挖直接作用引起土體的隆起變形,坑底隆起引起立柱樁的上浮;而豎向荷載主要引起立柱的下沉.立柱與支撐之間以及支撐與圍護結構之間形成剛度較大的整體,共同協(xié)調不均勻變形.本項目立柱沉降很小,累計最大沉降4.26mm,累計最小沉降2.87mm.
4 監(jiān)測小結
(1)由于場地及地質條件情況復雜,應在充分了解場地地質條件、施工工藝、周邊環(huán)境因素及支護設計方案的情況下,編制可行、有效、經(jīng)濟的監(jiān)測方案.
(2)通過本基坑工程監(jiān)測分析,基坑安全存在隱患的主要階段為基坑開挖階段和支護結構拆除階段.基坑的開挖對周圍土體影響最大,開挖過程中工期的拖延對基坑有很不利的影響.本基坑開挖量大,但進度緩慢,造成土體變形速率收斂慢,累計值超出預警值.
(3)本基坑工程監(jiān)測工作頻率合理,監(jiān)測結果較好地反應了基坑支護的變形情況,監(jiān)測工作能緊密配合施工,達到了監(jiān)測數(shù)據(jù)指導安全施工的目的.說明監(jiān)測設計的布設科學合理,技術措施恰當,監(jiān)測過程和結果的質量較高.
5 結束語
深基坑施工質量直接影響整個高層建筑的主體質量,為了防止由于設計和施工不當而導致的深基坑工程事故,應切實做好深基坑在施工開挖過程中的變形監(jiān)測,全面反映基坑安全狀況,最大限度地保障深基坑工程施工安全、減免不必要的人員傷亡和經(jīng)濟損失[3].
參考文獻:
〔1〕張學文.建筑密集區(qū)地鐵車站深基坑施工關鍵技術研究[J].中外公路,2018,38(02):40-44.
〔2〕趙慶強.深基坑混凝土內支撐拆除技術在城市復雜地形條件下的應用[J].中國建設信息化,2018(07):76-78.
〔3〕時綠艷,包榮萍等.測技術在地下室基坑監(jiān)測中的應用[J].東華理工大學學報(自然科學版),2016,39:37-39.