余 翔 （上海生物芯片有限公司，上海 201203）

0 前言

針對(duì)基坑開挖引起的周圍土體沉降問題，主要可采用桿系有限元法，包括數(shù)值分析方法和統(tǒng)計(jì)方法[1-4]?；趻佄锞€形式的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形形式，本文以上海張江高科技園地區(qū)某基坑為研究對(duì)象，提出了一種估算上海軟土地區(qū)深基坑（含有較多暗浜）開挖引起的地面沉降的實(shí)用方法。

1 工程概況

上海市張江高科技園區(qū)分子醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)樓新建項(xiàng)目，建設(shè)內(nèi)容為1幢地下一層、地上五層的建筑單體，建筑物占地面積1242.90m2，總建筑面積7709.72m2（其中地上建筑面積6461.01m2，地下建筑面積1248.71m2）。項(xiàng)目基坑位于環(huán)境敏感地區(qū)，基坑?xùn)|側(cè)為廠區(qū)實(shí)驗(yàn)樓，南側(cè)為廠區(qū)研發(fā)生產(chǎn)樓，西側(cè)為廠區(qū)倉庫綜合樓及廢水處理站，北側(cè)為主干道高科路的市政綠化用地。

基坑最大開挖深度5.30m，四周建（構(gòu)）筑物均在基坑開挖3倍范圍內(nèi)，圍護(hù)采用SMW工法雙軸攪拌樁φ700@1000，樁長15.5m，H500×300×11×18型鋼隔一插一長度15.0m，共計(jì)162根樁。

1.1 基坑工程概況

圖1 項(xiàng)目總平面圖

本工程基坑面積1329 m2，周長約160m，基坑開挖深度5.30m，局部集水井挖深6.2m。

基坑開挖表 表1

1.2 基坑圍護(hù)概況

基坑支護(hù)體系結(jié)構(gòu)采用雙軸水泥土攪拌樁圍護(hù)形式，頂部設(shè)置一道鋼支撐，具體參數(shù)見下表。

基坑圍護(hù)體系參數(shù)表 表2

圖2 基坑圍護(hù)平面布置圖

1.3 周邊建筑環(huán)境條件

基坑?xùn)|側(cè)為廠區(qū)實(shí)驗(yàn)樓，此建筑物與地下室外墻線最近距離為14.87m。

基坑南側(cè)為廠區(qū)研發(fā)生產(chǎn)樓，地下室外墻線與該建筑的最近距離為15.02m、14.97m。

基坑西側(cè)為廠區(qū)倉庫綜合樓和廢水處理站，地下室外墻線與該倉庫綜合樓的最近距離為12.65m，與廢水處理站的最近距離為4.23 m。

基坑北側(cè)為工地圍墻，地下室外墻線與該建筑的最近距離為6.68m。

上述生產(chǎn)、研發(fā)、實(shí)驗(yàn)樓及倉庫綜合樓均為樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約1.2m。廢水處理站為筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約5.8m。基坑四周均有廠區(qū)內(nèi)地下管線。

基坑周邊建筑統(tǒng)計(jì)表 表3

基坑周邊管線一覽表 表4

2 地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地內(nèi)有暗浜分布，浜土厚約1.80m～2.10m，浜底標(biāo)高約+0.55m～+0.29 m。SMW工法雙軸攪拌樁樁底位于④淤泥質(zhì)粘土。各土層物理力學(xué)性質(zhì)見表5。

土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo) 表5

由地基埋藏分布特性表中關(guān)于土層描述可知：第②層褐黃～灰黃色粉質(zhì)粘土，可塑～軟塑，壓縮性中等～高等，上質(zhì)相對(duì)較好；③、④層為淤泥質(zhì)土，土質(zhì)較軟，易產(chǎn)生蠕變和剪切破壞，特別是暗浜區(qū)域，應(yīng)進(jìn)行處理。

3 監(jiān)測(cè)方案

按照相關(guān)規(guī)范[5-6]要求綜合考慮，依設(shè)計(jì)說明，本項(xiàng)目基坑監(jiān)測(cè)等級(jí)取為二級(jí)。

3.1 監(jiān)測(cè)范圍及內(nèi)容

在基坑開挖過程中，有必要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工程監(jiān)測(cè)。該工程基坑施工區(qū)域監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有以下幾點(diǎn)。

3.1.1 周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)

①地下綜合管線垂直、水平位移監(jiān)測(cè)

②周邊建(構(gòu))筑物垂直位移監(jiān)測(cè)

③坑外地表沉降剖面監(jiān)測(cè)

3.1.2 基坑圍護(hù)監(jiān)測(cè)

①圍護(hù)頂部垂直位移、水平位移監(jiān)測(cè)

②圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移監(jiān)測(cè)

③坑外潛水水位觀測(cè)

④支撐軸力監(jiān)測(cè)

⑤立柱樁垂直位移監(jiān)測(cè)

3.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

①坑外地表沉降剖面監(jiān)測(cè)

圖3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖

為了監(jiān)控基礎(chǔ)施工對(duì)周圍土體的影響范圍，擬在基坑外側(cè)布設(shè)坑外地表沉降剖面監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每組沉降剖面從基坑圍護(hù)外側(cè)2m算起，按3m、5m、5m的間距分別設(shè)置4個(gè)垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，編號(hào)為DB1-i～DB2-i(i=1、2、3、4、5)，共計(jì)15個(gè)地表沉降測(cè)點(diǎn)。

②圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移監(jiān)測(cè)

選擇在可能產(chǎn)生較大變形的部位，一般在基坑圍護(hù)中部及陰陽角，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況，共布置5個(gè)測(cè)斜孔，編號(hào)為Q01～Q05。

4 基于拋物線變形模式的墻后地面沉降計(jì)算

4.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形模式簡化

Goldberg等[7]通過大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，認(rèn)為任意圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形模式可以簡化為四種基本變形模式，分別對(duì)應(yīng)圖4（a），（b），（c），（d）。上海軟土地層基坑變形曲線一般為拋物線型式，如圖4（d）所示。

4.2 基坑開挖工況及參數(shù)

4.2.1 周邊地表沉降監(jiān)測(cè)

地表沉降特征值：設(shè)計(jì)報(bào)警值±30mm

基坑開挖期間：最大變形點(diǎn)DB2-1，最大變形量19.17mm。

4.2.2 圍護(hù)樁深層水平位移監(jiān)測(cè)

特征值：設(shè)計(jì)報(bào)警值西側(cè)及北側(cè)±15mm東側(cè)及南側(cè)35±m(xù)m

基坑開挖期間：最大變形點(diǎn)Q2，最大變形量16.19mm。

圖4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形模式

圖5 深基坑周邊地表豎向位移變化曲線圖1

圖6 深基坑周邊地表豎向位移變化曲線圖2

圖7 深基坑圍護(hù)樁深層水平位移曲線圖1

圖8 深基坑圍護(hù)樁深層水平位移曲線圖2

圖9 深基坑圍護(hù)樁深層水平位移曲線圖3

圖10 深基坑圍護(hù)樁深層水平位移曲線圖4

圖11 深基坑圍護(hù)樁深層水平位移曲線圖5

圖12 深基坑各符號(hào)含義

本文選取5個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的20個(gè)基坑的地表沉降和測(cè)斜監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行擬合。這些符號(hào)的含義如上圖所示。

4.3 計(jì)算方法

圖12的研究表明，筆者基于正態(tài)密度分布函數(shù)提出了考慮沉降槽偏心距x0的地面沉降預(yù)測(cè)公式：

式中：x0為沉降槽的偏心距(見圖12)，即最大沉降點(diǎn)所在的位置；k為沉降相關(guān)系數(shù)。當(dāng)x0＞0時(shí)，沉降曲線表現(xiàn)為凹槽型。

4.4 計(jì)算結(jié)果

通過選取本工程共計(jì)5個(gè)監(jiān)測(cè)剖面，對(duì)應(yīng)15個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在拋物線的變形模式中，發(fā)現(xiàn)擬合曲線公式為

5 結(jié)語

以上海張江高新技術(shù)園區(qū)分子醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)樓新建項(xiàng)目基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形模型為基礎(chǔ)，對(duì)基坑開挖引起的地面沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。擬合后，提出了一種上海軟土地基地區(qū)(含有較多暗浜)深基坑開挖引起的地基沉降規(guī)律及估算方法和公式。

圖13 圍護(hù)拋物線變形模式下地面沉降分布圖